Três maneiras de usar acoplamentos ranhurados para acomodar o movimento térmico na tubulação do riser

May 13, 2023

objetivos de aprendizado

Quando submetida a variações de temperatura, a tubulação experimentará expansão ou contração linear. A chave para acomodar efetivamente esse movimento térmico na tubulação ascendente de um edifício é permitir o movimento previsível e controlado da tubulação.

Existem outros métodos para acomodar esse tipo de movimento. No entanto, os componentes da tubulação ranhurada oferecem três maneiras distintas de acomodar esse movimento térmico do tubo, permitindo que o projetista do sistema escolha o método mais adequado para cada aplicação específica.

Ranhurado para tubulação de riser

Quando instalados com considerações de projeto em mente, os acoplamentos mecânicos ranhurados são capazes de acomodar o movimento térmico da tubulação. Isso significa que, para obter esse benefício adicional, os projetistas de sistemas devem reconhecer essa característica crítica ao especificar sistemas de união de tubos ranhurados. Os acoplamentos mecânicos ranhurados estão disponíveis em designs rígidos e flexíveis:

Em um acoplamento de tubo flexível, as dimensões da chaveta de acoplamento são mais estreitas do que a ranhura no tubo, proporcionando espaço para que a chaveta de acoplamento se mova dentro da ranhura do tubo. Além disso, a largura do invólucro de acoplamento de tubo flexível permite a separação da extremidade do tubo, deixando espaço para movimentos lineares e angulares controlados. O acoplamento do tubo flexível permanece uma junta autocontida e o design da junta responsiva à pressão fornece vedação positiva mesmo durante o movimento do sistema de tubulação.

Existem três métodos padrão para empregar acoplamentos mecânicos ranhurados para acomodar o movimento térmico da tubulação (expansão e contração) em um riser de construção:

Método 1: Use a capacidade de deflexão angular dos acoplamentos de tubos flexíveis para acomodar o movimento no topo do riser.

Método 2: Use a capacidade de movimento linear dos acoplamentos de tubos flexíveis para acomodar o movimento em cada junta.

Método 3: Use a capacidade de movimento linear para acomodar o movimento em um compensador de expansão em linha ranhurado.

A seleção de uma metodologia específica dependerá dos parâmetros do projeto, bem como da preferência do projetista.

Método 1: Flutuação livre

O primeiro método para acomodar a expansão ou contração térmica em um riser com acoplamentos ranhurados é construir um sistema de flutuação livre no qual o movimento é direcionado para o topo do riser com uma base de ancoragem e guias. Os acoplamentos de tubos ranhurados que unem as seções de tubulação ascendente são rígidos, enquanto aqueles no topo do primeiro tubo horizontal são flexíveis, conforme mostrado na Figura 2. Este arranjo de acoplamento rígido e flexível faz uso das capacidades de deflexão angular dos acoplamentos de tubos flexíveis no topo do elevador. Para calcular o comprimento do tubo horizontal necessário, divida a quantidade antecipada de movimento térmico pela capacidade de deflexão da linha de centro do acoplamento, levando em consideração quaisquer fatores de projeto necessários.

Além dos acoplamentos ranhurados flexíveis na parte superior do riser, também devem ser usados ​​acoplamentos flexíveis na tubulação de derivação para permitir a deflexão das conexões de ramificação à medida que o riser se expande ou contrai. Pelo menos dois acoplamentos flexíveis de tubos ranhurados são necessários em cada ramal para suportar o deslocamento vertical. O comprimento do tubo entre os acoplamentos de tubos flexíveis nas conexões de ramal deve ser suficientemente longo para que a deflexão angular máxima dos acoplamentos nunca seja excedida e para acomodar o movimento antecipado do riser. Com este método, a quantidade de movimento da tubulação de ramificação aumenta do primeiro andar para o último andar.

Exemplo: Um riser de 200 pés construído de 6 pol. tubo de aço carbono (valor de expansão: 0,75 pol. por 100 pés por 100°F ΔT). O riser é instalado a 60°F, que também é a temperatura mais baixa, e tem uma temperatura operacional máxima de 180°F.

0,172 pol. por pé de tubo Deflexão do acoplamento da linha central em tubo ranhurado por laminação, incluindo fator de redução de projeto

Movimento térmico do tubo de 1,8 pol. com base em 120°F ΔT