PROIECTAREA SISTEMELOR DE DISTRIBUŢIE A GAZELOR NATURALE

download PROIECTAREA SISTEMELOR DE DISTRIBUŢIE A GAZELOR NATURALE

of 41

Transcript of PROIECTAREA SISTEMELOR DE DISTRIBUŢIE A GAZELOR NATURALE

1 PROIECTAREA SISTEMELOR DE DISTRIBUIE A GAZELOR NATURALE PRESCRIPII DE PROIECTARE Reele de distribuie i instalaii de utilizare exterioare 1.Alegerea traseelor Traseelereelelordedistribuieialeinstalaiilordeutilizareexterioaresunt,pect posibil,rectilinii.Lastabilireatraseelorseacordprioritaterespectriicondiiilorde siguran. Conductelereelelordedistribuiesemonteazsubteran.ncazulncarenuexist condiiidemontaresubteran,conductelereelelordedistribuiedinoelsepotmonta suprateran,numaincondiiijustificatedectreproiectant,avizatedeoperatorulliceniatal sistemului de distribuie i nscrise n certificatul de urbanism. n localiti, conductele subterane de distribuie se pozeaz numai n domeniul public, pe trasee mai puin aglomerate cu instalaii subterane, innd seam de urmtoarea ordine de preferin: 1- zone verzi, 2- trotuare, 3- alei pietonale, 4- carosabil. Pentrusituaiiledeexcepie(cideaccesprivate),soluiiledealimentaresestabilescde operator,cuacceptulscrisalproprietariloracestora.Seevitterenurilecunivelridicatal apelorsubteraneicelecuaciuniputerniccorozive.Pentrucazurideosebitencarenueste posibilevitareaamplasriinterenurilemenionate,seprevdmsurideprotecien conformitate cu reglementrile tehnice de specialitate i legislaia n vigoare. Conducteleinstalaiilordeutilizareexterioareseexecutdinoelsaudinpolietilen. Conducteledinoelsemonteazdepreferinsuprateran,iarceledinpolietilennmod obligatoriusubteran.Conductelesuprateranesepotmonta,nfunciedecerinelelocale,la nlimi pn la 6 m de la suprafaa solului, pe: - pereii exteriori ai cldirilor din crmid sau beton; - garduri stabile din crmid sau beton; - stlpi metalici sau din beton i estacade. PepereiicldirilordincategoriileAiBpericoldeincendiu(riscfoartemarede incendiu), se admite numai montarea instalaiei proprii de alimentare cu gaze naturale. Prezenaconductelorsubteranesemarcheazpeconstruciii/saupestlpiisaualte repere fixe din vecinatate, prin inscripii sau plcue indicatoare, de ctre executant. Distana dintre plcuele de inscripionare va fi mai mic de 30 m. Intrareancldiriaconductelorsubterane(branamenteiracorduri)serealizeaz suprateran, dup ieirea conductelor la suprafaa solului, prin traversarea peretelui exterior al cldirilor.Este interzis intrarea instalaiei exterioare n pardoseal sau sub pardoseala cldirilor. ncazuriexcepionale,pentrucldirilacarenusepoaterealizasoluiasuprateran,intrarea conductelorncldiriserealizeazprinintermediulunuicmindeaerisirencarese monteazrobinetuldebranamentsaudeincendiu,dupcaz.Robinetulestecutijanalt pentru ca manevrarea sse fac de la suprafaa solului, iar cminul este acoperit cu grtar i are asigurat evacuarea permanent a apelor infiltrate. Conductele, fitingurile i armturile din polietilen, precum i cele din oel cu protecie exterioar anticoroziv se monteaz ngropate direct n pmnt, adncimea minim de montaj fiind de 0,9 m, de la generatoarea superioar. n cazul n care adncimea minim de montaj a conductelor nu poate fi respectat, este necesar s se prevad msuri de protejare a conductei care s evite deteriorarea acesteia, cu acordul operatorului liceniat de distribuie. 2 Izolaiaanticorozivdebazatuburilordeprotecietrebuiesrespectecondiiile minimaleprevzutedeSTAS7335/3pentruconducteledegaze.Facexcepieporiunilede tronsoanerectiliniideconductecarenupotfingropate.nacesteporiunisepotmonta suprateranconductedinPEprotejatecutuburidinoel.Acestetronsoanesuntmarcatecu plcue indicatoare montate pe repere fixe. SeevitmontareaconductelordinPEnvecintateaunorconductecareaupe suprafa temperaturi mai mari de 30C sau care transport uleiuri minerale, benzine sau alte materialeinflamabile.Dacnusepoteliminaacestevecinti,distanaminimadmispe orizontal ntre pereii exteriori ai celor dou conducte este de 0,8 m. 2. Rsufltori, tuburi de protecie, ecrane de etanare nzoneconstruite,cudensitatemaredeinstalaiisubterane,pereelelededistribuie i/sau pe instalaiile exterioare subterane, executate din oel, se monteaz rsufltori: -deasuprafiecreisuduri,darnuladistanemaimicide1m,cuexcepiasudurilor conductelor din interiorul tuburilor de proectie; -la capetele tuburilor de protecie; -la ieirea din pmnt a conductelor. ncazulunorsuduriladistanemaimicide1m,serealizeazdrenajcontinuuntre suduri.Pentruconducteledinpolietilenrsufltorilesemonteaznzoneconstruite, aglomeratecudiverseinstalaiisubterane,pereelededistribuie,respectivpeinstalaiile exterioare subterane astfel: -ladistanecuprinsentre150i300m,celpuinorsuflatoarentredoudiafragme impermeabile realizate din teren compact (de preferat argil) care s ntrerup drenajul gazelor naturale acumulate prin neetaneiti. -la capetele tuburilor de protecie; -la ramificaii de conducte i la schimbri de direcie; -la ieirea capetelor de branament din pmnt; -alte situaii deosebite evideniate de proiectant. Diafragmele impermeabile se poziioneaz la distane de maximum 150 m ntre ele i nconjoarconductapeogrosimedecelpuin50cm,continundu-sepeverticalpnla nivelul solului. Dimensiunea diafragmei de-a lungul con-ductei este de minimum 50 cm. Proiectulinstalaiilordegazenaturalepozatesubterantrebuiesprevadmsuride etanare mpotriva infiltraiilor de gaze naturale, la trecerile subterane ale instalaiilor de orice utilitate (nclzire, ap, canalizare, cabluri electrice, telefonice, de televiziune etc.) prin pereii subterani ai cldirilor racordate la sistemul de distribuie de gaze naturale. Deasemenea,seetaneaztoatetrecerileconductelorprinplaneelesubsolurilor, pentruevitareaptrunderiigazelornaturalelanivelurilesuperioare,ncazdeinfiltrarea acestoransubsol.Esteinterzisracordarealasistemuldedistribuieagazelornaturalea cldirilor care nu au asigurate msurile de etanare prevzute mai sus. Pentruevacuareaeventualelorinfiltraiidegazenaturale,ntoatecazurile,seasigur ventilareanaturalasubsoluluicldirilorprinorificiideventilarepeconturulexterioral acestora,ntrencperiledinsubsol,precumiprinlegareasubsoluluicldirilorlacanalede ventilare natural special destinate acestui scop, n afara ventilaiilor naturale prevzute pentru anexele apartamentelor sau cldirilor. Pentruevacuareainfiltraiiloriscprilordegazecaresepotacumulancaselede scrialecldiriloretajatefrsuprafeevitrateseprevedelaparteasuperioaraacestora,n planeu sau acoperiul cldirii, un orificiu cu diametrul de 150 - 200 mm, prevzut cu un tub racordat la un deflector. 3 nncperilencareexistriscmaredeintoxicri,incendiisauexploziicauzatede scprileaccidentaledegazenaturaleacumulate,seprevddetectoareautomatedegaze dotatecusistemedesemnalizareopticsaualarmareacusticlaatingereaconcentraiilor periculoase i cu comanda nchiderii automate a admisiei gazelor naturale n instalaii. n cazul realizrii n subsolul cldirilor a unor spaii de adpostire i a unor galerii de evacuare, conductele de gaze naturale se deviaz astfel nct s nu strabat aceste spaii. Grosimea pereilor i materialul din care se confecioneaz tuburile de protecie se stabilesc n funciedesarcinilelacareestesolicitattubul.Acestaseconfecioneazdinmaterialenoi. Diametrulinterioraltubuluideproteciesestabiletenfunciedediametrulexteriori destinaia conductei protejate:-pentru conducte de distribuie din oel d i tub = d e cond izolat + 75 mm,-pentru cele din PE d i tub = d e cond + 100 mm,-pentru branamente din oel d i tub = d e cond izolat + 50 mm,-pentru branamente din PE d i tub = d e cond + 50 mm. Ramificaiile reelelor subterane se prevd cu robinete de nchidere.nfunciedeconinutuldeimpuritialgazelornaturale,npuncteconvenabilalese ale reelelor de distribuie i ale instalaiilor exterioare, la cererea operatorului de distribuie a gazelornaturale,semonteaz,separatoaredeimpuritisaurefulatoare,prevzutecucte dou robinete. Robinetele,mbinrilecuflanei/saudispozitivelededilataremontatesubteranse prevdncminedevizitare.Seevitmontareasubteranapieselorelectroizolante.Atunci cndmontarealoraparentnuesteposibil,elepotfimontateisubteran,darnumai nglobatencutiicubitum(STAS7335/7).Capaculcminuluidevizitaresemonteaz deasupra axului vertical al robinetului i se prevede cu guri de ventilare. n cazul mai multor robinete montate n acelai cmin, se asigur accesul direct la acestea de la suprafa. La conductele din oel montate aerian, susinerea se realizeaz, de regul, cu suporturi tippentruinstalaii,iarpreluareadilatriiprinschimbridedireciesauprincompensatoare de dilatare. Trecerea de la conducta din polietilen la conducta din metal se realizeaz printr-o piesdetrecerepolietilen/metal.Acestepiesedetreceretrebuiesfiefabricateindustrial, numaideagenieconomicicareausistemulcalitiicertificatnconformitatecuprevederile familiei de standarde ISO 9000 i s fie atestate/agrementate tehnic. 3. Intersecii cu alte instalaii i construcii Interseciatraseelorconductelordegazenaturalecutraseelealtorinstalaiisubterane sau aeriene se face cu avizul unitilor deintoare i se realizeaz, de regul, perpendicular pe axulinstalaieisaulucrriitraversate,saulacelpuin200mmdeasupracelorlalteinstalaii pentrudistanemaimicide200mm.Latraversareautilitilorseprevdtuburideprotecie adecvate. n cazuri excepionale, se admit traversri sub alt unghi, dar nu mai mic de 60. Alte instalaii subterane, care se realizeaz ulterior conductei de gaze naturale i care intersecteaz traseulacesteia,semonteazcelpuinladistanaminimadmisnnormativ,cuavizul operatorului de distribuie a gazelor naturale. Trecerea conductelor de gaze naturale prin cmine, canale i construcii subterane ale altorutiliti,esteinterzis.Tuburiledeprotecietrebuiesdepeasc,nambelepri, limiteleinstalaieisauconstrucieitraversatecucelpuin0,5m.LaconducteledinPE, tuburiledeprotecieseprevdlacapete,laparteasuperioarcuguriirsufltori,iar capetele se etaneaz pe eava din PE. Subtraversarealiniilordetramvaisefacentubdeprotecie,laadncimeademinim 1,5 m de la talpa cii de rulare lageneratoarea superioar a tubului de protecie aconductei. 4 Traversareacilorferate,autostrziloricursurilordeap,sefacesubteransauaerian,n funcie de condiiile locale, impuse prin avizele administratorilor acestor utiliti.Traversrileseprevdcurobinetedesecionare,carespermitscoatereadin funciune a conductei de gaze naturale n ambele pri ale traversrii, pentru reelele inelare i nainte de traversare, pentru reelele ramificate.Traversrile aeriene ale cilor de circulaie de pe teritoriul unitilor industriale se fac la nlimi stabilite n funcie de gabaritul vehiculelor utilizate, dar nu mai mici de 5 m de la generatoarea inferioar sau dispozitivul de susinere a conductei pn la nivelul carosabilului. 4. Branamente i racorduri Instalaiiledeutilizaredincldirisealimenteazcugazenaturaledinconductelede distribue situate pe strzile din dreptul imobilelor respective, indiferent spre ce parte a cldirii se afl conducta. Imobilele situate la intersecia strzilor pot fi alimentate cu gaze naturale din conducta situat pe oricare din strzile respective. n situaia strzilor sau drumurilor cu lime mai mare de 12 m, poziia de amplasare a reelelordedistribuieagazelornaturalesestabiletedeproiectantnfunciedecondiiile impuse prin certificatul de urbanism. Fiecare cldire civil, sau grup de cldiri situate pe aceeai proprietate, se alimenteaz printr-un singur branament, indiferent de numrul strzilor cu care se mrginete, exceptnd cazurile deosebite ce se analizeaz de operatorul liceniat de distribuie. Figura 5.1. Branament executat din oel: 1-robinet de incendiu, 2-post de reglare-msurare, 3-racord olandez, 4-regulator de presiune, 5-robinetdecontor,6-robinetdebranament,7-nipluelectroizolant,8-rsufltoare,9-eav tras,10-rsufltoarecucapacGN,11-tubdeproteciedinPVC,12-teubranament,13-conduct distribuie 5 Alimentarea consumatorilor se face prin: -branament individual pentru fiecare imobil sau branament ramificat (excepional); -branamentcomunpentrucelmultdouimobilevecine,cuacorduloperatorului liceniat de distribuie, n urmtoarele 3 cazuri: 1.imobilele sunt situate pe aceeai strad i au curile alturate; 2.imobilele nu sunt situate pe aceeai strad dar fac parte dintr-un singur corp de cldire,aucurtecomuniointrarecomunpestradacareareconductade distribuie; 3.sunt ndeplinite urmtoarele condiii tehnice: -branamentul comun poate asigura debitul total i presiunea minim; -regulatorul de presiune este corespunztor pentru debitul total; -instalaia exterioar de utilizare se poate executa aparent, cu posibiliti de acces rapid la robinetele de incendiu. Racordareabranamentelorlaconductelededistribuiedinpolietilensefaceprin teuridebranament,sudateprinelectrofuziunepeacestea.Racordareabranamentelorla conductele de distribuie din oel se face n funcie de diametrul acestora: -cudiametrulpnla80mminclusiv,seracordeazprinintermediuluneipiesede racord (teu), fr scoaterea din funciune a conductei de distribuie; -cu diametrul peste 80 mm se racordeaz prin sudare direct pe conducta de distribuie, fr piesa de racord, i se prevd cu un robinet i cmin de vizitare. Legturabranamentelordinpolietilencupostuldereglaresaucuinsta-laiade utilizaresefaceprinintermediulunuidispozitivspecial,denumitcaptdebranament (reiser), carerealizeaz trecerea de la polietilenla oel, avndacelai diametru cu eava din polietilen a branamentului. Capetele de branamente cu diametre de 75 mm i mai mari se realizeaz cu pies de trecere PE-oel montat subteran n poziie orizontal.Pe reeaua de polietilen de presiune redus, la captul de branament, se monteaz un robinet de secionare cu sfer, n poziie vertical, unul sau mai multe regulatoare de presiune, sau dup caz, o staie de reglare - msurare. La captul branamentului (reiserului) din reeaua depresiunejoasdepolietilen,semonteazunrobinetdesecionarecusfer,npoziie vertical.Lacaptulbranamentuluidinpolietilenseutilizeazpentrubranamentepnla 63 mm inclusiv, capete de branament fr anod de protecie, atestate/agrementate tehnic, iar pentrubranamentecudiametrede75mmimaimari,capetedebranamentcuizolaietip foarte ntrit sau echivalent i anod de protecie, avnd componentele atestate / agrementate tehnic. Consumatorii industriali, blocurile de locuine cu mai multe scri i obiectivele social culturale pot fi alimentate prin mai multe branamente cu condiia ca partea din instalaia de utilizare racordat la un branament s nu se interconecteze cu partea din instalaia de utilizare racordat la un alt branament. Soluia de alimentare prin mai multe branamente se stabilete de proiectant, cu acordul operatorului de distribuie, n funcie de situaia local. nlocalitileurbanencarereeauadedistribuienuurmretetraseulstradal,alimentarea imobilelor se face prin branamente la conducta cea mai apropiat, cu respectarea condiiilor de mai sus.6 Figura 5.2. Branament din polietilen: 1-conductdistribuiedinPEHD,2-firtrasor,3-teudebranamenttipa,electrofuzibil, autoperforant,4-mufelectrofuziunedinPEHD,5-branamentdinPEHD,6-captde branamentneanodic,7-robinetbranament,8-regulatordepresiune,9-firidapostuluide reglare, 10- manon protector din PE cu rol de rsufltoare Traseulbranamentuluisauracorduluiseexecutperpendicularpeconductade distribuie, cu panta nspre aceasta. Pentru situaii care impun racordarea sub alt unghi, acesta nu va fi mai mic de 60. Nu se admit branamente cu traseul n lungul strzii. Captuldebranamentsepozeazlalimitadeproprietateaconsumatorului.Amplasarea captuluidebranamentsauaracorduluisefacenspaiiuoraccesibile.Lacaptul branamentului executat din eav de oel racordat la reeaua de presiune redus se monteaz un robinet de secionare, cu sfer, o pies electroizolant, n aval de robinetul de secionare i regulatorul de presiune. La branamentele ramificate se monteaz i cte un robinet pe fiecare ramificaie, nainte de intrarea n cldire. Instalaiiledeutilizareinterioarepentrufiecarecldirecivilsauhalindustrialse alimenteazcugazenaturaledininstalaiadeutilizareexterioarprintr-unsingurracordsau prin dou racorduri, numai n cazul halelor industriale cu puncte de consum la capete, dar fr interconectarea instalaiilor interioare. Lacaptulconducteideracordalinstalaieideutilizareinterioarsemonteazla exterior, n loc uor accesibil, un robinet de incendiu marcat conform STAS 297. n cazul n care distana dintre robinetul de ieire din postul sau staia de reglare i robinetul de incendiu estesub5m,sepoaterenunalarobinetuldeieire.Robineteledeincendiuplasatela nlimeadepeste2mseprevdcuscarmetalicfixdeaccesiplatformpentru manevrare.Esteinterzisintrareaconducteidinfiridadebranamentsauderacorddirectn interiorul construciei. 7 5. Rezemarea conductelor montate aparent sau aerian Conductelemontateaparentpeelementedeconstruciisauaerianpestlpisauestacadese reazem, n funcie de diametru, pe brri sau console confecionate conform cataloagelor de detalii tip pentru instalaii.Distanele maxime ntre dou reazeme i tipul reazemelor pentru conducte sunt prezentate n tabelul 5.1. Diametrul conductei [in] Dist. maxima intre reazeme [m] Tipul reazemului 3/8.1/23,3Brar 3/4 14,2Brar 11/411/2 5,1Brar 25,7Brar 21/26,1Brar 36,7Brar 47,5Brar 58,0Brar Tab. 5.1 6. Condiii de montaj Distanaminimntreconductelesubteranedegazenaturaleialteinstalaii,construcii sau obstacole subterane, este cea din tabelul 5.2. p.j p.r. p.m. p.j. p.r. p.m.2 Cladiri fara subsoluri 0,5 0,5 1,0 1,5 1,5 2,04 Conducte de canalizare 1,0 1,0 1,5 1,0 1,0 1,55Conducte de apa, cabluri de forta, cabluri telefonice montate direct in sol, sau caminele acestor instalatii 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,66Camine pentru retele termice, telefonice si canalizare, statii sau camine subterane in constructii independente0,5 0,5 1,0 1,0 1,0 1,07 Linii de tramvai pana la sina apropiata 0,5 0,5 0,5 1,2 1,2 1,28 Copaci 0,5 0,5 0,5 1,5 1,5 1,59 Stalpi 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5- in rambleu 1,5* 1,5* 1,5* 2,0* 2,0* 2,0*- in debleu, la nivelul terenului 3,0** 3,0** 3,0** 5,5** 5,5** 5,5**Linii de cale ferata, exclusiv cele din statii, triaje si incinte industriale101,0Canale pentru retele temice, canale pentru instalatii telefonice 0,5 0,532,01,5 1,5 2,01Cladiri cu subsoluri sau aliniamente de terenuri suscptibile de a fi construite1,0 1,0Nota: Distantele exprimate in metri se masoara in proiectie orizontala intre limitele exterioare ale conductelor si constructiilor*) De la piciorul taluzului**) Din axul liniei de cale ferata. Se va solicita si acordul SNCFR.Nr. Crt. Instalatia, constructia sau obstacolulDist. minima, m, de la conducta din PE de Dist. minima, m, de la cond. din OL de2,0 2,0 2,08 Cnd respectarea distanelor indicate mai sus nu este posibil, acestea pot fi reduse cu 20%,pentrupoziiile1-6,cucondiiacapeporiuneancauzsseprevadunadin urmtoarele msuri: - eav tras; - izolaie anticorosiv foarte ntrit; - controlul nedistructiv al tuturor sudurilor; - montarea evii n tub de protecie; - rsufltori sau cmine de evacuare n atmosfer a scprilor de gaze; - executarea de drenaje. Se interzice montarea de conducte din oel supraterane la maipuin de 20 m de calea ferat electrificat i/sau linii electrice aeriene (LEA) de joas, medie sau nalt tensiune. Distanantreconducteledegazenaturaleiliniiledecaleferatnstaii,triajeiincinte industriale se stabilete cu acordul deintorilor acestora.Seevitmontareaadouconductesubteranedegazenaturalepetraseeparalelela distanasub1,5x(D1+D2)-undeD1iD2reprezintdiametreleexterioarealeconductelor respective - dar nu mai mic de 0,5 m. ntotdeauna conducta de presiune mai mic se pozeaz sprecldiri.Esteinterzismontareaconductelordegazenaturale,indiferentdemodulde pozare, n urmtoarele cazuri: -n terenuri susceptibile la tasri, alunecri, erodri etc.; -sub construcii de orice categorie; -n tunele i galerii; -n canale de orice categorie avnd comunicaie direct cu cldiri; -la nivel inferior fundaiei cldirilor invecinate, la distane sub 2 m; -sub linii de tramvai sau cale ferat, paralel cu acestea la o distan mai mic dect cea prevzut n tabelul de mai sus. Conducteledinoelmontatenzonadeinfluenacilorferateelectrificatesaua liniilorelectriceaeriene(LEA)demediesaunalttensiuneseprotejeazmpotriva tensiunilor induse, conform reglementrilor tehnice de specialitate. Staii i posturi de reglare i msurare 1.Reglarea presiunii Reglarea presiunii se poate efectua n mai multe moduri. a.Meninerea constant a presiunii n amonte.Acest deziderat este posibil atunci cnd este necesar s se evite, n reeaua din care se alimenteazregulatorul,variaiidepresiuneconsideratenedorite.Funcionareasefacesub aciunea presiunii din amonte. n distribuia gazelor acest tip de regulator este inexistent. b.Meninerea constant a presiunii n aval.Estecazulcelmaifrecventntlnitndistribuiagazelor,maialespentruregulatoare alimentnd direct aparate de utilizare. Racordul pune spaiul de sub membran n legtur cu unpunctsituatnavaldeaparat,punctncaretrebuiessemeninpresiuneaconstant. nchiderea supapei pe scaun se face de jos n sus. Pentru orice valoare a debitului Q - n cadrul regimului de funcionare a aparatului, sub poziia ventil complet deschis, piesele n micare segsescnfiecaremomentndiferitepoziii,datoritechilibruluidintreforelecarese exercit de sus n jos (greutatea sau resortul careapas pe membran,greutatea atmosferic, 9 masa pieselor n micare - tije, ventil etc.) i acelea care se exercit de jos n sus (fora datorit presiunii din aval pe faa inferioar a membranei, fora rezultat din diferena presiunilor ce se aplic pe o parte i de cealalt a ventilului, fora de frecare). LacretereaconsumuluinavalpnlaovaloareQ,concomitentcumrireacererii degaz,presiuneadinavalscade,semodificechilibrulforelornfavoareacelordirijatede sus n jos, ceea ce are ca urmare o coborre a pieselor mobile, respectiv o mrire a deschiderii ventilului pn la stabilirea unui nou echilibru (Q att la intrare, ct i la ieire).nacestmoment,presiuneanavalcreteicaurmaresemreteipresiuneasub membran, stabilindu-se la o valoare egal, sau sensibil egal, cu cea anterioar cnd debitul n aval era Q. ncazulregulatoarelorcugreutate,presiuneanavalrmnentr-adevrconstantla variaia de debit n aval, dup restabilirea echilibrului de fore pe suprafeele pieselor mobile, aacumafostprezentatmaisus,ntimpcelaregulatoarelelacareforaaplicatdectre greutateesteobinutprinintermediulunuiresortconstanapresiuniinavalsepstreazcu anumite tolerane. c. Meninerea constant a debitului.Pentrumeninereaconstantadebituluinaval(cazulanumitorinstalaiiindustriale care funcioneaz cu regim riguros stabilit) se produc, pe ambele fee ale membranei, presiuni constante,delaundispozitivdetrangulare,eventualodiafragm,montatnamontele regulatorului, pe un racord de presiune constant. Dup modul de funcionare se pot stabili urmtoarele categorii: a. Regulatoare cu aciune direct. Laacesteregulatoarediferenadintrepresiunileobinuteefectivnavalipresiunea reper,pr,pecareregulatorultrebuies-oasigurenavalestesuficientpentruacomanda direct,pecalemecanicprinintermediulunorprghii,variaiileseciuniiorificiuluide trecere.b. Regulatoare cu aciune indirect. Laacesteregulatoareforanecesarmodificriiseciuniiorificiuluidetrecereeste furnizat de un dispozitiv auxiliar, amplificator, numit pilot (cu ajutorul cruia, printre altele, se poate varia presiunea reper fixat n aval). 2. Staiile de reglare i de reglare-msurare Staiile de reglare i de reglare-msurare a gazelor naturale se monteaz n construcii proprii.Posturiledereglare,reglare-msurare,msuraresemonteaznfiride,cabinesau direct pe instalaia de utilizare a agregatelor tehnologice.Amplasarea regulatoarelor pe instalaia de utilizare a agregatelor tehno-logice se poate face cu ndeplinirea cel puin a urmtoarelor condiii: -ncperile n care se monteaz s fie bine ventilate;-regulatoarele s fie n construcie etan; -elementeledeetaneitatefademediulexterior,precumicomponentele regulatoarelorcarecomuniccuexteriorulsprezinterezistenlatemperaturinalte (minim 650C) Staiile i posturile de reglare-msurare sunt delimitate de robinetele de nchidere de la intrarea, respectiv ieirea n/din staii i posturi. Robinetele fac parte din componena staiilor i posturilor de reglare-msurare. Dimensionarea iechiparea staiilor i a posturilor de reglare-msurare seface innd seam de parametrii de curgere (debit, presiune, temperatur), domeniul de variaie a acestora, precumidecalitateagazelornaturale(compoziiechimic,impuritisolideilichide). 10 Sistemele de msurare se vor alege i poziiona n conformitate cu cerinele normelor n vigoare. Staiile i posturile de reglare-msurare vor fi echipate cu dispozitive de siguran cores-punztoare cerinelor legislaiei n vigoare. Proiectareastaiiloriposturilordereglare-msuraresefaceastfelnctsrezulteo grupare ct mai compact a echipamentelor, avndu-se n vedere accesul la echipamentele i dispozitivele componente. Pe conductele de intrare i de ieire din staiile de reglare-msurare se monteaz robinete de secionare i flane electroizolante n locuri uor accesibile. Staiile de reglare msurare pot fi prevzute cu ocolitor, cnd alimentarea aparatelor de utilizarenupoatefintrerupt.nfunciedenaturaiconinutuldeimpuritidingazele naturale, la intrarea n staiile de reglare-msurare, se pot monta echipamente de filtrare i/sau separare.Pentruechipamentelecareprevdnmodexpresfiltredeprotecie,acestease monteaz obligatoriu conform instruciunilor productorului. Staiile de reglare-msurare se prevd cu priz i centur de mpmntare (impedana sub 4 ohm), la care se racordeaz prile metalice ale fiecrui element din staie cuprins ntre dou flane.Reglareapresiuniiseface,nfunciedemrimeadebitului,prinregulatoarecu acionare indirect sau acionare direct.nfigura5.3.esteprezentatschematicregulatorulRTG311.Acestafacepartedin clasa regulatoarelor cu acionare direct i ventil echilibrat. Regulatoarele din gama RTG sunt regulatoarele cel mai des folosite n distribuiile de gaze naturale din ara noastr. Figura 5.3. Regulator de presiune RTG 311. 1- corp 2- suport ventil 3- deflector 4- tija 5- scaun 6- pies separaie 7- capac inferior 8- membran comand 9- arc descrcare 10- capac superior 11- arc reglare 12- mecanism reglare11 Alegerea regulatorului se face cu ajutorul tabelelor puse la dispoziie de productor, pe bazacelordouvalorialepresiunii-PIirespectivPR-iadebituluinominalreglat, Qn=1,45.Qnecesar. Dupalegerearegulatoruluitrebuieefectuatcalcululvitezeigazelorlaieireadin regulator, verificndu-se condiia v20 m/s.Formula de calcul este: Regulatoareledepresiunesuntobligatoriuatestateiagrementatetehnic,conform prevederilor n vigoare. Principalele caracteristici tehnice i funcionale ale regulatoarelor sunt: -abaterea maxim a presiunii reglate: 5% ; -domeniul presiunilor de intrare, corelat cu domeniul presiunilor de ieire s fie n unul din intervalele: - mai mic de 50 mbar, pentru presiune joas; - ntre 2 bar i 50 mbar, pentru presiune redus; - ntre 6 bar i 2 bar, pentru presiune medie; -presiunea nominal de lucru: 6 bar. Pentruregulatoarecaregaranteazabatereamaximapresiuniireglateprinatestare i/sauagrementaretehnicsepotadmiteialteintervaledepresiunedectcelemenionate mai sus.ncazulncareninstalaiadeutilizareindustrialsuntnecesarediferitetreptede presiune se prevd panouri de reglare pentru fiecare treapt de presiune. Amplasareastaiiloriposturilordereglare-msuraresefacerespectndprevederile din ,,Normele tehnice pentru stabilirea zonelor de protecie i de siguran ale obiectivelor din sectorul gazelor naturale". Posturiledereglare-msurarepentruvaloareamaximapresiuniideintrarentre2-6 bar, se pot monta i n cabine aerisite, alipite pereilor cldirilor, n locuri uor accesibile, cu condiia ca pereii respectivi s nu prezinte goluri (ui, ferestre etc.) pe o nlime de cel puin 8 m i pe o lime care s depeasc cabina cu minim 5 m, n ambele sensuri. Amplasarea construciilor pentru staii i posturi de reglare-msurare, independente sau alipite altor construcii, se face suprateran i: -cu respectarea distanelor prevzute n normativ; -la limita de proprietate a consumatorului sau cnd nu este posibil, ct mai aproape de limita de proprietate a consumatorului; -asigurndu-seaccesuldirectipermanentalpersonaluluioperatoruluiliceniatal sistemului de distribuie. Amplasareaconstruciilorpentrustaiileiposturiledereglare-msurare(aferente reeleidedistribuie)sefacepedomeniulpublic,conformprecizrilordincertificatulde urbanism.Pentrucazuriexcepionale,cuavizuloperatoruluiliceniatalsistemuluide distribuie se pot construi staii de sector subterane, prevzute cu ventilare corespunztoare i msuri de evitare a pericolului de incendiu i explozie.Amplasareaconstruciilorpentrustaiileiposturiledereglare-msurare(aferente reeleidedistribuie)sefacepedomeniulpublic,conformprecizrilordincertificatulde urbanism.Pentrucazuriexcepionale,cuavizuloperatoruluiliceniatalsistemuluide distribuie se pot construi staii de sector subterane, prevzute cu ventilare corespunztoare i msuri de evitare a pericolului de incendiu i explozie.Construciilestaiilordereglare-msurareseexecutdinmaterialeincom-bustibilei fr pod. Posturile de reglare-msurare de la presiune redus la presiune joas se monteaz: PRPRDQVnn+ =1002 , 0 192 , 345212 -n firid nglobat n peretele exterior al cldirii, n ziduri sau garduri; -n cabin independent sau alipit de un perete exterior al cldirii; -cu asigurarea accesului operatorului liceniat al sistemului de distribuie. Posturile de reglare-msurare nu se amplaseaz: -pe cile de evacuare din cldiri cu aglomerri de persoane; -sub ferestrele cldirilor i n locuri neventilate.n cazul excepional ncare nu sunt condiii tehnice i pentru postul dereglareexist spaiu de amplasare numai sub fereastr, se vor realiza condiiile: -eavadeevacuarearegulatoarelordepresiuneseprelungeteastfelnctsevite ptrunderea gazelor n interiorul cldirii; -axul de manevr al robinetelor postului se etaneaz. Pentruprotejare,sigurannexploatareetc.,regulatoareleicelelalteaparatedin staiiledereglare,nfunciedepresiunilelaintrareidecondiiilelocale,seamplaseazn cldiriproprii,cabine,nieifiride(pentruposturidereglare).Posturiledereglare,n industrie, se pot amplasa i n interiorul halelor, pe aparat sau pe agregat, cu condiia s fie de tip etan. n general, amplasarea i construcia staiilor de reglare pune probleme din punctul de vedere al prevederilor de siguran, mai ales c aparatajul, care funcioneaz la presiuni mari, ipierdeetaneitateadupunanumittimpdeexploatare.ntr-adevr,caurmareaunei defeciuni oarecare, scprile de gaze sunt posibile oricnd; prin urmare, n incintele nchise, se poate crea o atmosfer exploziv. De aceea, staiile de reglare trebuie s fie prevzute cu o ventilaiebunsau,pentrustaiiledelaconsumatoriimportani,sfieinstalatesubun acoperi realizat special n acest scop. Deregul,staiiledepredareseprevdcuparatrsnete,atuncicnddistanapnla cea mai apropiat construcie este mai mare dect nlimea construciei. Instalaii interioare de utilizare 1.Utilizarea gazelor naturale n cldiri Utilizarea gazelor naturale este admis numai n ncperi fr pericol:-de incendiu, prin aprinderea materialelor i elementelor combustibile, datorit radiaiei termice directe ori a transferului de cldur prin convecie sau conducie; -de explozie a materialelor i substanelor combustibile aflate n interior; -de intoxicare sau asfixiere a utilizatorilor cu gaze de ardereCondiiile tehnice pentru funcionarea n siguran a instalaiilor interioare de utilizare a gazelor naturale combustibile sunt: -volumul interior minim al ncperilor: 18,0 m3 pentru ncperi curente; 7,5 m3 pentru buctrii, bi i oficii; 5,0 m3 pentru buctrii din construcii existente. -asigurarea aerului necesar arderii; -ventilare natural sau mecanic; -evacuarea total a gazelor de ardere, n atmosfer; -suprafee vitrate. Toatencperilencaresemonteazaparatedeutilizareagazelornaturaleseprevd cu suprafeele vitrate, sub form de ferestre, luminatoare cu geamuri, ui cu geam sau goluri, toate la exterior sau spre balcoane vitrate cu suprafaa minim total de: -0,03 m2/m3 de volum net de ncpere, pentru construcii din beton armat; 13 -0,05 m2/m3 de volum net de ncpere, n cazul construciilor din zidrie. Geamurile trebuie s aib grosimea de maxim 4 mm fr armare. Pentru cazul n care geamurileauogrosimemaimarede4mmorisuntdeconstruciespecial(securizat, termopanetc.)sevormontaobligatoriudetectoareautomatedegazeculimitainferioarde sensibilitate2%CH4naer,careacioneazasuprarobinetuluidenchiderealconducteide alimentare cu gaze naturale al arztoarelor.ncazulutilizriidetectoarelor,suprafaavitratpoatefiredusla0,02m2/m3de volumnetdencpere.Volumulnetreprezintvolumultotalalncperiidincaresescade volumulelementelordeinstalaiisaudeconstruciiexistentenncperencarenusepot acumula gaze.nncpericuvolummaimicdectcelprevzutmaisus,suntadmisenumaiaparate de utilizare legate la co, cu urmtoarele condiii: -accesulaeruluinecesararderiiiaprindereaaparatelordeutilizaressefacdin exteriorul ncperii (coridor, vestibul etc.) sau direct din exteriorul cldirii; -folosireaunoraparatedeutilizarecuaprinderedinexteriorulcldirii,asigurate mpotrivastingeriiprinblocareaadmisieigazuluincazulstingeriiflcrii,fieprin construcia aparatului, fie prin dispozitive de protecie. Pentrunclzireadeapartament,centralatermicsemonteaznbuctrie,balcon, vestibul,lasubsolsaulaaltnivelundenublocheazcaleadeevacuareapersoanelor,cu respectarea tuturor condiiilor sus menionate.n ncperi cu volum mai mic de 18 m3 i n bi (indiferent de volumul acestora), nu sunt admise: -aparate de utilizare pentru prepararea instantanee a apei calde de consum; -aparatedeutilizarepentrunclzirecentralsaulocalprevzutecuarztor atmosferic i rupere de tiraj, chiar dac au termostat de co. Facexcepieaparateledeutilizarecareauatestare/agrementtehnicsauavizISCIR pentrufuncionarenaltecondiii,(lacareprintubulaturetan,seasiguraccesuldin exterioralaeruluinecesararderiiievacuareanexteriorsubpresiuneagazelordeardere-cazane cu focar etan i tiraj forat). De asemenea sunt exceptate i aparatele de utilizare din categoriaturbosuflantelordestinatenclziriifermelordepsriianimalecucondiia utilizrii detectoarelor de gaze naturale avnd limita inferioar de detecie de 2% CH4 n aer i care acioneaz automat robinetul de nchidere al conductei de alimentare cu gaze naturale a aparatelor de utilizare. Debitul total al aparatelor cu flacr liber care se pot instala ntr-o ncpere trebuie s satisfac condiia: 15 m3 volum interior de ncpere/m3 debit instalat. 2.Aparate de utilizare i arztoare ninstalaiiledeutilizaresevormontanumaiaparateiarztoareavizateconform prevederilor ISCIR n vigoare.Arztoarele cu panou radiant cu flacr deschis sunt admise numai n spa-ii ventilate corespunztorcuexcepiacldirilorcivileidelocuitasigurndu-seevitareaproducerii incendiilor, prin aprinderea materialelor ca urmare a efectului radiaiilor termice i ncadrarea concentraiei de noxe n limitele admise de reglementrile n vigoare. Aparateledeutilizaresepotmonta,nfunciedeconcepiaconstructiv,pepereide zidriesaubeton,frstratizolatorcombustibillafaaperetelui,saupepardoseal incombustibil.Aparateledeutilizareindustrialecudebitinstalatdepeste25m/hseprevdcu armturipentrumontareaunoraparatedemsuricontroliprizenvedereaefecturiide determinri pentru bilan termic: 14 -manometru pe conducta de intrare a gazelor n aparat,-termometrupeconductadealimentarecugazenaturaleipecanaluldeieirea gazelor de ardere,-contor de gaze naturale, -priz de prelevare a probelor din gazele naturale i din gazele de ardere,-priz de msurare a tirajului. Alegereaimontareaarztoareloriaparatelordeutilizaresefacecurespectarea condiiilortehniceiacriteriilordeperforman,ainstruciunilorproductorului,precumi cu reglementrile n vigoare. 3. Trasee i condiii tehnice de amplasare a conductelor de utilizare Laalegereatraseelorpentruconducteledegazenaturale,condiiiledesiguranau prioritate fa de orice alte condiii.Fiecareunitatelocativseracordeazlacoloanasauinstalaiaexterioarprintr-o singur derivaie. Conducteleinstalaiilorinterioaredeutilizareseamplaseazaparent,nspaiiuscate, ventilate,luminateicirculate,cuaccespermanent,inclusivnsubsolurilecarendeplinesc acestecondiiiisemonteazpectposibil,peelementerezistentealeconstruciei,perei, stlpi, grinzi, plafoane, sau pe stlpi metalici sau de beton, montai special n acest scop sau n scopul susinerii con-ductelor de gaze naturale mpreun cu conducte pentru alte instalaii. Se admitemontareaconductelormascatencanalevizitabileiventilatenumaincazul construciilor cu grad deosebit de finisare.Se interzice trecerea conductelor prin: -un apartament din alt apartament cu excepia coloanelor existente; -spaii neventilate sau nchise cu rabi sau alte materiale; -trecerea conductelor de gaze naturale avnd mbinri fixe sau demontabile prin debara, cmar i altele asemenea, dac acestea nu sunt ventilate; -couri i canale de ventilare; -puuri i camere pentru ascensoare; -ncperi cu mediu corosiv sau cu degajare de noxe; -ncperi cu umiditate pronunat; -ncperi n care se pstreaz materiale inflamabile; -closete; -subsoluri tehnice i canale tehnice; -ghene sau nie comune mai multor nivele, n care sunt montate conductepentrualte instalaii, inclusiv sub deschiderile inferioare ale acestora; -podurile neventilate ale cldirilor; -locuri greu accesibile n care ntreinerea nu poate fi asigurat; -depozitesauncperidedepozitare,curespectareaprevederilorNormativuluide siguran la foc a construciilor PI 18. Totodat este interzis montarea conductelor nglobate n elementele de construcie ale pardoselii.ncazulncarenupotfievitatetrecerileconductelorprinclosetesaucmrise admite traversarea acestora utiliznd conducte fr mbinri i protejate n tuburi de protecie. Seevittrecereaconductelorprincamerededormitneprevzutecuaparatedeutilizarea gazelor naturale.Cndtrecereaconductelorprinncpericuumiditatepronunatsauatmosfer corosiv este inevitabil, se folosesc evi zincate sau protejate cu lacuri anticorosive i tub de protecie. 15 Pentru alimentarea punctelor de consum care nu sunt amplasate lng perei, se admite montarea conductelor n canale amenajate n pardoseal acoperite cu capace perforate i uor demontabile,uscateiaerisite,petraseectmaiscurte,cupantpentruasigurareascurgerii sprepunctedecolectareaeventualelorinfiltraiideapicarespermitcontroluli repararea conductei. Este interzis montarea conductelor pentru alte instalaii n canalele pentru conductele degazenaturaleprecumiintersectareacanalelorpentruconducteledegazenaturalecu canale pentru alte instalaii sau comunicarea cuacestea. Trecerea conductelor prin perei sau planee trebuie protejat n tub de protecie, fr mbinri ale acestuia. Conducteleinstalaiilordeutilizaredinhaleindustrialeseamplaseazastfelncts fieprotejatempotrivadegradriiprinloviredirectsautrepidaii,contactuluiculichide corosive, contactului ndelungat cu apa, radiaiei sau con-duciei termice. Distaneleminimentreconducteledegazenaturaleielementelecelorlalteinstalaii sencadreaznprevederiledinNormativulpentruproiectareaiexecutareainstalaiilor electricelaconsumatoricutensiunipnla1000VC.A.i1500VC.C,indicativI.7, Normativulpentruproiectareaiexecutareareelelordecablurielectrice,indicativPE107, precum i prescripiile tehnice ISCIR. Esteinterzisutilizareaconductelordegazenaturalepentrualtescopuri,cumarfi legarealapmntaaltorinstalaii,realizareaprizelordeprotecieelectric,susinerea cablurilori/sauconductorilorelectrici,indiferentdetensiuneicurent,sauagareasau rezemarea unor obiecte. 4. Armturi de nchidere Robinete de nchidere se prevd: -naintea fiecrui contor; n instalaiile cu un singur contor, dac distana ntre robinetul de incendiu i contor este sub 5 m robinetul de contor ine loc de robinet de incendiu; -pe fiecare ramificaie important; -pe fiecare conduct care alimenteaz grupuri de arztoare montate la aparate, mese de lucru, laboratoare etc.; -la baza fiecrei coloane, n cldiri cu peste cinci nivele; dac plasarea robinetelor de la baza coloanelor nu se poate face n condiii de siguran i de estetic corespunztoare, seadmitemontareaunuisingurrobinetpentruungrupdecoloane,carealimenteaz maxim 24 puncte de consum; -nainteafiecruiarztorseprevddourobinetemontatepeconduct,pentrucazul arztoareloriaparatelordeutilizare,carenuaurobinetdemanevrpropriusaun cazulcelorcareauracordflexibil,respectivunrobinetpentrucazularztoarelori aparatelor care au racord rigid i au robinet de manevr propriu. 5. Asigurarea aerului necesar arderii i evacuarea gazelor arse Pentru toate aparatele de utilizare racordate la co sau cu flacr liber se asigur aerul necesar arderii i evacuarea n exterior a gazelor de ardere, complet i fr riscuri, astfel nct natmosferancperiisnusedepeascconcentraiadenoxeadmisdenormelede protecia muncii precum i de protecie a mediului. Aerul necesar arderii se asigur n funcie de raportul ntre volumul interior al ncperii Vi [m3] i debitul nominal al aparatului de utilizare Qn [m3 /h]: -pentrucazulVi/Qn>30,seconsidercprinneetaneitiletmplrieiseasigur aerul necesar pentru ardere; 16 -pentrucazulVi/Qn30, n care Vi este volumul buctriei plus volumul ncperii respective.Dacinncpereavecin,sprecareesteprevzutgolul,suntinstalateaparatede utilizare,raportuldintresumavolumelorcelordouncperiisumadebiteloraparatelorde utilizare din aceste ncperi trebuie s fie mai mare de 30.n cazul n care aceast condiie nu poate fi ndeplinit sau n cazul tmplriei etanate cu garnituri de cauciuc, se realizeaz prize de aer direct din exteriorul construciei. Suprafaa golului pentru accesul aerului de ardere ntr-o ncpere n care se utilizeaz gazelenaturalesedetermincuprodusulntredebitulinstalatnncpereQ[m3/h]i coeficientul de 0,0025 [m2 /m3 /h], adic S = 0,0025.Q [m2]. Golul pentru accesul aerului de ardere se prevede la partea inferioar a ncperii i fr dispozitivedenchideresaureglaj.Esteinterzisobturareagoluluideaccesalaeruluide ardere. Lacentraleletermicecutirajforaticamerdeardereetannuestenecesar asigurarea golurilor pentru accesul aerului n ncpere.Lancperilencareseinstaleazaparatecuflacrliber,independentdevolumullor,se prevdcanaledeventilarepentruevacuareagazelordeardere.Canaleledeventilarepentru evacuarea gazelor de ardere se racordeaz la partea superioar a ncperilor, ct mai aproape de plafon i nu se prevd cu dispozitive de nchidere sau reglaj. Pentru buctriile construciilor existente, construite fr canale de ventilare i n care suntinstalateaparatecuflacrliber,seadmitepracticareanpereteleexteriorsauntocul ferestrei,laparteasuperioarancperii,aunuigolpentruevacuareagazelordeardere conform detaliilor tip.Evacuareagazelordearderedinbuctriiioficiisefaceprintirajnaturalorganizat sau mecanic, utilizndu-se canale individuale sau canale colectoare.La evacuareagazelor de ardereprincanalecolectoaresevaacordaodeosebitatenieexecutriicorecteietanea nodurilor de legare a canalelor individuale la canalul colector. ASPECTE TEORETICE DE BAZ Micarea gazelor prin conducte Lamicareapermanentaunuifluidprintr-oconductcudiametrulinteriord,viteza medie de curgere se calculeaz cu relaia , (5.1) Q fiind debitul volumetric scurs prin conduct. Profilul vitezei n seciunea conductei depinde de regimul de curgere, definit prin numrul lui Reynolds , (5.2) n fiind vscozitatea cinematic a fluidului. Numrul lui Reynolds poate fi scris i n funcie de ali parametri (viteza maxim a fluidului, raza interioar a conductei), dar cea mai folosit form n practic este aceea dat de relaia de mai sus. 24vdQmt=vdmvRe =17 Experieneleauartatcntuburilecuseciuneacircularregimuldecurgereeste laminar att timp ct numrul lui Reynolds nu depete valoarea critic (5.3) Cutoatecregimullaminaresterelativlimitat,regimulturbulentfiindmaifrecvent ntlnitnactivitateapractic,relaiiledecalculpentruacestregimconcordfoartebinecu rezultatele experimentale. nsituaiaregimuluilaminar,profilulvitezeinraportcurazatubuluiesteparabolic, fiind dat de relaia (5.4) iar viteza medie are valoarea

Dp fiind cderea de presiune realizat prin frecri pe lungimea l a tubului. npracticcdereadepresiunentredoupunctepentruacestregimdecurgerese calculeazcuunadintrerelaiilecunoscutenliteratursubdenumireadeformuleleHagen-Poiseuille Sau(5.5) n regimul de micare turbulent aceste relaii i pierd valabilitatea. Se consider c, n tuburile cu seciunea circular, micarea devine complet turbulent dac numrul lui Reynolds areovaloaremaimaredectceacritic;micareaturbulentdezvoltndu-secomplet ncepnd cu o distan egal cu cel puin (2540) d de la intrarea n tub. Dupultimelecercetri,ncondiiilemicriiturbulentenseciuneatubuluisepot pune n eviden patru domenii de variaie a vitezei (figura 5.4). Figura 5.4. Delimitarea profilului vitezei n micarea turbulent Astfel,nimediataapropiereapereteluivitezafluiduluivariazaproximativliniarcu distanaymsuratdelaperete.nacestdomeniutensiuneadeforfecareturbulenteste 2300 Recritic ~||.|

\|A=224 4v rdlp232v dlpmA=2v 32dlpm= A4128dQ lpt= A18 neglijabili,deoarecevariaiavitezeidepindedevscozitateamolecular,ntreagazonse numete substratul vscos.Dupsubstratulvscosurmeazstratulintermediar(tampon),undetensiunilede forfecaredatoritvscozitiimoleculareifluctuaiilordevitezsuntcomparabileca mrime.Urmtorulstratfiindacelacompletturbulentundeturbulenadevinesuficientde dezvoltatpentrucatensiuneadatoritmicriilaminaresfieneglijabilfadeaceea turbulent. Deoarece, n acest strat, viteza medie punctiform v variaz logaritmic n raport cu distana y msurat de la perete, stratul se numete logaritmic. njurulaxeiconducteiestezonaturbulentacurgeriiundeturbulenaestecomplet dezvoltat. Vom nota cu viteza de frecare care este definit cu ajutorul relaiei (5.6) n care t0 este valoarea efortului tangenial de frecare la peretele conductei. n zona stratului logaritmic distribuia vitezei adimensionale este dat de relaia (5.7)

ncarevalorileconstantelorAiBsunt2,46i,respectiv,5,67.nzonacentralacurgerii turbulente se utilizeaz, pentru distribuia vitezei, tot o relaie asemntoare cu formula (5.7). Uneori, se folosete n aceast zon o distribuie a vitezei sub forma (5.8) n fiind un coeficient cu valoarea aproximativ 1,5. Porninddelaacesterelaiialevitezeisepoateobinecoeficientulderezisten, ntr-o conduct cu seciunea circular.n micarea turbulent, ntre viteza de frecarei viteza medie vm exist relaia (5.9) Indiferent de caracterul micrii n conduct, laminar sau turbulent, ntre viteza medie i debitul de fluid Q care se scurge prin conduct este relaia (5.10) Dac se are n vedere i relaia (5.7) se gsete una dintre corelaiile teoretice existente ntre coeficientul de rezisten i numrul lui Reynolds Re (5.11) J.Nikuradze a corectat, n urma datelor experimentale, coeficienii numerici din aceast relaie scriind-o sub forma (5.12) t0v =-By vln Avv**+||.|

\|=vnR|.|

\|= yvv v*max8v vm=-}= =Rmr rR RQ02 2d v2vt( ) 811 , 0 Re lg 005 , 21 = ( ) 8 , 0 Re lg 21 = 19 Aceastrelaieasigurobunconcordancuvalorileluiobinutepecale experimental. n practic s-a constatat o bun concordan cu rezultatele experimentale dac coeficientul l se calculeaz cu formula lui Blasius (5.13) valabil pentru Re < 105 i formula lui J.Nikuradze (5.14) valabil n intervalul 105 Re 108. Rezultateleprezentatepotfiutilizateatttimpctpereteleinterioraltubuluieste consideratneted.nacestcazseobservcstareapereteluinuarenicioinfluenasupra caracteruluiturbulentalmicrii.npractic,celemaimultetuburi,celpuinlavalorimari ale numrului lui Reynolds, nu pot fi considerate ca netede. Dincauzarugozitiiperetelui,coeficientulderezistenestemaimaredectacela carerezultdinformuleleprezentatepentrutuburilenetede.Legilemicriiturbulenteprin tuburile rugoase au deci o mare nsemntate practic dar, cercetrile s-au izbit de o dificultate, ianumedefaptulcnumrulparametrilorderugozitateestemaredincauzaformelor geometrice foarte variate. O privire de ansamblu asupra msurtorilor mai vechi a condus la concluzia c exist dou tipuri de rugoziti.La primul dintre acestea rezistena este proporional cu ptratul vitezei medii, ceea ce nseamn c este independent de numrul lui Reynolds. Acest tip se ntlnete la rugozitile destul de mari i foarte dese, cum ar fi, de exemplu, gruni de nisip lipii de perete, ciment, fier brut.Influena peretelui se poate caracteriza printr-un singur parametru de rugozitate e = 2ks / d, denumit rugozitate relativ, unde ks este nlimea medie a rugozitilor. n acest caz coeficientul de rezisten depinde numai de e. Celdealdoileatipderugozitatesentlneteatuncicndrugozitilepereteluisunt mairedusesaucndunnumrmicderugozitiseaflrepartizatepeosuprafaneted destuldemarecumarfi,deexemplu,eviledinfiercomer-cialuzuale.nacestcaz coeficientul de rezisten depinde att de rugozitatea relativ ct i de numrul lui Reynolds. Msurtorile efectuate de ctre J. Nikuradze care a lipit, ct mai des posibile, gruni de nisip n interiorul tuburilor de seciune circular au condus la aceast concluzie.n figura 5.5 este prezentat variaia coeficientului n funcie de rugozi-tatea relativ d/k/2 i de numrul Reynolds rezultat din msurtorile efectuate de Moody pe evi comerciale din oel, cu rugozitatea absolut k. Fig. 5.5. Diagrama Moody 25 , 0Re3164 , 0= 237 , 0Re221 , 00032 , 0 + = 20 Se constat c n regim laminar toate tuburile rugoase au aceeai rezisten ca i acelea netede.ndomeniulmicriiturbulenteexist,pentrufiecarerugozitaterelativ,unanumit intervaldevalorialenumruluiluiReynolds,ncaretubulrugosareaceeairezistencai acela neted. n acest domeniu, tubul, cu toate c poate prezenta un anumit grad de rugozitate a peretelui,esteconsideratneteddinpunctdevederehidraulicicoeficientulderezisten depindenumaidenumrulluiReynolds.Pentruacestdomeniurezultateleexperimentaleau artat c .(5.15) DelaoanumitvaloareanumruluiluiReynoldsnainte,pemsurcerugozitatea absolutkcrete,curbaderezistenatubuluirugossedespartedeaceeaatubuluineted. Acest domeniu de tranziie s-a delimitat n intervalul ,(5.16) undecoeficientulderezistenldepindenacelaitimpide numrulluiReynoldside rugozitatea relativ. La valori mai mari ale numrului lui Reynolds, respectiv pentru ,(5.17) se ajunge n domeniul complet rugos n care l depinde numai de rugozitatea relativ. Legea logaritmic de repartiie a vitezei v poate fi utilizat i la tuburile rugoase sub forma ,(5.18) unde constanta are aceeai valoare ca i mai nainte, iar B=8,48. ngeneral,ultimulparametrudevineoconstantpentru.Dacseadmitecaceast lege este valabil i n zona central a tubului, se obine pentru y=R relaia ,(5.19) iar viteza se poate scrie .(5.20) Viteza medie din seciunea tubului poate fi scris sub forma (5.21) deci, avnd n vedere relaia (5.7), rezult .(5.22) Dac se nlocuiesc constantele i B rezult .(5.23) Aceastrelaiepoateficonsideratdreptformuladecalculpentrucoeficientulde rezisten n domeniul complet rugos. 5v0 < s-vk70v5 < s-vk70v>-vkBk + =-yln1vv_-vvmaxBkR+ = ln1_Rylnvv vmax_-+ =- BkRm23ln1vv+ =-_- BkR23ln1 8+ =_ 692 , 1 lg 005 , 21+ =kR21 ConcordanacurezultateleexperimentalealeluiJ.Nikuradzeestemaibun,dacse modificvalorilecoeficienilornumerici,idinacestmotiv,sepoatescriecoeficientulde rezisten pentru acest regim de curgere sub forma .(5.24) Celdealdoileatipderugozitidaupereteluiinterioralconducteiuncaracter semirugos, iar coeficientul se poate calcula cu ajutorul formulei Colebrook-White. .(5.25) Stabilirea pe o cale mai simpl a domeniului de netezime al conductei, deci i a relaiei pentru calculul lui , se face determinnd parametrii adimensionali R1 i R2 care au expresiile ,(5.26) ,(5.27) precum i a numrului lui Reynolds din conduct. Astfel, dac numrul lui Reynolds satisface condiia tubul este considerat neted din punct de vedere hidraulic i pentru tubul este complet rugos.nsituaiancareReestecuprinsntreR1iR2conductaareocomportare semirugoas.Coeficientulnetedsecalculeazpentruregimuldecurgereturbulenti conduct neted.

Rezistene locale nanumitepunctealeconducteiundesuntmontatearmturi,aparatesauunde conducta i modific seciunea sau direcia, se produc pierderi de presiune locale care se pot scrie sub forma .(5.28) Coeficientulderezistenlocaldepinde,nspecial,degeometriaarmturiisaua punctuluiundeconductaimodificseciuneasaudirecia.ngeneral,s-astabilitcla numere Reynolds mici, coeficientul de rezistendepinde i de regimul de micare. nunelesituaii,cumarfilaschimbareaseciuniiiadirecieiuneiconducte,s-au stabilit relaii pentru calculul coeficientului de rezisten local .npuncteleundeseproducedeviereavneidefluid(curbe,ramificaii,robineteetc.) nu se poate stabili mrimea coeficientului dect pe cale experimental. Dac ntr-un anumit punct al conductei, aceasta i modific brusc seciunea de la valoarea A1 la A2, vna de fluid se contract, producndu-se o pierdere local de presiune, coeficientul de rezisten local se calculeaz cu relaia , (5.29) fiind raportul dintre seciunea contractat a vnei de fluid i seciunea A2. 274 , 12lg 21||.|

\|+=kd||.|

\|+ =dk71 , 3 Re51 , 2lg 21 ||.|

\|=kdRneted22843 , 281||.|

\|+ =kdkdR2lg 9595 , 791 0048 , 68922||.|

\|+ =dk71 , 3 Re51 , 2lg 21 , 2v2m= Ap211||.|

\| =,22 ntabelul5.3seredauvalorilecoeficientuluinfunciederaportulA2/A1ide gradulderotunjimealmuchiilorcarefactrecereadelaconductacudiametrulmaimarela conducta cu diametrul mai mic. Pierderea de presiune local se calculeaz cu viteza medie din seciunea A2. Specificaie A2/A1 0 0,20,40,50,60,70,80,91,0 Muchii ascuite0,350,290,220,170,100,050,010 Muchii uor rsfrnte0,110,090,070,050,030,0200 Muchii uor rotunjite0,010,010,010,010000 Muchii bine rotunjite00000000 Tab. 5.3 nsituaiauneitreceribrutedelaoseciunemaimareA1launamaimicA2, coeficientulderezistenlocal,daclapierdereadepresiunelocalseutilizeazviteza medie din seciunea A1, se calculeaz cu relaia .(5.30) Dac o conduct cu seciunea A1 se racordeaz treptat la o alt conduct cu seciunea A2, i unghiul nu depete 7-80, coeficientul se poate calcula cu relaia ,(5.31) pierderealocaldepresiunefiindraportatlavitezamedieafluiduluidinseciuneaA1.n situaiancareseciuneaA1sereduce,deasemenea,treptatlaoaltseciunemaimicA2, pierderea de presiune local se poate neglija. n practic se folosesc n mod frecvent, pentru msurarea debitului care curge printr-o conduct, ajutajul i diafragma. Cteva valori ale coeficientuluin funcie de raportul dintre ariaorificiuluiA0iariaconducteiAsuntredatentabelul5.4.nacestcazpierdereade presiune local se exprim n funcie de viteza medie a fluidului din seciunea A. A0/A0,900,800,700,600,500,40 0,060,280,781,823,808,10 Tabelul 5.4 Pentru coturile fr rotunjiri coeficientul de rezisten local poate fi calculat cu .(5.32) PentruuncotcurazadecurburRcaresatisfacecondiia,coeficientulderezisten local se poate calcula cu formula lui Weissbach ,(5.33) fiind unghiul cotului introdus, n grade. ( )22 1/ 1 A A = ,( )2221/ 1 15 , 0 A A = ,2sin 047 , 22sin 946 , 04 2o o, + =9016 , 0 31 , 05 , 3o,(((

|.|

\|+ =Rd23

n tabelul 5.5 se redau, pentru unele armturi utilizate n mod frecvent n practica distribuiei, coeficientul de rezisten local i raportul dintre lungimea echivalent L a conductei, pe care s-arrealizaaceeaicderedepresiunecaaceealocalcudiametrulinteriordiacest diametru. Tipulorganuluide nchidere L/d Robinet cu sertar pan Deschis complet0,17 deschis0,840 deschis4200 deschis15800 Robinet sferic Deschis complet6350 deschis10550 Robinet cu ventil (disc) Deschis complet9500 deschis13700 deschis352.000 deschis1106.000 Calculul hidraulic al conductelor pentru gaze Ecuaia de micare a gazelor prin tuburi de seciune circular este .(5.34) Pentru un gaz real, ecuaia de stare este ,(5.35) n care Z(p, T) este factorul de abatere de la legea gazelor perfecte. n cazul n care se accept ipoteza curgerii izoterme la temperatura Tm i se neglijeaz variaia lui Z n lungul conductei, considerndu-se o valoare medie constant Zm, se poate scrie .(5.36) Pentru calculul valorii temperaturii medii Tmse folosete formula (5.37) T1iT2fiindvaloriletemperaturiilacapeteleconductei.ncazulreelelordedistribuie variaia temperaturii este foarte mic, astfel nct putem aproxima valoarea temperaturii medii la 278 K. Deci Tm =278 K. nceeace privete valoarea medie afactorului deabatere, deoarece presiunile gazelor sunt relativ mici (sub 7 bara) vom aproxima aceast valoare la 0,98.Deci Zm =0,98. 2v2 ddd xp =( ) T R T p Zp, =m mT R Zp=322 1T TTm+=24 Ecuaia de micare se mai poate scrie .(5.38) Deoarece (5.39) undereprezint debitul masic de gaze transportat prin conduct, ecuaia de micare devine . (5.40) Dac aceast ecuaie se integreaz ntre punctul iniial i cel final, se gsete ,(5.41) din care rezult .(5.42) innd seam de valorile R=519,6 J/kg/K, Zm =0,98 i Tm =278 K i de relaia dintre debitul masic i cel volumic n condiii normale ,(5.43) unde=22,414 /kmol iar M=16 kg/kmol, rezult ,(5.44) debitul QN fiind exprimat n metri cubi normali pe secund (m3 N/s). ConsiderndivalorilecorespunztoarestriistandardTS=288,15KipS=101.325 N/m2, rezult pentru debitul de gaze . (5.45) debitul QS fiind exprimat n metri cubi standard pe secund (m3S/s). Dacvomfolosiunitiledemsurspecificedomeniuluigazier,respectivm3S/h pentru debit, km pentru lungime i cm pentru diametrul interior, formula de mai sus devine .(5.46) Calculul conductelor complexe pentru gaze Relaia de calcul a debitului de gaze n regim staionar se poate scrie, avnd n vedere expresia debitului normal de gaze (5.44), sub forma ,(5.47) p1 i p2 fiind presiunile la capetele conductei cu lungimea l. ( )2v2 ddm mRT Zd xpp =24vdmt=25 2216ddm RT Zd xpm mt =l m RT Zdp pm m25 2222116t= 52221216dlp pT RZmm mt = MVm QMNN =5222100292 , 0 dlp pQN=52221003 , 0 dlp pQS=5222135 , 0 DLp pQSh=252221 NQdlC p p= 25 Laconductelecomplexenserie(figura5.6),undedebitulesteacelaintoate tronsoanele, se poate scrie, pentru un tronson oarecare i, (5.48) i prin nsumare pentru cele n tronsoane rezult .(5.49) Figura 5.6.Schema conductelor nseriate Debitul transportat are valoarea .(5.50) Dacsedefineteconductaechivalentcafiindaceaconductsimplprincarese transporttotdebitulQavndlaextremitileconducteipresiunilep1ipn+1,rezult dependenadintreelementeleconducteiechivalente(lungimeale,deobiceiegalcusuma lungimilor tronsoanelor, diametrul echivalent de) cu ale sistemului complex de conducte

de unde rezult . (5.51) La conductelenparalel(figura5.7)sepoatescrie,pentruoramuroarecarei,debitulcarese transport prin acel tronson (5.52) de unde rezult debitul pe ramura i .(5.53) Figura 5.7. Schema conductelor n paralel 25212Nii ii iQdlC p p= +=+= ni ii iN ndlCQ p p152 2121=+ =ni ii in Ndlp pCQ1521211 1==ni ii iee edldl15 5 252221 Niii iQdlC p p= i iiNildp pCQ522211 = A p1 B p2 l1 , d1 , Q1 l2 , d2 , Q2 li , di , Qi ln , dn , Qn AB p1p2p3pipi+1pnpn+1 l1 ,d1l2 ,d2li ,diln ,dn 26 Deoarece debitul total este dat de suma tuturor debitelor, rezult expresia acestuia .(5.54) care se mai poate scrie .(5.55) Dacseintroduceilaacestsistemcomplexconductaechivalent(lungimeale,deobicei egal cu lungimea 1-2, diametrul echivalent de), rezult , de unde rezult .(5.56) nnumeroasecazuri,ndiferitepunctealeuneiconductesecolecteazsausedistribuie anumite cantiti de gaze. n prima situaie conducta este un colector de gaze, iar n a doua un distribuitor. Indiferent de situaie, pe un tronson oarecare i, cu lungimea li i diametrul interior di, cu debitul QNi, se poate scrie .(5.57) Prin aplicarea formulei la toate tronsoanele i prin nsumare se gsete (5.58) Presiuneanpunctulfinalalunuitronsonm,notatcupm+1sepoateexprimafien funcie de presiunea iniial ( ) , (5.59) fie n funcie de presiunea final () (5.60) ncazulreelelordedistribuiepeconductelestradalesuntprevzutebranamentepentru instalaiiledeutilizarealelocuinelor.Schemapentrustabilireadebitelordecalculeste prezentat n figura de mai jos. Figura 5.8.Schema pentru stabilirea debitelor de calcul = = = =ni i iiniNi Nldp pCQ Q15222111== ni i iiNldQC p p1522221251522221 Nee eni i iiNQdlCldQC p p= = ===ni i iiee elddl155/ 125212Niii ii iQdlC p p= +=+= niNiii in iQdlC p p125212=+= miNiii imQdlC p p1252121+ =+ += nm iNiii in mQdlC p p1252121QiQe q1q2q3 qn QiQe 1 > mn m d(figura5.9),fieprinmontareauneiderivaiicudiametruld1d,sauegalcuacesta (figura 5.10). Figura 5.9.Schema de calcul a intercalaiei Lungimeaxaintercalaieisedeterminautilizandformula(5.48)pecareoscriem pentruceletreitronsoanececompunacumconductairespectivpentruntreagaconduct, att pentru noua valoare a debitului mrit i pentru debitul iniial. -pentru noul debit: (5.68)

(5.69) (5.70) (5.71) -pentru debitul iniial.(5.72) Rezult egalitatea (5.73)

de unde putem calcula lungimea intercalaiei .(5.74)

Esteevidentcpozitiaintercalaieiestearbitrara,darestepreferabilparteafinala conductei, unde regimul mecanic de solicitri este mai mic. Figura 5.10. Schema de calcul a derivaiei AB p1p2 Q', ', d l1xl-x-l1 Q', ', dQ', 1, d1 MN 2'51 1 2 21 N MQdlC p p= 2'511 2 2N N MQdxC p p= ( )2'51 1 222N NQdx l lC p p = ( )2'5'2'511 222N N iQdx lC QdxC p p+ = 25222N iQdlC p p= ( )2'5'2'511 25222N N N iQdx lC QdxC QdlC p p+ = = lddQQxNN515122'1' '1=AB p1p2 l x, d1 x, dl-x, d M 29 ncazulmontriiuneiderivaiivomapelalaformulele(5.48)i(5.50)ivomscrie pentru tronsoanele din componena conductei: (5.75) (5.76) (5.77) i pentru valoare iniial a debitului .(5.78)

Rezult egalitatea (5.79) si prin urmare derivatia are lungimea .(5.80) In cazul in care

rezulta si ,formula (5.80) devine astfel .(5.81) ASPECTE TEORETICE SPECIFICE Variaia presiunii i temperaturii n lungul conductelor nabordareamicriistaionareagazelornaturaleprinconducteledinoelsaudin polietilen vom porni de la ipoteza c presiunea i temperatura au aceleai valori pe ntreaga seciune de curgere.Decivomconsiderafunciileidefinitepedomeniul0L,undeLestelungimea conductei, originea axei Ox fiind la intrare. 222 2 212221p p p p p pM M + = 2'5'2 21 N MQdx lC p p= 2' 21515222' ' 'N MQd dxp p||.|

\|+= 252221 NQdlC p p= (((((((

||.|

\|++=215155252' ' ''' d dxdx lQ ldQN NlddQQxNN2155122''' ''11' '1||.|

\|+=d d =1' ' '1 =lQQxNN'' '411' '122=30 Procesuldecurgerestaionaragazelorprinconductemontatengropatestemodelat de ecuaiile:,(5.82) ,(5.83) ,(5.84) . (5.85) Aicifestecoeficientuldefrecarehidraulic,calculatcuformulaColebrook-White (5.25),D - diametrul interior al conductei, m, M - debitul masic specific de gaze, kg/m2/s, Z - factoruldeabaterecalculatcuformulaluiBerthelot(1.13),cp-clduraspecificmasic izobaragazelor,K-coeficientulglobaldetransfertermicdelagazspremediulambiant, W/m2/K,Q-debitulvolumicdegazeprinconduct,m3/s,iarTa-temperaturaabsoluta mediului ambiant n care este ngropat conducta, K.Pentru calculul coeficientului global K avem dou relaii de calcul, n funcie de materialul din care este confecionat conducta: (5.86) . (5.87) Aiciestecoeficientuldetransfertermicconvectivntregazeipereteleinterioral conductei, W/m2/K, p = 0,4 W/m/K - conductivitatea termic a polietilenei, o= 40 W/m/K -conductivitateatermicaoelului,iz=0,5W/m/K-conductivitateatermicaizolaiei,s =2,5 W/m/K - conductivitatea termic a solului, De - diametrul exterior al conductei, m, Diz - diametrul exterior al izolaiei conductei, m, iar h - adncimea de ngropare a conductei, m.Coeficientul de transfer termic convectiv forat, ntre gaze i peretele interior al conductei, se determin cu ajutorul formulelor: ,, , (5.88) undeNu,ReiPrsuntcriteriileNusselt,ReynoldsirespectivPrandtl,ncarel,icpsunt respectivconductivitateatermic,vscozitateadinamatic,clduraspecificizobarale gazelor, toate variind n funcie de temperatur conform relaiilor (1.43), (1.32) i (1.41). Dup o serie de calcule [3] ecuaia de micare se poate scrie ,(5.89)

iar ecuaia energiei devine . (5.90) Dfxpx 2vdd 1= vdv d2 M = v T R Zp=) (dddd ) / 1 ( 1 1T TQ cD KxTxpTTcappp = +||.|

\|tc c|||.|

\|||.|

\|+ + + = 1 4 2 ln1ln1 1 12e e sepDhDhDDK o|||.|

\|||.|

\|+ + + + = 1 4 2 ln1ln1ln1 1 12iz iz s eizizeoDhDhDDDDK oDoNu=4 , 0 8 , 0Pr Re 023 , 0 Nu = D vRe =pc= PrDfxTTZZ T xpT ZpR M pZZ p 2 dd 1 1dd 1 1 12=||.|

\|+ ||.|

\| ccccMDKxTT TcxpTZpR TT Tapa4dddd 12= cc31 Introducnd parametrii adimensionali prin ; ; ,(5.91)

funciileidevini respectiv , iar ecuaiile de mai sus devin , (5.92) ,(5.93) fiindtemperaturaabsolutadimensionalamediuluiambiant.nacestfel,soluia sistemului format de ecuaiile (7.92) i (7.93) va fi dat de ; (5.94) undeiau expresiile rezultate din rezolvarea sistemului. Funciileireprezintfunciilemodeluluinumericcefaceposibilrezolvarea sistemului de ecuaii difereniale de mai sus prin metoda de integrare numeric Runge-Kutta de ordinul patru.PebazaalgoritmuluimetodeiafostelaboratsoftulspecializatPRETEMPcare listeaz curbele de variaie ale presiunii i temperaturii gazelor n micarea lor prin conducta ngropat, din polietilen sau din oel. Softul PRETEMP a fost rulat pentru o conduct din polietilen Dn 200 lung de 4000 m, cu debitul de 5445 m3N/h, gazeleavnd la intrare presiunea de5 bara i temperatura de 200C,iartemperaturamediuluiambiantde100C.Cuacestevaloris-auobinuturmtoarele curbe (figura 5.11) Figura 5.11 cpp= PcTT= TLx= DL f ZZ Z TpR MZZcc2 dd 1 1dd 1 1 122=||.|

\|+ ||.|

\| cc cc TT TPTPP P( )a pcMDKLcZ T RT TT PT PT = 4dddd2 cc( ) T P,Pu = dd( ) T P,T+ = dd32 Variaiapresiuniiitemperaturiigazelornaturalenlungulconductelorderepartiie esteafectatdematerialuldincareacesteasuntconfecionate.nprimulrndcalitatea suprafeei interioare a tuburilor din PE conduce la o diminuare a pierderilor de presiune prin frecare,presiuneancaptulfinalaluneiconductedinPEfiindntotdeaunasuperioarcelei corespunztoare unei conducte din oel. Deci polietilena favorizeaz regimul de presiuni din conductele de gaze. SoftulPRETEMafostrulatpentruoconductde4000mdinPEDn125i,n paralel,cumodificarearugozitiiiaconductivitii,pentruoconductde4000mdinoel Dn4in(avndacelaidiametruinterior)pentrudebitencepndcu1000m3N/h,reinnd doarvalorilepresiuniiirespectivtemperaturiigazelorlaieireadinconducte.Rezultatele sunt prezentate n figura5.12. Se poate observac n timp ce pentru conducta de PE debitul poate crete pn la 1500 m3N/h, n cazul conductei din oel acesta se oprete la 1300 m3N/h. Figura 5.12.Variaia presiunii i respectiv a temperaturii gazelor n captul final al conductelor din PE i respectiv din oel n funcie de debit Fenomene tranzitorii n conductele de repartiie gaze Seconsiderpentrutoiparametriihidrodinamiciaigazuluinmicare(vitez, presiuneimasspecific)valorimediiconstantenseciuneatransversalaconductei, fenomenulfiinddeciconsideratunidimensional.Toiparametriienumeraimaisusvor depinde de o singur variabil spaial, x, care reprezint distana de la seciunea de intrare n conduct pn la seciunea curent i de timpul t, adic . 123451000 1100 1200 1300 1400 1500Debit, mc/hPresiune, baraPE Dn 125 OL Dn 4"1111,51212,51313,51414,51515,5161000 1100 1200 1300 1400 1500Debit, mc/hTemperatura, grd. C( ) ( ) t x t x p p , , , = = ( ), , v v t x =33 Cercetrileexperimentaleauconduslaconcluziacvariaiatemperaturiinlungul conductelor degaze nu este semnificativ.ngeneral, aceast variaieeste mai accentuat n apropiereaintrriinconduct,peoanumitlungimeaacesteia,dupcaretemperaturase menine la o valoare aproape constant.n modelarea matematica micrii, vom considera, deci, c temperatura gazelor are valoarea. ,(5.95) unde Ti este temperatura gazelor la intrarea n conduct iatTa temperatura mediului ambiant al zonei n care este ngropat conducta. Vomasimilagazelenaturaletransportateprinconductelederepartiiecumetanul, parametrii critici ai acestuia fiind pc= 46,287 bar i Tc = 190,65 K. Vom calcula coeficientul de frecare hidraulic cu formula Colebrook-White (5.25), identificarea materialului fcndu-se prin valoarea rugozitii peretelui conductei, respectiv k= 0,00007 m pentru polietilen i k= 0,0005 m pentru oel. Pentru factorul de abatere Z vom considera o valoare medie, constant, . Modelul matematic Modelul matematic al curgerii lente, n aceast ipotez, va fi deci sistemul de ecuaii: ;; .(5.96) Eliminndmasaspecificiintroducnddebitulmasicunitar,,ecuaiilede micare i respectiv de continuitate devin (5.97) Introducnd funciile; ,(5.98) ecuaiile (5.97) devin respectiv (5.99) (5.100) Dup eliminarea funcieiM(x,t) ntre ecuaiile (5.99) i (5.100), prin derivarea primei ecuaii n raport cu x i nlocuirea n cea de-a doua rezult =const.(5.101) Aceasta este ecuaia presiunii n regimul nestaionar lent, n ipoteza simplificatoare n careseconsiderpentrufactorulZovaloaremedieiestemodelulmatematicalcurgerii lente.Esteevidentcaracterulneliniaralecuaiei(5.101)datoritfactoruluiiraional,ceface imposibil o abordareanalitic. Ecuaia se preteaz ns la o abordare numeric prin metoda diferenelor finite. Condiia iniial a modelului matematic esterepartiia iniial, din regimul staionar iniial, a presiunii 2a imT TT+=02v2= +ccD xp ( )0v=cc+ccx t m mT R Z bbp= = , ,22qDbxpp =cc( ) ( ) t x p t x P , ,2=( ) ( )4, ,2Dt x q t x Mt=,16;5 22DZ T RA M AxPm mt= =cc.4;2DZ T RBxMBtPm mt=cc =cc22xPxPPtPcccc=ccD Z T RABm m= =mTmZ( ) v , = t x q34 ,(5.102) unde M0 este debitul masic transportat n regimul staionar. Condiiilelalimitalemodeluluimatematicsuntcelereferitoarelafaptulcpetot parcursul regimului tranzitoriu presiunea din captul iniial al conductei rmne constant iar n captul final valoarea debitului este modificat: (5.103) M2 fiind debitul de gaze la livrare. Modelul numeric Vomtransformadomeniulcontinuunreeauadiscret undeiesteindicelespaial,j-indicele temporal,h-pasulspaial,-pasultemporal,n-numrulpailorspaialiim-numrul pailortemporali.nacestfel,nloculvalorilorpresiunii,vomconsideravalorile aproximative discrete ApelndlaoschemdecalculcudiferenefinitedetipulimplicitHymanKaplan, cunoscut ca necondiionat stabil i absolut convergent, definit prin (5.104) (5.105) Ecuaia (5.101) se transform n schema cu diferene finite (5.106) unde , (5.107) Schema (5.106) se poate scrie ,(5.108) unde ,(5.109) pentru. Condiia iniial se scrie acum , (5.110) iar condiiile la limit devin , . (5.111) Relaiile (5.110) i (5.111) completeaz sistemul generat de schema (5.108), permind astfel calculul repartiiilor presiunii pentru i respectiv . ( ) x M A P x P20 10 , =0 > t ( ) , , 01P t P =( ) , ,22M A t lxP =cc| | T t l x C s s s s 0 , 0 :( ) ,2,1 1t +=ccjijij iP Pt xtP( ) , ,1tjijij iP Pt xtP =cc+( ) ,2,21 122hP P Pt xxPjijijij i ++ =cc( ) ,24 3,2 1hP P Pt xxPjnjnjnj l + =cc( )111 111 12+++ ++ ++ = jijijijijijiP P P A P P oto2 32 h D Z T Rm m=111111+++++=jijiji jiP PPAjijijijijijijiP P P P = u + + u+++ + + ++ 111 1 1 1111 1 + += ujijiA o( )h i M A P Pi120 10 =1 1 + = n i110P Pj=+ 22111 112 3 4 hAM P P Pjnjnjn = + +++ +1 + jiPm j =1 1 1 + = n i| | m j j t n i h i x Rj i j i = = + = = 0 , ; 1 1 , ) 1 ( :,tt( ) t x P ,( )j ijit x P P , =n i = 235 Pentrurezolvareasistemuluiimplicitdeecuaiialgebriceliniaregeneratdeschema(5.108), completatcuecuaiile(5.110)i(5.111),vomnotacuP0(i)repartiiapatratuluipresiunii corespunztoaremomentuluicunoscut,j,icuP(i)repartiiacorespunztoare momentului necunoscut, j+1, adic . Cele dou soluii aproximative ce se obin succesivprinrezolvareasistemuluialgebricgeneratdeschemadecalculadoptat,vorfi notatecuP1(i)pentruprimaaproximaieirespectivP2(i)iP3(i)pentruurmtoareledou aproximaii. n continuare, vom defini funcia ajuttoare, cu ajutorul creia putem calcula seturile de valori ale factorului A, generat de schem , (5.112) pentru,corespunztoarerepartiiilorpresiuniireduselamomenteleimpusede derularea calculului. Astfel, pentru lansarea calculului iterativ, vom puneP0(i), cu care seobineprimulsetdevaloriaproximativealepresiuniiP1(i).Pentruobinereaceluide-al doilea set de valori aproximative P2(i), vom pune P1(i), i n fine pentru obinerea celui de-altreileasetdevaloriaproximativeP3(i),vompuneP2(i),ntreacesteadinurm fcndu-se comparaia impus de procedeul iterativ.Se pot astfel calcula valorile expresiiloricorespunztoare celor trei seturi de valori ale repartiiilor presiunii, respectiv: ; , (5.113) pentru .Evident condiiile (5.110) i respectiv (5.111) se scriu;; .(5.114) Schema de calcul (5.108) devine acum (5.115) i, mpreun cu condiiile (5.114) genereaz urmtorul sistem de ecuaii: ; ,;(5.116) SistemulalgebricrezultatavndmatriceacoeficienilordetipJacobi,tridiagonal, rezolvarea lui se face apelnd la procedeul Tomas [39].PebazaalgoritmuluidemaisusafostelaboratprogramuldecalculTRANZcare determinrepartiiapresiuniinlungulconductelordegazentimpulregimuluitranzitoriu generat de variaia debitului din captul final. Simularea unui regim tranzitoriu ntr-o conduct de repartiie Sconsidermoconductderepartiiegazecarefuncioneaznregimstaionar transportnddebitulM0.Repartiiaptratuluipresiuniinlungulconducteiestedatde ecuaia .La un moment dat, intr n funciune un nou consumator (sau i se ntrerupealimentarea unui consumator)careface ca n captul final valoarea debitului s fie ,undefestecoeficientuldevariaieadebitului,supraunitar,sausubunitar.Dinacest moment micarea gazelor va avea un caracter nestaionar, n conduct instalndu-se un proces tranzitoriu care va durapn cnd repartiia ptratului presiunii n lungul acesteia va deveni, corespunztoare noii valori a debitului . ( )jiP i P = 0( )1 +=jiP i P( )( )( ) ( ) 1 1 + =i x i xi xx An i = 2( ) x u ( ) x +( ) ( ) | | ( ) | | i x A i x i o = u = u ( ) ( ) | | ( ) | | 1 2 + = + = + i x A i x i on i = 2( ) i P Pji0 = ( )11 P P = ( ) ( ) ( )222 1 3 4 1 AM h n P n P n P = + + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) i P i P i i P i i P i 0 1 1 = + u + + u ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) i P i P i i P i i P i 0 1 1 = + u + + u n i = 2( ) ( ) ( )222 1 3 4 1 AM h n P n P n P = + + ( ) x M A P x P20 1 =f M M =0 2( ) x M A P x P22 1 =) (x A( ) = i x( ) = i x( ) = i x36 Valoarea "critic" a presiunii gazelor din captul final al conductei va fi , fiindceacarecontroleazdurataprocesului,deoarecemomen-tulatingeriiacesteivalori corespunde sfritului procesului tranzitoriu. Pentrudeterminareadurateiregimuluitranzitoriu,porninddelaprogramulTRANZ,afost elaborat softul specializatDURTRANZ care traseaz cele dou curbe devariaie a presiunii corespunztoarecelordouregimuristaionare,iniialifinaliafieazdurataregimului tranzitoriu i valorile presiunilor finale. Figura 5.13. Variaia presiunii n lungul unei conducte de PE Dn 200 n regim tranzitoriu ProgramuldecalculDURTRANZafostrulatpentrusimularearegimuluitranzitoriu nconductedegazecugeometriidiferiteifuncionndncondiiidiverse,obinndu-se timpii de restabilire corespunztori. Rezultatele au pus n eviden urmtoarele: 1.Condiiiledefuncionareinflueneazieledurataderestabilire,ncazulmeninerii geometrieiconductei.Astfel,cretereacoeficientuluidevariaieadebituluiconducelao mrire a duratei procesului tranzitoriu. l M A P Pcr22 1 =37 Figura 5.14. Variaia debitului i a duratei de restabilire a regimului staionar 2. Comportarea conductelor din polietilen este superioar celor din oel, n sensul c, laaceleaidate(lungime,diametruinterior,debitipresiunedeintrareicoeficientde variaie a debitului), timpii de restabilire a regimului staionar sunt mai mici, iar presiunile n captul final sunt mai mari. Figura 5.15. Regimul tranzitoriu n conducta de OL Dn 838 Figura 5.16. Regimul tranzitoriu n conducta de PE Dn 250 Figura 5.16. Regimul tranzitoriu n conducta de PE Dn 250 3.Geometriaconducteiafecteazesenialdurataregimuluitranzitoriu.Astfel,ncondiiide funcionare identice (presiune la intrare i debit iniial), cu creterea lungimii conductei crete i durata de restabilire, iar unui diametru superior i corespunde o durat mai mic. 39 Figura 5.17. Durata de restabilire a regimului staionar pentru conducta de PE Dn 250, 6 km

Figura 5.18. Durata de restabilire a regimului staionar pentru conducta de PE Dn 250, 6 km 40 Figura 5.19. Durata de restabilire a regimului staionar pentru conducta de PE Dn 280, 6 km DIMENSIONAREAASISTATDECALCULATORAREELELORDE DISTRIBUIE GAZE NATURALE Calcululhidraulicaluneireeledeconductededistribuiesefacetronsonal,conform Normativului NT-DPE-01/2004, cu relaia debitului: ,(5.117) n care: D - diametrul interior al conductei, n cm; - debitul de calcul n condiii standard (1,013 bar, 288,15 K), m3/h; P1 - presiunea absolut a gazelor la intrare n tronson, bar, cunoscut; P2 - presiunea absolut a gazelor la ieire, bar, cunoscut sau estimat; L - lungimea tronsonului de conduct, n km; T = 288 K - temperatura absolut a gazelor;=0,554 - densitatea relativ a gazelor; - coeficientul de frecare hidrodinamic, dat de formula ,(5.118) unde k = 0,05 cm - rugozitatea absolut a peretelui interior al evii de oel; k = 0,007 cm - rugozitatea peretelui interior al tubului din polietilen; Re - numrul Reynolds, dat de formula .(5.119) Pentru dimensionare, relaia debitului de calcul se scrie: .(5.120) 2 , 02221256 , 0||.|

\|=P PTL QDCSo)71 , 3 Re51 , 2lg( 21Dk+= DQ = 2223 Re2 , 022212) ( 567 , 1P Pl QD =41 Aceastrelaieconinecoeficientulderezistencaredepindedeasemeneade diametruld.Pentrucalcululdedimensionareseapeleazlaunprocedeuiterativclasicce constnalocareauneivaloride"lansare"pentruiobinereaunorvalorisuccesive aproximative pentru diametru i numrul lui Reynolds.Valoarea de lansare este 0= 0,03, cu care se obine irul de valori aproximative: ;(5.121) ;(5.122)

(5.123) Procedeul iterativ se oprete la acea valoare a lui D la care aproximaiile succesive i difer la a asea zecimal. Aceast valoare a diametrului D, fiind rezultatul calculului de dimensionare, se noteaz cu Dc.Din gama de evi de oel standardizate, sau de tuburi groase de polietilen SDR 11, se alege diametrul corespunztor, notat cu Da, cruia i corespunde valoareaa a coeficientului de rezisten hidraulic.Presiunearealdincaptultronsonului,corespunztoareacestuidiametru,precumi viteza medie a gazelor se calculeaz cu relaiile: ; (5.124) .(5.125)

Calcululsecvenialprezentatmaisussepreteazafiprogramatpecalculatornmediulde programare DELPHI 5.Programulastfelelaboratdetermindiametrulinteriorcorespunztorregimuluide presiuni, debitului i lungimii pentru fiecare tronson din reeaua de distribuie, respectiv, alege diametruluinominalcorespunztordingamadeevisautuburigroaseSDR11,calculeaz presiunea gazelor la ieirea din tronson, precum i viteza medie a acestora. n vederea desfurrii calculului de dimensionare, reeaua trebuie schematizat ca o reea de tip arborescent. Calculultronsoanelorconducteiprincipalesebazeazpeconsiderareauneicderi liniare a patratului presiunii absolute n lungul acesteia, , pornind de la valoarea deP1 bara n punctul de intrare i ajungnd la valoarea P2 (1,05 bara) n punctul cel mai deprtat, aflat la distana de L km , bar2/km.(5.126) Presiunile absolute estimate n nodurile reelei se calculeaz cu relaia .(5.127) unde Pi este presiunea din nodul anterior, iar Li lungimea tronsonului respectiv. 2 , 0222112539 , 1||.|

\|=P PL QDi CSiDQ = 2223 Re)71 , 3 Re51 , 2( lg 25 . 012i iiDk+ =5221 204 , 9aa CSDL QP P =||.|

\|++=2 12212376 , 5P PPP DQwaCSLP P2221= Ai i iL P P A =+21