Proiectarea unui separator trifazic utilizat în sistemele de colectare a [602438]

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 1

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA: INGINERIE MECANICĂ SI ELECTRICĂ
DEPARTAMENTUL: INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII: LICENȚĂ
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF

Vizat
Facultatea I.M.E.
(semnătura și ștampila) Aprobat,
Director de departament,
Prof. univ. dr. ing. Nae Ion

PROIECT DE DIPLOMĂ

TEMA : Proiectarea unui separator trifazic utilizat în sistemele de colectare a
petrolului
Conducător științific:
Conf. univ. dr. ing. Pană Ion
Absolvent: [anonimizat]
2019

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 2

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA: INGINERIE MECANICĂ SI ELECTRICĂ
DOMENIUL: INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII: LICENȚĂ
FORMA DE ÎNVĂ ȚĂMÂNT: IF

Aprobat,
Director de departament,
Prof. univ. dr. ing. Nae Ion Declar pe propria răspundere că voi elabora personal
proiectul de diplomă și nu voi folosi alte materiale
documentare în afara celor prezentate la capitolul
„Bibliografie”.
Semnătură studentă:
DATELE I NIȚALE PENTRU PROIECTUL DE DIPLOMĂ
Proiectul a fost dat student: [anonimizat]/student: [anonimizat]: Mocanu Cristian Gabriel

1) Tema proiectului: Proiectarea unui separator trifazic utilizat în sistemele de colectare a petrolului

2) Data eliberării temei: 10.2018
3) Tema a fost primită pentru îndeplinire la data: 10.2018
4) Termenul pentru predarea proiectului: 07.2019
5) Elementele inițiale pentru proiect:

6) Enumerarea problemelor care vor fi dezvoltate : Proiectarea tehnologică a separatorului; Proiectarea mecanică a
separatorului; Modelarea separatorului în programul Solid Works; Simularea funcționării buclelor de reglare la separator

7) Enumerarea materialului grafic (acolo unde este cazul): Elementele componente ale separatorului și ansamblul
final
8) Consultații pentru proiect, cu indicarea părților din proiect care necesită consultarea: -săptămânal
Utilizarea programelor SolidWorks, Mathcad, LMS Amesim.
Conducător științific: Student: [anonimizat]. mat. Pană Ion Mocanu Cristian Gabriel
Semnătura: Semnătura:

F 271.13/Ed.3 Fișier SMQ/Formulare

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 3

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA: INGINERIE MECANICĂ SI ELECTRICĂ
DOMENIUL: INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII: LICENȚĂ
FORMA DE ÎNVĂ ȚĂMÂNT: IF

APRECIERE
privind activitatea absolventului: Mocanu Cristian Gabriel
în elaborarea proiectului de diplomă cu tema: Proiectarea unui separator trifazic utilizat în sistemele de
colectare a petrolului.

Nr. crt. CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV
1. Documentare, prelucrarea informațiilor din bibliografie Foarte bine
2. Colaborarea ritmică și eficientă cu conducătorul temei proiectului de
diploma Foarte bine
3. Corectitudinea calculelor, programelor, schemelor, desenelor,
diagramelor și graficelor Foarte bine
4. Cercetare teoretică, experimentală și realizare practică Bine
5. Elemente de originalitate (dezvoltări teoretice sau aplicații noi ale unor
teorii existente, produse informatice noi sau adaptate, utile în aplicațiile
inginerești) Bine
6. Capacitate de sinteză și abilități de studiu individual Foarte bine
CALIFICATIV FINAL Foarte bine
Calificativele pot fi: nesatisfăcător/satisfăcător/bine /foarte bine /excelent .

Comentarii privind calitatea proiectului: Studentul are cuno ștințe foarte bune în programul SolidWorks și a
modelat elementele componente și ansamblul separatorului trifazic. Calculele sunt corect efectuate și au fost
realizate în programul Mathcad ceea ce a simplificat modul de redactare al proiectului.

Data: 07.2019

Conducător științific
Conf. univ. dr. ing. Pană Ion

F 271.13/Ed.3 Fișier SMQ/Formulare

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 4
Cuprins
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 5
Capitolul 1. Considerații generale referitoare la structura sistemelor de colectare a petrolului ……… 6
1.1 Rolul separatorului și elementele componente ………………………….. ………………………….. …. 6
1.2 Dispozitive interioare ale unui separator ………………………….. ………………………….. …………. 7
1.3 Separatoare trifazice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 8
1.3.1 Se paratoare trifazice orizontale ………………………….. ………………………….. ………………….. 10
1.3.2 Separatoare trifazice verticale ………………………….. ………………………….. ……………………. 11
1.3.3 Separatoare trifazice sferice ………………………….. ………………………….. ………………………. 12
1.4 Probleme operaționale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 13
Capitolul 2. Proiectarea tehnologică a separatorului ………………………….. ………………………….. …….. 15
2.1 Date inițiale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 16
2.2 Timpul de reținere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 17
2.3 Stabilirea principalelor dimensiuni ale separatorului ………………………….. ……………………….. 17
Capitolul 3. Proiectarea mecanică a separatorului ………………………….. ………………………….. ……….. 20
3.1 Alegerea materialului ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 21
3.2 Calculul mantalei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 23
3.3 Calculul fundurilor si capacelor ………………………….. ………………………….. ……………………….. 25
3.4 Calculul racordurilor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 25
3.5 Guri de vizitare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 30
3.6 Supape de siguranță ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 35
Capitolul 4. Modelarea separatorului în programul Solid Works ………………………….. ……………….. 44
4.1 Modelarea elementelor componente ………………………….. ………………………….. …………………. 45
4.2 Realizarea ansamblului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 45
4.3 Calcul costurilor de realizare a ansamblului -modulul SolidWorks Costing ……………………. 49
Capitolul 5. Simularea funcționării buclelor de reglare la separator ………………………….. …………… 52
Concluzie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 55
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 56
Anexe ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 57

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 5

Introducere

Colectarea, tranportul și depozitarea petrolului brut, a produselor petroliere și a gazelor,
constituie o activitate de mare importan ță prin care se asigur ă alimentarea cu materie prim ă a
rafinariilor sau a combinatelor petrochimice precum și distribuirea produselor finite ale acestora
către beneficiari. Activitatea de colectare are drept scop economic acumularea produselor de
țiței brut a mai multor sonde. Din punct de vedere tehnic, acesta se realizeaz ă prin intermediul
conductelor de leg ătură dintre sondele productive și parcul de separatoare și rezervoare.
Activitatea de depozitare r ăspunde cerin țelor tehnico – economice de acumulare și
păstrare a produselor petroliere în spa ții special amenajate în vederea transportului sau
distribuirii c ătre beneficiar. Din punct de vedere tehnic aceasta se realizeaz ă prin intermediul
rezervoarelor de acumulare de diferite cap acități.
Separatoarele sunt recipienți metalici în care se separă faza gazoasă de una sau două
faze lichide, precum și de faza solidă (impurități mecanice). Separarea se face sub acțiunea
gravitației, sub acțiunea forțelor centrifuge sau sub o acțiune comb inată a gravitației și a forțelor
centrifuge. Plăcile coalescente separă picăturile mai mari de 15 mm, în timp ce demisterul
filtreză picăturile fine din fluxul de gaz.
O placă de separare delimitează zona de acumulare a apei de cea a hidrocarburilor.Plac a
poate avea înălîțime reglabilă, în acest mod fiind posibilă adaptarea funcționării separatorului
trifazic la concentrații foarte diferite ale fazelor prezente în fluidul de sondă.
Capacitatea separatorului trifazic, pentru fiecare fază, depinde de condițiile de presiune
și temperatură, precum și de următoarele caracteristici:
• Vâscozitatea și densitatea lichidului;
• Nivelul de lichid din vas;
• Echipamentele interne ale separatorului;
• Eficiența de separare cerută;
• Dimensiunile vasului.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 6
Capitolul 1 . Considerații generale referitoare la structura sistemelor
de colectare a petrolului

Prelucrarea gazului și a petrolului constă în preluarea componenților de la nivelul
sondelor și transmiterea acestora printr -un sistem de colectare către o Stați e de separare a
componenților. Acești componenți sunt preluați și transmiși către rafinării sau combinate
petrochimice.
Separarea reprezintă procesul prin care gazul este separat de petrol și de apă. Vasul de
Separare este componenta principală a instalației de separare. Produșii separați sunt apoi trimiși
către anumite instalații pentru a fi procesați. Gazul este trimis către o instalație de filtrare, apoi
este preîncălzit și trimis către un bloc de separare a dioxidului de carbon și de filtrare a
particulelor. După separarea de dioxidul de carbon, este realizată o separare de ceilalți
componenți, cum ar fi nitrogenul. Produsul rezultat este gazul metan. Petrolul obținut în urma
procesului de separare, este transmis prin conducte către rafinării.

1.1 Rolul separatorului și elementele componente

Fluidele venite de la sondă, intră în claviatura parcului, după care în separatoare, unde,
datorită reduceri vitezei de deplasare ca efect al creșteri secțiunii, începe un proces de separare
gravitațională. Astfel, gazele fiind mai ușoare merg în partea de sus a recipientului, iar lichidul
cade în partea de jos a acestuia. Astfel sunt separate cele două faze: fază lichidă ce constă în
țiței + apa și faza gazoasă, care sunt evacuate separat în conductele respective.
Clasificarea separatoarelor
• Din punct de vedere constructiv separatoarele se clasifică astfel : separatoare verticale;
separatoare orizontale ; separatoare sferice.
• Din punct de vedere al numărului de faze separate: separatoare bifazice; separatoare
trifazice .
Pentru ca un separator s ă fie eficient trebuie sa îndeplineasc ă următoarele condi ții:
− Capacitatea separatorului s ă fie suficient ă pentru a face fa ță creșterilor bru ște de debit;
− Dimensiunile geometr ice să fie suficient de mari (înălțimea pentru separatoarele
verticale și lungimea pentru cele orizontale) pentru a permite decantarea pic ăturilor de lichid,
evitând antrenarea acestora;
− Să fie prev ăzut cu dispozitiv pentru men ținerea unui nivel constant de lich id;

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 7
− Turbulen ța din corpul separatorului s ă nu fie prea mare pentru a se putea realiza
decantarea;
− Secțiunea spa țiului de separare s ă fie suficient de mare pentru separarea integral ă a
lichiudului ;
− Să existe re ținătoare de cea ță, care a vând efect de coalescen ță să rețină picăturile cele
mai fine de lichid din curentul de gaze.

1.2 Dispozitive interioare ale unui separator

Fig.1.1 Separator trifazic orizontal, dispositive interioare

▪ Deflectoare de intrare : cele de tip ecran pot fi o semisfer ă concav ă, con sau ori ce alt
obstacol care realizeaz ă o modificare brusc ă în direc ția și viteza fluidului, av ând ca rezultat
separarea lichidului de gaze. Cele de tip ciclon utilizeaz ă mai mult for ța centrifug ă decât
agitarea mecanic ă pentru separ area lichidului de gaze. Majoritatea modelelor utilizeaz ă un
ajutaj de intrare dimensionat, astfel încât să creieze o vitez ă a fluidului de circa 6 m/s, de -a
lungul unui co ș al cărui diametru reprezint ă 2/3 din diametrul separatorului.
▪ Deflectoare antivaluri : se instaleaz ă la separatoarele orizontale și sunt ni ște deflectoare
verticale simple, dispuse perpendicular pe curent, în interfa ța gaz – lichid.
▪ Plăci antispumante : spuma apare la suprafa ța de sepa rare gaz – lichd atunci c ând bulele
de gaz ies din solu ție. Stabilizarea spumei se poate face prin trecerea for țată a acesteia printr -o
serie de pl ăci paralele înclinate sau tuburi, care favorizeaz ă fuzionarea bulelor de gaz.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 8

Fig.1.2. Plăci antispumante
▪ Deflectoare antiturbionare : aceast ea previn dezvoltarea turbioanelor care pot conduce
la reantrenarea gazelor în lichidul de ie șire, atunci c ând regulatorul de nivel se deschide .
▪ Reținătoare de cea ță: acestea sunt alc ătuite din saltele formate din: împletituri de s ârmă;
infășurate din benzi striate; demistere cu aripioare.
▪ saltea din împletituri de s ârmă este confec ționat ă din re țele de ochiuri fine de s ârmă din
oțel inoxidabil, înfășurate str âns intr -un cilindru. Picăturile de lichid se lovesc de re țeaua de
sârmă și fuzioneaz ă. Eficacitatea împletiturilor de s ârmă depinde în mare m ăsură de viteza
gazelor. Dac ă viteza este prea mare, pic ăturile vor fi reantrenate de curentul de gaze. Dacă
viteza este prea mică, picăturile trec prin ochii re țelei, f ără să se loveasc ă unele de altele și să
se uneasc ă. Grosimea împletituri i este de 3 p ână la 7 inch. O saltea din împletitur ă de sârmă
poate re ține 99% din pic ăturile cu diametru de 10 microni sau mai mare. Acestea sunt mai
ieftine dar se pot înfunda mai u șor ca celelelte tipuri. Înfășurările din benzi striate sunt alc ătuite
din cilindrii ondula ți concentric, dispu și în așa fel încât picăturile se lovesc de stria ții și se unesc .
▪ Demisterele cu aripioare imprim ă curentului de gaze schimb ări de direc ție, atunci c ând
acesta trece prin pl ăcile paralele. Picăturile se lovesc de suprafe țele pl ăcilor, se unesc și cad în
zona de colectare a lichidului. Acestea sunt dimensionate in a șa fel încât să asigure o c ădere de
presiune minim ă.

1.3 Separatoare trifazice

Separatoarele trifazice separ ă faza gazoas ă de faza lichid ă, iar faza lichid ă o separ ă în
țiței și apă, denumit ă „ ap ă liberă ”. Separatoarele trifazice se utilizeaz ă, in special, ca
separatoare de etalonare, deoarece permit determinarea simultan ă a debitului de gaze, țiței și
apă liberă a unei sonde. In cazul în care deshidratarea țițeiului se face la parcul de separatoare,
se folose ște, de asemenea, un separator trifazic de total care separ ă apa liber ă, țițeiul emulsionat
merg ând singur la instala ția de tratare. Separatoarele trifazice se construiesc at ât verticale,
orizontale c ât și sferice. Cele mai utilizate sunt cele orizontale.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 9
În procesul de exploatare a gazelor naturale, pe măsura reducerii continue a energiei din
zăcământ, s -a trecut la implementarea unor tehnologii moderne bazate pe utilizarea agenților
de stimulare a procesului de extracție, cu agenți d e spumare, realizându -se o creștere
considerabilă a indicelui de recuperare a lor. Acest procedeu, pe lângă recuperarea avansată a
gazelor naturale din zăcământ, implică și apariția unor consecințe nedorite legate de antrenarea
unor cantități semnificative de lichide și mai ales spumă în instalațiile de suprafață, spumă care
nu poate fi reținută prin procedeele clasice de separare. Aceste antrenări induc influențe
negative asupra procedeelor de condiționare a gazelor în instalațiile de uscare, comprimare,
transport, reglare și distribuție. Toate aceste influențe negative cât și condițiile de calitate cerute
de operatorul de transport au impus montarea unor separatoare de mare eficacitate dotate cu
sisteme de spargere a spumei.
O astfel de instalație este ilu strată în schema anexată și se compune în principal din:
separator (2) ; instalația de preparare și injecție antispumant (1); montată în cofret termoizolant
(4). Separatorul este constituit dintr -un recipient cilindric prevăzut cu un racord de intrare a
gazelor umede, pe care sunt montate duze de injecție antispumant, formând prima barieră de
spargere a spumei. În continuare gazele cu spuma nespartă și nereținută sunt dirijate ascensional
în separator, prezența ei fiind sesizată de senzorii special montați în acest scop în detectorul de
spumă (3) și care comandă declanșarea injecției de antispumant prin duzele montate deasupra
concentratorului. Instalația de injecție antispumant este constituită din: platformă, rezervor,
preparare soluție antispumant, rezer vor tampon, pompă de recirculare, pompă de dozare,
electroventile și conducte de legătură, întreg ansamblul fiind montat într -un cofret termoizolant.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 10

Fig.1.3.. Instala ție cu sisteme de eliminare a spumei

1.3.1 Separatoare trifazice orizontale

Un separator clasic este cel cu deversor și regulator de interfa ță. Amestecul intr ă în
separator și love ște un deflector de intrare. Aceast ă schimbare brusc ă de vitez ă și direc ție
realizeaz ă separarea ini țială a lichidelor si gazelor. Deversorul men ține ni velul țițeiului, iar
regulatorul de nivel pe cel al apei. Țițeiul curge peste deversor. Nivelul țițeiului în aval de
deversor este reglat de un regulator de nivel care ac ționeaz ă robinetul de evacuare a țițeiului.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 11

Fig. 1.4. Separator trifazic orizontal

1.3.2 Separatoare trifazice verticale

Amestecul intr ă în separator și love ște un deflector de intrare și astfel se separ ă cea mai
mare parte a gazelor. Pentru a nu deranja procesul de decantare, lichidul este trecut printr -o
țeavă prin interfa ța țiței – gaze, care are ie șirea la interfa ța țiței – apă pentru a facilita separarea
apei. De asemenea, separatorul este prev ăzut cu un co ș pentru egalizarea presiunii gazelor între
secțiunea superioar ă și cea inferioar ă.

Fig.1.5. Separatoare trifazice verticale

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 12
Tabelul 1 . Avantajele si dezavantajele separatoarelor orizontale și verticale
Separator vertical Separator orizontal
Avantaje Avantaje
Spațiu de instalare redus ;
Capacitate redusă de prelucrare a
cantităților mari ;
Mai versatil decât varianta orizontală ;
Nivelul de control al lichidului nu
este critic ;
Ușurința de drenare pe partea
interioară și curățare ;
Poate trata mai multe solide ;
Flux de gaz pe tot diametrul prin
partea superioară și de petrol pe partea
inferioară ;
Preț mai scăzut decât varianta
verticală;
Diametrul mai mic pentru aceeași
capacitate de gaze ;
Montare și transport prin alunecare ;
Fără contra -flux;
Suprafața mare pentru dispersarea
spumei și reducerea turbulențelor la lichide ;
Capacitate mare la volume oscilante ;
Dezavantaje Dezavantaje
Mai scump decât varianta orizontală ;
Necesită un diametru mai mare
pentru aceeași cantitate de gaz ;
Dificil de transportat sau depozitat
prin alunecare ;
Acces dificil la instrumentele si
aparatele montate superior ;
Doar o parte a carcasei disp onibilă
pentru trecerea gazului ;
Ocupă mai mult loc dacă nu e montat
în stive ;
Control mai critic al nivelului de
lichid ;
Mai dificil de curățat de nisip, noroi,
ceară, parafină ;

1.3.3 Separatoare trifazice sferice

Separatorul sferic este mai compact și mai ieftin dec ât separtorul orizontal și dec ât cel
vertical. Principiul separ ări este la fel ca la cel vertical și orizontal , dar în schimb capacitatea
de separare și posibilitatea de a func ționa în mod corespunz ător, în cazul unor varia ții bru ște de
debit, sunt mai reduse. Din aceast ă cauză și datorit ă dificult ăților de fabrica ție, astfel de
separatoare își găsesc o aplicabilitate mult mai redus ă.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 13
1.4 Probleme opera ționale

Sistemul de colectare este compus dintr -un sistem de conducte, atât subterane cât și
subacvatice, în funcție de locul în care sonda este amplasată. Conductele sunt prinse de capetele
de sondă prin intermediul valvelor din capul de distribuție. În cazul con ductelor scurte nu apar
probleme, însă în cazul conductelor lungi se pot forma unele formațiuni de nămol, care
migrează în interiorul conductei. Aceste formațiuni pot dăuna procesului de separare deoarece
se creează suprapresiuni și sistemul se oprește pen tru a menține siguranța în funcționare. În plus
în interiorul conductei se pot crea zone în care produsul condensează iar din cauza presiunii
ridicate se produce un fenomen de înghețare, fenomen întâlnit în special în cazul conductelor
aflate sub apă. Pent ru prevenirea acestui fenomen, se injectează etilenglicol în interiorul
conductei.
Gazele naturale antrenează în faza de extracție elemente din noroiul de foraj și particule
neconsolidate din roca magazin. Deaceea o primă filtrare mecanică trebuie să se realizeze la
instalația sondei sau în instalațiile de suprafață din câmpurile de producție. Particulele solide
conținute în gazele naturale pot avea următoarele proveniențe: nisip sau sfărmături de rocă
antrenate în strat ; nisip sau praf atmosferic depuse în diferite faze de execuție și reparație a
conductei ; produse de coroziune (oxizi și sulfuri) sau eroziuni din timpul exploatării . Pentru
reținerea impurităților solide din gazele naturale se utilizează filtre separatoare.
Filtrele separa toare : sunt dispozitive mecanice care au rolul de a reține impuritățile
solide din gazele naturale. Particulele transportate au dimensiuni cu atât mai mici cu cât se
găsesc mai departe de locul din care au fost antrenate sau în care s -au format. Acestea se sparg
și se erodează datorită ciocnirii cu pereții conductelor concomitent producând și erodarea
țevilor.
Reținătoare de cea ță: Acestea sunt alc ătuite din saltele formate din : împletituri de
sârmă, infășurate din benzi striate, demistere cu aripioare. Infășurările din benzi striate sunt
alcătuite din cilindrii ondula ți concentric, dispu și în așa fel încât picăturile se lovesc de stria ții
și se unesc .
Demisterele cu aripioare imprim ă curentului de gaze schimb ări de direc ție, atunci c ând
acesta trece prin pl ăcile paralele. Pic ăturile se lovesc de suprafe țele pl ăcilor, se unesc si cad in
zona de colectare a lichidului. Acestea sunt dimensionate în așa fel încât să asigure o c ădere de
presiune minim ă.
Eliminarea spumei : spuma apare la supraf ața de separare gaz – lichid atunci c ând
bulele de gaz ies din solu ție. Stabilizarea spumei se poate face prin trecerea for țată a acesteia
printr -o serie de pl ăci paralele inclinate sau tuburi, care favorizeaza fuzionarea bulelor de gaz.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 14
Eliminarea spumei se poate face cu ușurintă deoarece aceasta se strânge in sistemele de
suprafață la ieșire din separator.Există doua tipuri de spuma care se poate forma:
• Spumă uscată sau spumă umedă;
• Spumă umedă este mai vâscoasă si mai sferică, iar spum a uscată este de diametru mai
mare si este mai puțin vâscoasă.
Parafina sau ceara de petrol așa cum este recunoscută în șantier reprezintă un amestec
de componenți lichizi, de produse solide sub forma de cristale fine la care se mai adaugă
argilă,marnă. Pa rafina are un rol negativ asupra sondelor deoarece produce micșorarea
capacității de producție a acestora prin micșorarea secțiunii de curgere a fluidelor prin țevile de
extractie.Una dintre metodele de parafinare constă in răzuirea parafinei cu ajutorul unor cuțite.
Separatorul de ceață ajută la evacuarea aerului curat si uscat din separator, totodată
compoziția chimică a uleiului lubrifiant rămâne neschimbată, în caz contrar lipsa acestui
separator de ceață duce la poluare.
Eliminarea nisipului nisipul p oate provoca probleme grave din cauza eroziunii asupra
infrastructurii si chiar si colmatarea acestora.
Spărgătorul de vârtej menține procesul de separare in parametrii normali.Este folosit
pentru oprirea formării unui vârtej atunci când un fluid este dre nat dintr -un separator.
Pentru a îmbunătăți siguranța în funcționare, separatoarele pot fi echipate, cu
următoarele: indicator de nivel care monitorizează nivelul lichidului din camera de colectare:
indicatoare / traductoare de nivel: semnalizare nivel minim -minimorum; semnalizare nivel
maxim -maximorum; evacuare automată a impurităților; supapă de siguranță; izolație termică;
manometru; manometru diferențial; termometru; încălzire electrică cameră de colectare
impurități; încălzire elec trică conducte de purjare.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 15
Capitolul 2 . Proiectarea tehnologică a separatorului

Curgerea in jurul particulelor de țiței care se separ ă din ap ă sau a parti culelor de ap ă din
țiței este laminar ă, astfel ca µg se folose ște vâscozitatea dinamic ă a fazei continue. Este greu de
precizat care este dimensiunea particulei de ap ă care trebuie s ă se separe de țiței pentru o
separare optim ă. Prin calculul de dimensionare se va considera pentru diametrul particulei,
valoarea de 500 de microni.
Această valoare va conduce la un procent de ap ă în țiței de 5 – 10 %, care nu necesit ă o
tratare chimic ă deosebit ă. Referitor la dimensiunea particulei de țiței, se observ ă că separarea
particulei de țiței din ap ă se face mai u șor dec ât separarea particulei de ap ă din țiței. Aceasta
deoarece v âscozitatea țițeiului este de la 5 p ână la 20 de ori mai mare dec ât a apei și deci viteza
de separare a particulei de ap ă este mai mic ă. Practic s -a constatat c ă conținutul în țiței a apei
reziduale provenite de la separatorul trifazic dimensionat pentru separarea apei din țiței este
între c âteva sute p ână la 2000 mg/l, ap ă care va fi tratat ă în continuare.
Dimensionarea particuilelor de țiței nu este deci un criteriu important pentru separarea
lor din ap ă. Tim pul de separare va fi cuprins între 3 – 30 minute, în func ție de datele de la
laborator. Dac ă nu se dispune de asemenea date se va considera un timp de separare pentru țiței
de 10 minute (este necesar, de asemenea, un interval de timp pentru a avea siguran ța că
majoritatea pic ăturilor mai mari de țiței au timp suficient pentru a se uni și a se ridica la interfa ța
țiței – apă). Timpul de separare pentru ap ă, în func ție de datele de laborator va fi de 3 – 30
minute. Dac ă nu se dispune de asemenea date se recomand ă un timp de separare de 10 minute.
Dimensionarea const ă în determinarea diametrului interior și a lungimii separatorului.
Aceast ă dimensionare trebuie s ă țină seama de debitul de gaze și să permit ă separarea pic ăturilor
de lichid pe m ăsură ce gazele str ăbat separatorul. De asemenea, trebuie s ă asigure un timp
suficient de sta ționare pentru lichid.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 16
2.1 Date inițiale

− Debitul de țiței 40 m3/h țiței tip B ;
− Debitul de apă 15m3/h;
− Debitul de gaze 48 Sm3 /h;
− Presiunea în separator 6 [bar];
− Temperatura de lucru 30 ℃ ;
− Vâscozitatea petrolului 30° API ;
o Grvitația specifică
𝐴𝑃𝐼 =141 .6
(𝑆.𝐺)0−131 .5 (2.1)
(𝑆.𝐺.)0=141 .5
30+131 .5=0.876
∆𝑆.𝐺.=1.07−0.876 =0.194 𝑁
𝑚3
𝑉𝑡=1.78 ∙10−6(∆ 𝑆.𝐺)∙ 𝑑𝑚2
𝜇 (2.2)
𝑉𝑡=1,78 ∙10−6∙0.194𝑁
𝑚3∙0.0022𝑚
0.01𝑘𝑔
𝑚∙𝑠 .=0.08𝑚/𝑠

o Capacitatea de separare a lichidului in func ție de debitul de țiței Qt și de ap ă Qa pentru
un separator plin pe jum ătate cu lichid este egal ă cu :
Ql=1440𝑣
𝑡 =565,5 𝐿𝐷2
𝑡 (2.3)
unde: L-lungimea efectiv ă de separare
o Lungimea efectiv ă de separare L trebuie s ă fie aproximativ 75% din lungimea total ă Lt
a separatorului, pentru a permite apari ția turbulen ței la intrare si amplasarea ajutajului la ie șire.
Qttt+Q ata=565,5* L𝐷2 (2.4)
− tt=timpul de separare pentru țiței, exprimat în minute
− ta=timpul de seaparare pentru ap ă, exprimat in minute
Presiunea din interiorul separatorului constituie o caracteristic ă de baz ă a procesului de
separare. Acesta poate s ă varieze în limite largi, dup ă nevoile exploat ării, între presiunea
atmosferic ă și 40 – 70 bar. În cazul c ând presiunea de separare este mai mare, o parte din gaze
rămâne dizolvat ă în țițeiul care p ărăsește separat orul. Viteza de deplasare a curentului de gaze
este un alt element caracteristic al separatoarelor. Dac ă aceast ă vitez ă este mare, gazele
antreneaz ă și picături mici de lichid, și din acest motiv, între viteza „v” a curentului de gaz,
într-un separator v ertical și viteza de c ădere liber ă „w” a unei pic ături de țiței, de diametru l

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 17
d < 0,1 mm, s ă existe rela ția : Vg = ( 0,7 ….. 0,8 ) w . În continuare avem reprezentat ă diagrama
de varia ție a vitezei admis ibile a gazelor în interiorul separatorului în func ție de presiunea de
separare „p”.

Fig.2.1. Diagrama de varia ție a vitezei admisibile a gazelor în separator

2.2 Timpul de reținere

ℎ0+ℎ𝑤=(𝑡𝑟)0∙𝑄𝑜 +(𝑡𝑟)𝑤∙𝑄𝑤
0,12∙𝑑2 ; (2.5)
(𝑡𝑟)0=(𝑡𝑟)𝑤=10 𝑚𝑖𝑛 =600 𝑠.

2.3 Stabilirea principalelor dimensiuni ale separatorulu i

o Calculul diametrului maxim pentru constrângerea grosimii stratului de ulei:
(ℎ𝑜)𝑚𝑎𝑥 =0.00128(𝑡𝑟)0∙∆𝑆.𝐺. ∙ 𝑑𝑚2
𝜇 (2.6)
=0,00128 ∙600𝑠∙0,194𝑁
𝑚3 ∙0.0022𝑚2
0.01𝑘𝑔
𝑚∙𝑠
=0.06𝑚=6𝑐𝑚.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 18

Fig.2.2 . 𝛽-coeficient pentru un cilindru pe jum ătate plin cu lichid
𝛽=0,037 ;
𝑑𝑚𝑎𝑥 =(ℎ0)𝑚𝑎𝑥
𝛽; (2.7)
𝑑𝑚𝑎𝑥 =0.06 𝑚
0,037;
𝑑𝑚𝑎𝑥 =1,78𝑚 .
o Lichidul de retenție se calculează cu formula:
𝑑2∙𝐿𝑒𝑓𝑓=1.42 ∙[(𝑡𝑟)0∙𝑄𝑜 +(𝑡𝑟)𝑤∙𝑄𝑤 ] (2.8)
𝑑2∙𝐿𝑒𝑓𝑓=1.42 ∙600 𝑠∙(33𝑚3
ℎ+19,87𝑚3
ℎ )
𝑑2∙𝐿𝑒𝑓𝑓=558.664
o Se calculează aria secțiunii de petrol 𝐴𝑜,ilustrată in Fig.2.2:
𝐴𝑜=3.89 ∙ 10−3 ∙(𝑡𝑟)0∙𝑄𝑜
𝐿𝑒𝑓𝑓 ; (2.9)
𝐴𝑜=3.89 ∙ 10−3 ∙0.16 ℎ ∙33𝑚3
ℎ ;
9.46 m;
𝐴𝑜=0.79 𝑚2;
o Se calculează aria secțiunii de petrol 𝐴𝑤, ilustrată în Fig.2.2:
𝐴𝑤=3.89 ∙ 10−3 ∙(𝑡𝑟)𝑤∙𝑄𝑤
𝐿𝑒𝑓𝑓; (2.10)
𝐴𝑤=3.89 ∙ 10−3 ∙600 𝑠 ∙19.87𝑚3
ℎ ;
9.46 m
𝐴𝑤=0.5 𝑚2.
o Aria totală a separatorului conform Fig. 2.2 este reprezentată de formula :
𝐴=2∙ (𝐴𝑜+ 𝐴𝑤); (2.11)
𝐴=2∙(0.079 𝑚2+0.05𝑚2);
𝐴=1.68 𝑚2.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 19
În urma calculelor prezentate în Anexe a rezultat diametrul separatorului D=2280 [mm]
și lungimea L=6080 [mm].

Fig.2.3. Exemplu de calcul in programul Mathcad

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 20
Capitolul 3 . Proiectarea mecanică a separatorului

Recipiente le sub presiune sunt incinte închise, proiectate și fabricate pentru a con ține
fluide sub presiune, inclusiv toate componentele fixate limitat la dispozitivele de legare la alte
echipamente.
Echipamente sub presiune sunt recipiente, conducte, accesorii de securitate și accesorii
sub presiune. Echipamentele sub presiune includ, dup ă caz, elemente fixate pe p ărțile solicitate
la presiune, cum sunt flan șe, racorduri, cuplaje, elemente de sus ținere, urechi pentru ridicare .
Echipamente le sub presiune cuprind o gam ă largă de produse cum sunt reactoare, recipiente de
stocare sub presiune, sc himb ătoare de c ăldură, etc. Astfel de echipamente sunt utilizate pe scar ă
largă în industri a chimic ă, petrochimic ă, biochimic ă, prelucrare alimentar ă, refrigerare,
energetic ă, etc. Recipientele sub presiune sunt realizate în general din laminate din oțel carbon
sau oțel aliat.
Un recipient sub presiune, în cazul cel mai general, este construit din:
➢ recipientul propriu -zis compus din: mantaua, fundurile (capacele), racordul de
încărcare, racordul de tras (golire), gură de v erificare , racordul pentru manometru, racordul
pentru supapa de siguranță, racordul pentru indicatorul de nivel, sistemul de susținere,etc
➢ echipamentul obligatoriu constituit din: supapa de siguranță, manometrul (eventual și
termometru), indicatorul de nivel, placa de timbru;
➢ echipamentul interior impus de scopurile tehnologice și care este întâlnit la recipientele
(aparatele) cu destinație specială (de ex: talerele în cazul coloanelor de fracționare) și care nu
comportă calcule mecanice deosebite;
➢ construcții de deserv ire (în general metalice) pentru crearea condițiilor optime de
exploatare și întreținere a recipientului compuse din podețe, scări, dispozitive de ridicare etc.
Mantaua cilindrică a recipientelor este realizată, în general, din virole sudate cap la cap.
Virolele sunt realizate prin vălțuire, dintr -un număr minim de table, lățimile tablelor trebuind
să corespundă lățimilor standardizate de tablă (cu excepția virolei de închidere).
Fundurile recipientelor sunt executate, în general, prin ambutisare (presare) la cald, ele
putând avea diverse forme geometrice, confecționate dintr -o singură bucată de tablă (atunci
când diametrul desfășurat al acestuia se încadrează în lățimea de tablă standardizată), sau din
două sau mai multe bucăți.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 21
3.1 Alegerea materialului

În instalațiile ce lucrează sub presiune trebuie evitat pericolul de rupere. Din acest motiv
oțelurile utilizate în construcția acestora trebuie să aibă limita de curgere și rezistența la rupere
la tracțiune mari pentru a satisface parametrii din ce în ce mai ridicați ai instalațiilor, cu grosimi
cât mai reduse ale pereților elementelor sub presiune. Pentru recipiente sub presiune ce lucrează
la temperaturi ridicate este necesar să fie garantate proprietățile mecanice la aceste temperaturi.
In cazul temperaturilor de lucru scăzute este necesară garantarea limitei de curgere și a
tenacității la aceste temperaturi.
Echipamentele sub presiune, inclusiv vasele sub presiune se executa in sistem de
management al calitatii ISO 9001:2008.
Pentru piața echipamentelor sub presiune reglementată de Comunitatea Europeană se
execută cazane, recipiente sub presiune și conducte tehnologice cu respectarea integrală a
Directivei Europene 97/23/EC și a standardelor:
– EN 13445 -1÷5 recipienți sub presiune;
– EN 13480 -1÷5 conducte tehnologice;
– EN 12953 -1÷12 cazane cu țevi de fum;
– EN 12952 -1÷16 cazane cu țevi de apă;

Materialul ales 16 Mo 3 cu urm ătoarele specifica ții:
Tabelul 3.1

Pentru oțeluri se definesc, după caz, două tensiuni admisibile din care fa1 corespunde
caracteristicilor determinate pe baza încercărilor de scurtă durată ale materialului și fa2
caracteristicilor determinate pe baza încercărilor de lungă durată ale materialului:
➢ Tensiunea admisibilă fa1 are valoarea cea ma i mică rezultată din relația:
fa1=( 𝑅𝑐𝑡 sau 𝑅0,2𝑡)
𝑐𝑠1 sau 𝑅20
𝑐𝑠2 (3.1)

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 22
unde: 𝑅𝑐𝑡- limita de curgere la temperatura de calcul, [MPa]
𝑅20-rezisten ța la rupere la trac țiune la temperatur a de 20℃, [MPa]
cs1=1,5 si c s2=2,4- coeficien ți de siguran ță pentru o țeluri (cu excep ția celor turnate)
➢ Tensiunea admisibilă fa2 are valoarea cea mai mică rezultată din relația:
fa2=𝑅𝑟/100 .000𝑡
𝑐𝑓1 sau 𝑅1/100000𝑡
𝑐𝑓2 (3.2)
Calculul elementelor cilindrice simple supuse la presiune interioară se efectuează cu una din
următoarele relații:
a)grosimea de proiectare a elementului:
sp=𝑝𝑐∗𝐷
2∗𝑓𝑎∗𝑧−𝑝𝑐+c1+cr1 [mm] (3.3)
sp=7,16 mm. Se adopta 8 [mm]
b) presiunea de calcul la verificarea elementului:
pc=2∗(𝑠𝑝−𝐶1 )𝑓𝑎∗𝑧
𝐷+(𝑠𝑝−𝐶1) [MPa] (3.4)
▪ pc– presiunea de calcul, [MPa ] ;
▪ D – diametrul interior al recipientului, mm ;
▪ fa– tensiunea admisibilă la temperatura de calcul, [Mpa]
▪ cr1 – adaos de rotunjire până la grosimea nominală a tablei, adaos ce ține seama de
abaterea negativă a tablei, [mm]
▪ z – coeficient de rezistență al îmbinării sudate
▪ c1 – adaos pentru condițiile de exploatare
c1=νc×a (3.5)
▪ νc-=(0,1…0,15) mm/an – viteza de coroziune pe an
▪ a =(18…20) ani – durata de serviciu a utilajului
Relațiile sunt aplicabile atunci când este îndeplinită condiția:
𝑠𝑝−𝐶1
𝐷≤0,1 (3.6)
Verificarea la presiunea de probă hidraulică : recipientul înainte de a fi livrat trebuie
verificat la presiune hidraulică. Proba hidraulică se face în general cu apă, cu recipientul
nevopsit și fără amenajări interioare sau exterioare. Toate cordoanele de sudură exterioare se
dau cu var, iar după uscare se face proba la presiunea hidraulică timp de 10 minute.
Presiunea pentru proba hidraulică, p ph , se determin ă cu relația:
Pph=1,25*p c*𝑓𝑎𝑝
𝑓𝑎 [MPa] (3.7)
Unde fap- tensiunea admisibilă a elementului determinat, pentru presiunea de calcul, la
temperatura, la care are loc încercarea, [Mpa];

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 23
Fap=𝑅𝑐𝑡
𝑐𝑠1 (3.8)
Verificarea tensiunilor din virolă la presiunea de probă hidraulică : pentru ca recipientul să
reziste la presiunea hidraulică p ph este necesar a fi îndeplinită condiția
(Sp)ph=𝑝𝑝ℎ∗𝐷
2𝑧∗𝑓𝑎𝑝−𝑝𝑝ℎ+𝑐1≤𝑠𝑝 (3.9)

3.2 Calculul mantalei

Corpul recipientului, construit în varianta din oțel laminat, se obține prin asamblarea din
virole cilindrice. O virolă cilindrică se obține din tablă prin curbare pe valț și sudare în lungul
generatoarei. Lățimea tablei se dispune în lungul generatoarei virolei, astfel ca fibrajul tablei
obținut prin laminare să se afle pe direcție inelară, direcția de solicitare maximă.
Tablele utilizate au lungimi standardizate. Dacă lungimea necesară L este mai mare
decât lungimea maximă a tablei existente, se recurge la îmbinarea prin sudare a două sau mai
multor bucăți de tablă. Acestea trebuie astfel alese încât două cusături vecine ale unei virole să
fie la o d istanță mai mare de 800 mm; pentru o singură asemenea distanță (măsurată între axele
cordoanelor de sudură) se admite o valoare de minimum 200 mm.
Corpul recipientului se obține prin sudarea cap la cap a virolelor cu cordoane de sudură
circumferențiale ( inelare). Se va urmări să nu existe cordoane în cruce, iar între două cordoane
de sudură meridionale a două virole alăturate să existe un decalaj “a” mai mare decât de trei ori
grosimea tablei mai groase (a > 3s), însă minimum 100 mm. Virola terminală treb uie să aibă
lungimea de cel puțin 300 mm.
Lungimea tablei necesară obținerii unei virole cilindrice este:
L=π(D+s) [mm] (3.10)
Unde:
▪ D-diametrul nominal al recipientului [mm]
▪ s- grosimea tablei [mm]
In tab elul 3.2 se prezintă grosimile minime recomandate pentru virole cilindrice obținute
prin vălțuire.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 24
Tabelul 3.2.Grosimile minime pentru virole cilindrice
D, [mm] < 400 ≥400 −1000 ≥1000 -2000 ≥2000 −4000
S [mm] 2 3 4 5

Se determină cu relația:
spm=𝑝𝑚∗𝐷𝑚
2∗𝑓𝑎∗𝑧−𝑝𝑚+c1+cr1 [mm] (3.11)

▪ pm , Dm – presiunea din manta, respectiv diametrul interior al mantalei
▪ fa– tensiunea admisibilă la temperatura de calcul, MPa
▪ z – coeficient de rezistență al îmbinării sudate
▪ c1 – adaos pentru condițiile de exploatare
▪ cr1 – adaos de rotunjire până la grosimea nominală a tablei, adaos ce ține seama de
abaterea negativă a tablei, [mm]

Fig. 3.1. Prezentarea calcului in programul Mathcad

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 25

3.3 Calculul fundurilor si capacelor

Notațiile pentru calculul fundurilor bombate sunt:
▪ D- diametrul interior, în cm;
▪ H- înălțimea părții bombate a fundului, în cm;
▪ r- raza interioară de racordare pentru funduri sferice racordate, în cm;
▪ R- raza interioară de curbură, în cm;
▪ sp- grosimea de proiectare a elementului, în cm;
▪ spc- grosimea de proiectare a calotei sferice, în cm;
▪ K1, Ks- factori de formă ai fundurilor;
▪ K4, K5, K6, K7- coeficienți.

Fundurile sferice racordate supuse la presiune pe partea concavă (interioar ă) se
calculează cu una din următoarele relații:
a) grosimea de proiectare a elementului:
sp=𝑝𝑐∗𝐷∗𝐾𝑠
4∗𝑓𝑎∗𝑧+c1+cr1 (3.12)
b) presiunea de calcul la verificarea elementului:
𝑝𝑐=4∗𝑓𝑎∗𝑧∗(𝑠𝑝−𝐶1)
𝐷∗𝐾𝑠 (3.13)
Relațiile de mai sus sunt aplicabile dacă sunt îndeplinite următoarele condiții:
0,5<𝐻
𝐷≤ 0,40 ; 0,5<𝑅
𝐷≤ 1,0 ; 0,003<𝑠𝑝−𝐶1
𝐷≤ 0,10 ; 0,10≤𝑅
𝐷; r≥3( 𝑠𝑝−𝐶1) (3.14)

3.4 Calculul racordurilor

Recipientele se leagă de celelalte utilaje ale unei instalații prin intermediul racordurilor
(pentru umplere, golire, agenți de încălzire sau de răcire, introducerea unor traductoare etc.).
Racordurile se prevăd pentru aerisirea recipientului, precum și pentru montarea diferitelor
armături.
Lungimea unui ra cord se alege ținând seama de grosimea stratului de izolație termică
(dacă este cazul) și de necesitatea introducerii lesnicioase a șuruburilor și piulițelor de strângere.
Lungimea cea mai mică se obține cu ajutorul bosajelor, piese masive sudate pe recipi ent. La
sudarea racordurilor, alegerea tipului îmbinării sudate depinde de grosimea elementelor

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 26
asamblate, de faptul dacă racordul este cu sau fără inel de compensare, dacă racordul este așezat
pe recipient sau este introdus în acesta.
Racordurile sunt alc ătuite dintr -o teav ă care la un cap ăt se sudeaz ă pe recipient
și la cel ălalt cap ăt de o flan șă de leg ătură plată sau cu g ât, în func ție de parametrii de lucru.
Din punctul de vedre al îmbinării țevii racordului cu elementul de recipient se întâlnesc
mai multe forme constructive de îmbin ări: racorduri introduse în mantaua recipien tului,
racorduri a șezate pe manta, racorduri înclinate . Ale gerea detaliului de îmbinare, precum și
a cus ăturii sudate , depinde de condi țiile de lucru pentru care a fost proiectat recipientul.
În cazul în care recipientul lucreaz ă în condi ții de coroziune se recomand ă
utilizarea racordurilor la care țeava p ătrunde în recipient. Aceasta construc ție împiedic ă
prelingerea lichidului corosiv pe corp sau pe capac. Dac ă grosi mea recipientului este
redus ă (~ 0,003 m), orificiile se pot bordura la cald și de acest guler se sudeaz ă țeava
racordului. La alegerea racordurilor trebuie s ă se rezolve mai multe
probleme: determinarea diametrului ștuțului ( țevii) ținând seama de debitul de fluid care
trece prin racord și de viteza fluidului; lungimea țevilor, aleas ă în așa fel încît acestea s ă
poată fi sudate pe recipient și în acela și timp s ă se poat ă strânge u șor șuruburile flan șelor;
compensarea orificiilor, pro blem ă mai dificil de rezolvat.
Indiferent de forma pe care o au orificiile practicate în elementele de construc ție ale
recipientelor, ele sunt niste concentratori de eforturi uni tare. Valorile maxime ale
coeficientului de concentrare (raportul dintre efortul unitar maxim în dreptul orificiului și
efortul unitar membran ă) se întâlnesc la marginea orificiului, pentru ca ele s ă scadă cu
depărtarea de orificiu. Concentrarea de efor turi unitare cre ște în cazul în care corpul
cilindric are abateri mari de la circularitate, de asemenea, și la neregularit ăți ale conturului
orificiului.
Concentrarea eforturilor unitare în jurul orificiilor poate fi atenuat ă, nu înlăturată
complet, în dou ă moduri: prin compensare general ă, care const ă în repartizarea grosimii de
compensare pe intreaga suprafat ă a învelișului, sau prin compensare local ă, adic ă distribuirea
local ă în jurul orificiilor a grosimii de compensare. Prima solu ție se poate folosi pentru funduri și
capace, dar ea este scump ă prin consumul suplimentar de ma terial, în ceea ce prive ște întărirea
local ă, ea trebuie s ă respecte urm ătoarele cerin țe: să se prevad ă metal de adaos suficient
pentru a com pensa slabirea datorit ă orificiului; adaosul trebuie aplicat în așa fel încât tabloul
liniilor de for ță să fie readus, pe c ât este posibil la forma ini țială (neperturbat ă); materialul de
adaos trebuie s ă fie a șezat adiacent deschi derii, însă astfel dispus încât să nu introduc ă
concentra tori de eforturi uni tare suplimentare.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 27
Compensarea local ă a orificiilor se poate realiza prin inele de întărire, aplicate la interior,
exterior, sau pe ambele p ărți, prin îngroșarea peretelui racordului sau prin bordurarea marginilor
orificiului din recipient spre exterior. Realizarea construc ției cu inele de întărire nu se face la
întâmplare. Astfel, inelele de întărire se vor realiza di ntr-o bucat ă, cel mult din dou buc ăti, vor
fi bine ajustate pe elementul de recipient și se vor suda de acesta la montarea racordului. De
asemenea, inelele de compen sare nu se amplaseaza peste îmbin ările sudate ale corpului
recipientului, iar fiecare inel trebuie prev ăzut cel pu țin cu o gură de control filetat ă (max. M
10), pentru verificarea etan șeității îmbin ării sudate dintre racord și manta. La compensarea prin
îngroșarea racordului, diametrul interior al acestuia trebuie s ă fie egal cu al orificiului. De
asemenea, trebuie s ă se asigure o trecere lin ă de la por țiunea îngroșată la grosimea normal ă
a racordului .
➢ Diametrul racordului se calculeaz ă aplic ând urmatoarea formula:
Q=𝜋𝑑2
4×v; (3.15)
▪ Q-debitul de lichid [m3/h]
▪ v-viteza lichidului [m/s]
▪ d-diametrul racordului [mm]

➢ Diametrul racordului de intrare :
103=𝜋𝑑2
4×2
d=656 [mm]
➢ Diametrul racordului pentru ie șire ap ă:
15=𝜋𝑑2
4×2
d=95 [mm]
➢ Diametrul racordului pentru ie șire petrol :
40=𝜋𝑑2
4×2
d=254 [mm]
➢ Diametrul racordului pentru ie șire gaz :
48=𝜋𝑑2
4×25
d=24 [mm]

Calculul orificiilor isolate : un orificiu se consideră izolat dacă distanța față de orificiul
cel mai apropiat satisface condiția:
𝑎0≥2√𝐷𝑐(𝑠𝑝−𝑐1) (3.16)

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 28

Unde:
▪ Dc – diametrul interior de calcul al elementului de recipient pe care se află amplasat
orificiul care trebuie să fie compensat, în cm;
▪ a0 – distanța între suprafețele exterioare a două orificii învecinate, în cm;
▪ sp- grosimea de proiectare a elementului de r ecipient pe care se află orificiul care trebuie
să fie compensat, în cm;
Diametrul maxim al unui orificiu izolat care nu necesită compensare se determină cu relația:
𝑑𝑜𝑛=2[(𝑠𝑝−𝑐1
𝑠0−0,875 )√𝐷𝑐(𝑠𝑝−𝑐1)−𝑐1 ] (3.17)
▪ so -grosimea de rezistență a elementului recipientului în care se află orificiul care trebuie
să fie compensat, rezultată din calculul de rezistență, în cm;
▪ Dc -diametrul interior de calcul al elementului de recipient pe ca re se află amplasat
orificiul care trebuie să fie compensat, în cm;
Pentru compensarea orificiului prin îngroșarea peretelui elementului sau al racordului,
prin adăugarea unui inel de compensare sau prin combinarea acestora, trebuie să fie îndeplinită
cond iția:
[(ℎ𝑒𝑐+𝑠𝑐𝑖+𝑠𝑝−𝑠0−𝑐1)+ℎ𝑖𝑐(𝑠𝑝𝑟−2𝑐1)]∗𝐾𝑟+√𝐷𝑐(𝑠𝑐𝑖+𝑠𝑝−𝑐1)∗(𝑘𝑖∗𝑠𝑐𝑖+
𝑠𝑝−0,875 ∗𝑠0−𝑐1)≥(𝑑
2+𝑐1)∗𝑠0 (3.18)
unde pentru Kr, Ki, hec, hic se iau valorile cele mai mici rezultate din relațiile:
𝐾𝑟=𝑓𝑎𝑟
𝑓𝑎 sau 1,0
𝐾𝑖=𝑓𝑎𝑖
𝑓𝑎 sau 1,0
ℎ𝑖𝑐=ℎ𝑖 sau 0,5 √(𝐷+2𝑐1)(𝑠𝑝𝑟−𝑐1)
𝑠𝑎𝑟=𝑝𝑐(𝑑+2𝑐1)
2𝑧𝑓𝑎𝑟−𝑝𝑐 grosimea de rezisten ță a stutului
Grosimea de calcul echivalentă si a inelului de compensare se alege prin încercări, până
la satisfacerea condiției de compensare. În cazul în care se cere verificarea compensării unui
orificiu dat, s poate fi determinată prin iterații (aproximări succesive) din relația:
𝑠𝑐𝑖=𝐿∗𝑠𝑝𝑖
√𝐷𝑐(𝑠𝑐𝑖+𝑠𝑝−𝑐1) (3.19)
Lățimea inelului de compensare poate fi redusă, cu îngroșarea corespunzătoare a
acestuia la o valoare aleasă constructiv (spi ≥ s), conform relației:
L=𝑠𝑐𝑖
𝑠𝑝𝑖√𝐷𝑐(𝑠𝑐𝑖+𝑠𝑝−𝑐1) (3.20)

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 29
În cazul în care spi > 2sp, se recomandă utilizarea a două inele de compensare așezate
unul în interiorul și celălalt în exteriorul elementului, grosimea inelului exterior fiind 0,5spi, iar
a celui interior (0,5spi + c).
Calculul compensării orificiilor învecinate : două orificii se consideră învecinate dacă nu
este satisfăcută relatia:
𝑎0=2√𝐷𝑐(𝑠𝑝−𝑐1) (3.21)
➢ Calculul compensării orificiilor învecinate se efectuează astfel:
− se calculează compensarea fiecărui orificiu considerat izolat
− se verifică compensarea porțiunii dintre orificii cu relația:
[(ℎ𝑒𝑐1+𝑠𝑝𝑖+𝑠𝑝−𝑐1)(𝑠𝑝𝑟1−𝑠𝑜𝑟1−𝑐1)+ℎ𝑖𝑐1(𝑠𝑝𝑟1−2𝑐1)]∗𝐾𝑟1+[(ℎ𝑒𝑐2+𝑠𝑝𝑖+
𝑠𝑝−𝑐1)∗(𝑠𝑝𝑟2−𝑠𝑜𝑟2−𝑐1)+ℎ𝑖𝑐2(𝑠𝑝𝑟2−2𝑐1)]∗𝐾𝑟2+𝑎0(𝐾𝑖∗𝑠𝑝𝑖+𝑠𝑝−𝑠0−𝑐1)≥
𝑑1+𝑑2
2*𝑠0 (3.22)

unde pentru Kr1, Kr2, Ki, h, h, h, h se iau valorile cele mai mici rezultate din relațiile:
𝐾𝑟1=𝑓𝑎𝑟1
𝑓𝑎
𝐾𝑟2=𝑓𝑎𝑟2
𝑓𝑎
𝐾𝑖=𝑓𝑎𝑖
𝑓𝑎
ℎ𝑒𝑐1=ℎ𝑒1 𝑠𝑎𝑢 1,25 √(𝑑1+2𝑐1)(𝑠𝑝𝑟1−𝑐1)
ℎ𝑒𝑐2=ℎ𝑒2 𝑠𝑎𝑢 1,25 √(𝑑2+2𝑐1)(𝑠𝑝𝑟2−𝑐1)
ℎ𝑖𝑐1=ℎ𝑖1 𝑠𝑎𝑢 0,5 √(𝑑1+2𝑐1)(𝑠𝑝𝑟1−𝑐1)
ℎ𝑒𝑐2=ℎ𝑒2 𝑠𝑎𝑢 0,5 √(𝑑2+2𝑐1)(𝑠𝑝𝑟2−𝑐1)

➢ Grosimea de rezistență a ștuțurilor se calculează astfel:
𝑠𝑜𝑟1=𝑝𝑐(𝑑1+2𝑐1)
2𝑧∗𝑓𝑎𝑟1−𝑝𝑐 ; 𝑠𝑜𝑟2=𝑝𝑐(𝑑2+2𝑐1)
2𝑧∗𝑓𝑎𝑟1−𝑝𝑐

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 30
➢ Grosimea de rezistență so se calculează astfel:
𝑠0=𝑝𝑐𝐷𝑐𝐾𝑠
4𝑧∗𝑓𝑎 (3.23)

Inele de rigidizare pentru mantale cilindrice supuse la presiune pe partea convexă .
Inelele de rigidizare trebuie să acopere complet circumferința mantalei. Îmbinarea între capetele
a două sectoare alăturate ale unui inel trebuie să fie astfel realizată încât momentul de inerție al
îmbinării să nu fie mai mic decât momentul de inerție al inelului de rigidizare. De asemenea,
orice elemente fixate la manta, în dreptul unei într eruperi a inelului de rigidizare, trebuie să
asigure pe porțiunea de întrerupere un moment de inerție cel puțin egal cu cel al inelului.
Inelele de rigidizare pot fi amplasate la exterior sau la interior și trebuie să asigure
contactul cu mantaua. Asamblar ea inelelor de rigidizare la manta trebuie să fie efectuată prin
sudură continuă sau întreruptă. Se admite și asamblarea prin nituire, însă numai în cazuri
justificate tehnic prin documentația de execuție. Nituirea nu se admite în cazul recipientelor
supus e coroziunii . În cazul asamblării la interior, inelele de rigidizare pot să nu fie sudate la
manta, cu condiția ajustării acestora la suprafața interioară a mantalei, pentru realizarea unui
contact strâns pe toată circumferința și asigurării lor împotriva deplasării față de poziția inițială .

3.5 Guri de vizitare

Gurile de v izitare se monteaz ă pe recipiente sau pe compartimente ale acestora cu
scopul examin ării vizuale, cur ățire sau sp ălare a spa țiului interior, precum și pentru montarea
unor dispozitive interioare. Se poate renun ța la gurile de verificare în cazul în care recipientul
are dimensiuni mici, capac demontabil, sau racorduri, func ționale care s ă asigure o exa minare
interioar ă ușoară, precum și în cazul în care recipientul con ține fluide necorosive sau care nu
produc depuneri. Normele în vigoare prevăd urm ătoarele tipuri și dimensiuni de guri de verificare:
guri de examinare vizual ă – vizoare ; guri de min ă, pentru introducerea m âinii operatorului cu o
lamp ă; guri de cap, pentru introducerea simultan ă a capului și a unui bra ț cu o lamp ă; guri de
vizitare, care permit intrarea și ieșirea unui om .

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 31

Fig .3.2. Gură de vizitare

Alegerea suporturilor laterale : Suporturile se aleg în funcție de greutatea pe care o pot
prelua. Pentru aceasta este necesar a cunoaște greutatea totală a recipientului, care se determină
cu relația :
𝐺𝑡=𝐺𝑐+𝐺𝑙𝑟+𝐹𝑠+𝐹𝑧+𝐹𝑣+𝐹𝑠𝑢𝑝𝑙 [N] (3.24)

▪ Gc- greutatea constructivă, determinată cu relația:
▪ Gc=G corp+G flanse+G fund+G capac+G racord [N]
▪ Gfund- greutatea fundului recipientului, [N]
▪ Gcapac- greutatea capacului, [N]
▪ Gracord- greutatea tuturor racordurilor, [N]
▪ Glr- greutatea lichidului din recipient, [N]
Recipientele verticale se montează su spendate sau rezemate. Recipientele suspendate se
reazemă fie continuu pe un inel de rezemare, fie direct pe un număr determinat de suporturi
laterale. In mod obișnuit se utilizează 2…4 suporturi laterale. Pentru aparate foarte mari se poate
recurge și l a 8 suporturi. Suportul este caracterizat de greutatea pe care o poate prelua. In cazul
în care grosimea peretelui recipientului este relativ mică, pentru a evita pierderea locală a
stabilității corpului recipientului sau o stare de tensiuni nefavorabilă, între suport și peretele
recipientului se interpune o placă de întărire, de grosime egală cu grosimea peretelui pe care se
aplică. Placa de întărire se execută din același material cu cel al recipientului pe care se sudează.
In general, suporturile latera le se execută din oțel carbon, oțel slab aliat sau oțel aliat, după caz.
Rezemarea pe fundul recipientului se poate face direct, pe 3, 4 sau 6 suporturi, continuu pe inel
sau pe o virolă suport. Suporturile picior se asamblează direct pe fundul recipientu lui sau prin
intermediul unei plăci de întărire.
Suporturile picior tubulare cu placă de întărire pot fi utilizate pentru sarcini cuprinse
între 15 și 200 kN. Suporturile picior din plăci sudate pot fi utilizate pentru sarcini de la 4 la
250 kN .

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 32
Calculul de rezistență al îmbinării cu flanșe : flanșele sunt elemente constructive ce
realizeaz ă îmbin ări demontabile intre corpul recipientului și capacul său, între racordurile de
recipient și conductele de transport ale fluidelor, între diferitele tronsoane ce compun
conductele. Ele au forma unor discuri prin care trec șuruburile de strângere, prezentand o
suprafa ță de etanșare plană sau profilat ă pe care se monteaz ă garnitura. Forma flanșelor este
divers ă depinz ând de presiunea de lucru, temperatura și fluidul de etanșat.
La calculul îmbinărilor cu flanșe se vor avea în vedere următoarele:
a) condițiile de strângere, care caracterizează solicitările ce apar în elementele îmbinării
cu flanșe (șuruburi, garnit ură, flanșă) în momentul strângerii șuruburilor la montaj pentru
atingerea presiunii specifice de strângere q a garniturii; aceste condiții sunt caracterizate de
existența unor presiuni egale (atmosferică) atât în interiorul, cât și în exteriorul îmbinăril or cu
flanșe și de temperatura mediului ambiant; temperatura mediului ambiant este reflectată în
calcul de valorile , convențional considerate pentru o temperatură de montare de 20°C;
b) condițiile de exploatare, care caracterizează solicitările care apar în elementele
îmbinării cu flanșe în timpul exploatării; solicitările țin seama de existenta unei presiuni pe
partea concavă (interioară) mai mari decât cea de pe partea convexă (exterioară) și a unei
temperaturi diferite de cea de montare; în cazul unor î mbinări cu flanșe la care condițiile de
exploatare nu diferă de cele de montare, calculul îmbinării se rezumă la calculul pentru
condițiile de strângere;
c) zona de etanșare, care este zona în care există un contact simultan al garniturii pe
ambele fețe de etanșare; este delimitată de diametrele Dec și Dic și are lățimea Bo; în calcul se ia
în considerare o lățime eficace, b, mai mică decât Bo;
d) calculele se vor efectua utilizând dimensiunile corectate ale flanșei, prin luarea în
considerare a adaosului pentru condițiile de exploatare c.
1)valoarea b 0
Se efectuează determinând și verificând următoarele:
-In cazul : 𝑏0>6,3 𝑚𝑚
b=2,52 √𝑏0; 𝐷3=𝐷𝑒𝑐−2ℎ
-In cazul: : 𝑏0>6,3 𝑚𝑚
b=b 0 ; D3=𝐷𝑒𝑐+𝐷𝑖𝑐
2
▪ b0- lățimea de referin ță a garniturii, în mm
▪ b- lățimea eficace de calcul a garniturii, în mm
▪ D3- diametrul cercului pe care este repatizat ă reacțiunea garniturii, în cm
▪ Dec-diametrul de contact simultan exterior al garniturii, în cm

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 33
▪ Dic-diametrul de contact simultan interior al garniturii, în cm;
2) valorile forțelor care acționează asupra îmbinării:
F8=ℼ×D3bq
FG=2ℼ×D3b×m×pc
F=ℼ
4×𝐷32×pc
▪ pc-presiunea de calcul pentru flanșă, în MPa;
▪ q-presiunea de strângere specifică a garniturii;
▪ m-coeficientul specific garniturii
La dimensionarea șuruburilor și a garniturii, aria minimă necesară a secțiunilor transversale
ale șuruburilor, Anec, trebuie să satisfacă următoarele cerințe:
a) să prevină pierderea etanșeității în timpul exploatării, în care:
𝐴𝑒𝑓≥𝐴0
b) să realizeze strângerea garniturii cu o presiune specifică, q, în condițiile de strângere, în
care:
𝐴𝑒𝑓≥𝐴𝑞
În același timp, aria efectivă, A ef, nu trebuie să depășească o anumită valoare limită, în
caz contrar existând pericolul strivirii garniturii în timpul strângerii. Această condiție este
exprimată analitic prin: B 0≥ B min. Pentru satisfacerea acestei condiții se vor modifica fie A ef, fie
B0.
Dispozitive de siguranță contra depășirii presiunii : dispozitivele de siguranță servesc la
protecția recipientelor sau a compartimentelor acestora împotriva creșterii presiunii peste cea
maximă admisibilă de lucru. Dispozitivele respective sau elemente ale acestora lucrează sau se
distrug automat, deschizând un orificiu de evacuare atunci când p resiunea atinge valoarea la
care dispozitivele au fost reglate sau calculate.
Materialele utilizate pentru construirea dispozitivelor de siguranță trebuie să fie
corespunzătoare presiunii, temperaturii și mediului cu care intră în contact.
➢ Calculul ariei t otale a secțiunilor șuruburilor necesare
a. asigurarea strângerii garniturii cu presiunea de strivire (la montaj)

𝐴𝑔=𝐹𝑞
𝑓𝑎𝑠20 [𝑚𝑚2] ;𝑓𝑎𝑠20=𝑅𝑐20
𝑐𝑠𝑠; (3.25)

𝑅𝑐20=510 𝑀𝑃𝑎

𝑐𝑠𝑠=2.3 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛 ță

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 34
𝑓𝑎𝑠20=510 𝑀𝑃𝑎
2.3=221 .73

𝐴𝑔=10879 𝑁
221 .73 𝑀𝑃𝑎=49.06 𝑚𝑚2

b. prevenirea pierderii etanșeității în timpul exploatării
𝐴0=𝐹𝑡
𝑓𝑎𝑠𝑡 [𝑚𝑚2] unde, 𝑓𝑎𝑠𝑡=𝑅𝑐𝑡
𝑐𝑠𝑠[𝑀𝑃𝑎 ] (3.26)

𝑓𝑎𝑠𝑡=200 𝑀𝑃𝑎
2.3=86,95 Mpa

𝐴0=940995 .03 N
56.96 𝑀𝑃𝑎=16520 .28 𝑚𝑚2

➢ Aria necesară se calculează cu relația:

𝐴𝑛𝑒𝑐=max ∙(𝐴𝑔;𝐴0)[𝑚𝑚2] (3.27)

𝐴𝑛𝑒𝑐=16520 .28 𝑚𝑚2

➢ Aria totală efectivă a secțiunilor șuruburilor este:
𝐴𝑒𝑓=𝜋∙𝑑12
4∙𝑛[𝑚𝑚2] (3.28)
▪ n – numărul șuruburilor din asamblare
▪ 𝑑12=diametrul interior al filetului din tabelul urmator

Tabelul 3.16 . Diametrul interior al filetului

𝐴𝑒𝑓=𝜋∙20.7522
4∙64=21646 .60 𝑚𝑚2

Se consideră că șuruburile sunt corespunzătoare dacă este îndeplinită condiția :
𝐴𝑒𝑓≥𝐴𝑛𝑒𝑐

21646 .60 𝑚𝑚2 ≥ 16520 .28 𝑚𝑚2 Se verifica !

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 35
3.6 Supape de siguranță

Fig.3.3. Supapă de siguran ță

Supapele de siguranță se recomandă pentru situații în care suprapresiunea crește lent.
Supapele de siguranță au o anumită inerție în funcționare, motiv pentru care ele oferă doar o
protecție parțială a recipientului în cazul creșterii bruște a suprapresiunii. Supapele de siguranță
pot fi cu arc sau cu contragreutăți. Supapele cu arc au inerție mai mică decât cele cu
contragreutate. Pres iunea maximă a mediului înaintea supapei de siguranță se admite a fi cu
10% mai mare decât presiunea de lucru maximă, admisă a recipientului. Supapele de siguranță
nu asigură întotdeauna etanșeitate deplină, îndeosebi datorită corodării elementelor compone nte
(scaun, supapă etc). Supapele se proiectează, execută și încearcă conform prescripțiilor tehnice
C 37 -83 ISCIR.
Se admite folosirea supapelor de siguranță cu pârghie și contragreutate sau cu arc, atât
cu acționare directă, cât și cu acționare indirectă . Supapele de siguranță trebuie să fie astfel
reglate încât să înceapă să se deschidă la presiunea maximă admisibilă de lucru sau la o presiune
inferioară, dacă aceasta este impusă de procesul tehnologic.
La stabilirea capacității de evacuare a supapelor de siguranță se va ține seama de
următoarele:
a) fiecare recipient sau compartiment sub presiune trebuie să fie protejat cu cel puțin un
dispozitiv de siguranță împotriva creșterii presiunii.
b) capacitatea de evacuare a unei supape de siguranță se determină cu una din relațiile:
o pentru gaze și vapori:

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 36
𝐺𝑀=1,61α, ψmax .A.√𝑝+1
𝑉 (3.29)
o pentru lichide
𝐺𝑀=1,61×α×A×√(𝑝−𝑝𝑐)∗⅄ (3.30)

Relațiile sunt valabile în ipoteza (p c+1)≤(𝑝+1)𝛽𝑐𝑟
Notațiile din relații reprezintă:
▪ GM – capacitatea de evacuare, în kg/h;
▪ A – aria secțiunii minime de scurgere (evacuare), în mm2;
▪ α – coeficientul de scurgere al supapei;
▪ Ψmax – coeficient de destindere adiabatică a mediului de lucru;
▪ p – presiunea maximă a mediului înaintea supapei de siguranță, în bar;
▪ p = 1,1 pm, unde: pm – presiunea maximă admisibilă de lucru a recipientului, în bar;
▪ pc – contrapresiunea (presiunea din conducta de evacuare), în bar;
▪ V – volumul specific al mediului de l ucru la „p” și „t”, în m3/kg;
▪ T – temperatura mediului de lucru înainte de intrarea în supapa de siguranță, în °C;
▪ γ – densitatea mediului de lucru la „p” și „t”, în kg/m3;
▪ βcr – raportul critic al presiunilor, calculat cu relația:
𝛽𝑐𝑟=(2
𝑘+1)1
𝑘−1
▪ k – exponent adiabatic
ψmax=(2
𝑘+1)1
𝑘−1*√𝑘
𝑘+1
Conducte de evacuare : dispozitivele de siguranță trebuie să fie prevăzute cu conducte
de evacuare a fluidului, conduse în locuri în care să nu prezinte pericol pentru persoane și
mediul înconjurător.
Conductele de evacuare trebuie să fie astfel dimensionate încât la evacuarea fluidului să
nu se creeze o contrapresiune după dispozitiv care să micșoreze capacitatea de evacuare a
acestuia sau să influențeze mărimea tensiunilor de deschidere și închidere (în cazul s upapelor
de siguranță). Fluidele letale vor fi făcute inofensive înainte de a fi evacuate.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 37

Fig.3.4. Prezentarea calcului in programul Mathcad

− Dimensionarea arcului elicoidal de compresiune
Forța de deschidere a supapei la presiunea din recipient, 𝐹𝑛 , se determină cu relația:

𝐹𝑛=𝜋∙𝐷𝑛2
4×𝑝𝑖 [𝑁], (3.31)

𝐹𝑛=𝜋∙322𝑚𝑚
4∙0.5𝑀𝑃𝑎

𝐹𝑛=402 .12 𝑁

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 38

Unde:
▪ 𝐷𝑛2 – diametrul nominal al supapei, mm;
▪ 𝑝𝑖-presiunea interioară din recipient, MPa.
– Indicele arcului, I, se allege în funcție de modul de înfășurare al arcului, astfelȘ
– Pentru arcuri înfășurate la cald 4≤𝑖≤16,
– pentru arcuri înfășurate la rece 4≤𝑖≤10.
Se alege i=8.
− Diametrul sârmei de arc, d, se determină cu relația:
𝑑=√8∙K∙Fn∙i
π∙τat,[𝑚𝑚 ] (3.32)
𝑑=√8∙1.2∙402 .12N ∙8
π∙540 𝑀𝑃𝑎
d=4.3mm
Se allege 4.5 m ărime standardizată.

Unde: K -coeficientul de formă al arcului, având expresia:K=1+1.6/i;
K=1+0.2=1.2
τat’tensiunea admisibilă la torsiune,MPa( τat=0.5∙𝜎𝑟);
𝜎𝑟=1080 𝑀𝑝𝑎
τat=0.5∙1080 =540 𝑀𝑝𝑎
– Diametrul mediu al spirei Dmse determină cu relația :
𝐷𝑚=i∙𝑑;

𝐷𝑚=8∙4.5𝑚𝑚 =36𝑚𝑚

– Diametrul exterior al spirei: D=𝐷𝑚+𝑑 [𝑚𝑚 ];

D=36𝑚𝑚 +4.5=40.5𝑚𝑚

– Diametrul interior al spirei: 𝐷𝑖=𝐷𝑚−𝑑 [𝑚𝑚 ];

𝐷𝑖=36𝑚𝑚 −4.5𝑚𝑚 =31.5𝑚𝑚

– Pasul spirelor active în stare liberă ,t, se determină din condiția;
Dm
4+0.2≤t≤2
3∙Dm[mm ] (3.33)
36𝑚𝑚
4+0.2≤t≤2
3∙36mm
9,2𝑚𝑚 ≤t≤24mm

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 39
t=9.2

– Săgeata arcului, 𝑓𝑛 se determină cu relația:
fn=8
G∙Dm3∙n
d4∙Fn[mm ], (3.34)
fn=8
79000∙363∙8
4.54∙402 .12 N
fn=37.06 mm

Unde n=6…10 și reprezintă numărul de spire active.Aceasta se allege astfel încât (n+1)(t -d)
să fie mai mare decât suma săgeții arcului sub sarcină și cursa ventilului.
G = (78.000…80.000) MPa – modulul de elasticitate transversal.
G=79.000Mpa;
n=8.
– Numărul total de spire : nt=n+nr
nt=8+1.6=9.6

Unde: nr=1.5 pentru n≤7 si nr=1.5…3.5 pentru n>7.
– Inalțimea arcului la blocare : 𝐻𝑏=𝑛𝑡∙𝑑;

𝐻𝑏=9.6∙4.5=43.2

– Inălțimea arcului in stare liberă 𝐻𝑡 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎 𝑐𝑢 𝑟𝑒𝑙𝑎 ț𝑖𝑎:
𝐻𝑡=𝑡∙𝑛+(𝑛𝑟−0.5)∙𝑑 [mm ] (3.35)
𝐻𝑡=9.2∙8+(1.6−0.5)∙4.5𝑚𝑚 =336 .15 𝑚𝑚
– Sageata arcului de blocare:
fb=Ht−Hb[mm ]
fb=125 .05∙52.44=72.61 mm
– Unghiul de inclinare spirei:
𝑎0=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔𝑡
𝜋∙𝐷𝑚 (3.36)
𝑎0=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔9.2𝑚𝑚
𝜋∙36𝑚𝑚=4.65
– Constanta arcului :
𝑐=𝐹𝑛
𝑓𝑛
𝑐=402 .12 𝑁
37.06𝑚𝑚=10.85

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 40

– Cursa ventilului :
𝐻𝑣=(0.1…0.5)∙𝐷𝑛[𝑚𝑚 ];
𝐻𝑣=0.4∙32𝑚𝑚 =12.8𝑚𝑚

– Diamtrul de asezare a ventilului , 𝐷1, se determina cu relatia:

D1=Dn2
4∙Hv,[mm ] (3.37)

D1=322𝑚𝑚
4∙12.8mm=20𝑚𝑚

➢ Aparate de măsurare și control
Întreținerea separatorului se execut ă prin revizii periodice, care au caracter lunar și o
dată la 12 luni, efectuate de personal autorizat. Verific ările lunare urm ăresc starea leg ăturilor,
a conductelor precum și starea în ansamblu a separatorului, dar și a func ționării corecte a
componentelor evacu ării automate. O mare aten ție se va da st ării apar atelor indicatoare
(indicator de nivel magnetic, manometre diferen țiale, termometru, manometru).
La rezervoare, lucr ările de întreținere tehnic ă se execut ă periodic în func ție de fluidele
depozitate în acestea și constau în: Aburirea rezervorului cu aburi de joas ă presiune; Aerisirea
rezervorului; Curățirea depunerilor dup ă fiecare desc ărcare a lichidului care a fost depozitat;
Spălarea rezervorului cu jet de ap ă și aburi; Revopsirea rezervorului cu substan țe anticorozive;
Controlul vizual: începe cu partea inferioar ă a rezervorului verific ându-se cu aten ție
sudurile tablelor ce formeaz ă fundul rezervorului precum și sudarea de îmbinare a fundului cu
partea cilindric ă. Sudurile și tablele nu trebuie s ă prezinte fisuri sau coroziuni pronun țate. Dac ă
se observ ă porțiuni de tabl ă corodate sau fisurate, acestea se recondi ționeaz ă sau se înlocuiesc.
Controlul sistemului de încălzire a ștuțurilor de intrare și ieșire și al gurii de vizitare de
la partea inferioar ă: dacă rezervorul are dimensiuni mari, se monteaz ă o schel ă în interior pentru
a se putea controla partea cilindric ă.
Verificarea etan șeității: se face îndeosebi la rezervoarele foarte mari precum și la
rezervoarele cu fund plat, a șezate direct pe funda ție deoar ece cel mai greu se depisteaz ă
neetanșeitățile la fundul rezervorului. Dac ă depistarea neetan șeităților nu se poate face vizual
se efectueaz ă o prob ă hidraulic ă. În acest caz , obligatoriu se produc urmatoarele faze: se ridic ă
întregul rezervor la circa 1 m fa ță de locul de montare calandu -se la aceast ă înaltime pe supor ți

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 41
de rezisten ță; se introduce ap ă sau alte lichide penetrante p ână se acoper ă capacul inferior; dup ă
depistarea și remedierea neet anșeității, se repet ă proba. Calibrarea rezervorulu i: se realizeaz ă
pentru stabilirea echivalen ței între înălțime și volum și se execut ă mai ales la modific ările
structurale ale rezervorului.
Cele mai întâlnite defec țiuni la rezervoare sunt fisurile. Remedierea acestora se face în
funcție de tipul fisurii, astfel: fisurile nep ătrunse se d ălțuiesc p ână la ad âncimea maxim ă a
fisurii, se taie marginile fisurii la 50 -60 grade apoi se sudeaz ă; fisurile înguste p ătrunse se
dălțuiesc pe toat ă lungimea sau se taie cu flac ără oxiacetilenic ă. Ultima metod ă are o calitate
mai bun ă deoarece exclude deformarea ma șinilor.
La intrarea in separator jetul de gaze este dirijat în zona coalescerului unde are loc o
prim ă separare mai ad âncă gravita țional ă. Fluxul de gaze este dirijat apoi s ă străbată zona
demisterului, unde se realizeaz ă a doua faz ă de separare, fiind re ținute particulele lichide mici,
aceast ă zonă funcționând ca un re ținător de cea ță. Gradul se separare poate ajunge pana la 98%
la particulele mai mari de 10 µm. Impurit ățiile lichide dar și cele solide re ținute in procesul de
separare , vor fi colectate la partea inferioar ă a separatorului , evacuarea lor f ăcându-se automat
sau manual în func ție de dotar ea separatorului. La construirea, repararea, instalarea, verificarea
și exploatarea instala țiilor mecanice sub presiune și de ridicat vor fi respectate prevederile
prescriptiilor tehnice ale I nspectiei de Stat Pentru Controlul Cazanelor , Recipientelor Sub
Presiune Și Instalatiilor De Ridicat (ISCIR). Instala țiile mecanice sub presiune vor fi prev ăzute
cu dispozitivele de siguran ță și aparatele de m ăsură și control necesare, verificate metrologic
care s ă permit ă exploatarea acestora în condi ții de securitate a muncii.
Materialele folosite pentru construirea și repararea instala țiilor mecanice sub presiune
și de ridicat vor corespunde, în privin ța condi țiilor tehnice, regulilor pentru verificarea calit ății,
marc ării și livr ării, prescrip țiilor tehnice ale ISCIR, precum și standardelor în vigoare.
Procesele tehnologice, inclusiv opera țiile de control ce trebuie respectate la construirea
și repararea instala țiilor mecanice sub presiune și de ridicat, vor fi pre cizate în proiectele
respective care vor fi avizate ISCIR. Recipientele, buteliile transportabile și conductele prin
care se transport ă fluide sub presiune se vor vopsi în culorile conven ționale pentru fluidele pe
care le con țin sau le transport ă conform p revederilor din instruc țiunile tehnice de specialitate și
din standardele în vigoare.
Amplasarea instala țiilor mecanice sub presiune sau a instala țiilor de ridicat se va face în
conformitate cu prevederile normelor de protec ție a muncii corespunz ător speci ficului
activit ății locurilor de munc ă respective și cu prevederile privind proiectarea și executarea
construc țiilor din punct de vedere al prevenirii incendiilor. Personalul de deservire sau
manevrare a instala țiilor mecanice sub presiune sau de ridicat trebuie s ă aibă pregătirea

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 42
corespunz ătoare și să fie instruit în acest scop și autorizat pentru fiecare tip de instala ție, în
conformitate cu prevederile prescrip țiilor tehnice specifice instala ției. De asemenea, personalul
numit, prin decizie de a ngajator, pentru supravegherea tehnic ă și verificarea instala țiilor trebuie
autorizat de ISCIR.
Manometre : fiecare recipient sau compartiment sub presiune trebuie să fie prevăzut cu
cel puțin un manometru, în stare bună de funcționare. Manometrul trebuie să fie montat prin
intermediul unui robinet cu trei căi.
În funcție de condițiile de lucru sau de proprietățile fluidului, manometrul poate fi
prevăzut cu tub sifon, tampoane de ulei sau alte dispozitive care să -l protejeze de acțiunea
directă a me diului din recipient. Pentru a putea verifica și înlocui aceste dispozitive, se poate
admite ca între ele și recipient să se monteze un robinet de închidere cu condiția ca în timpul
funcționării acesta să fie sigilat în poziția „deschis”. Diametrul interio r al tubului sifon sau al
tubului de legătură trebuie să fie minim 12 mm.

Fig.3.5. Manometru

Manometrul va fi astfel montat încât să fie satisfăcute următoarele condiții: să fie cât
mai ferit de căldura radiată; să fie protejat împotriva înghețului; să fie asigurat împotriva
vibrațiilor; cadranul să fie bine iluminat, vizibil și așezat într -un plan paralel cu planul de lucru
al recipientului, dacă înălțimea de la pardoseală până la locul de montare a manometrului este
mai mică de 4 m; pent ru înălțimi mai mari de 4 m, cadranul manometrului va fi înclinat astfel
încât raza vizuală să cadă perpendicular pe fața manometrului (unghiul de înclinare maxim este
de 30o). Manometrul trebuie să prezinte o vizibilitate bună atunci când este montat pe r ecipient .
Indicatoarele de nivel sunt obligatorii la următoarele recipiente sub presiune: recipiente
care conțin lichide și sunt încălzite cu flacără sau gaze de ardere; recipiente care conțin gaze
lichefiate sau dizolvate; la aceste recipiente, pe indicat oare se va trasa cu un semn roșu nivelul

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 43
maxim admis, cu excepția indicatoarelor digitate unde în imediata apropiere se va inscripționa
cu vopsea de culoare roșie nivelul admis.
Pentru indicarea nivelului din recipient se pot folosi: indicatoare de nivel cu tub de sticlă;
indicatoare de nivel cu sticlă plană; ferestre de observație cu sticlă (vizoare); indicatoare de
nivel magnetice; indicatoare de nivel cu transmitere la distanță. Aparate pentru măsurarea
temperaturii : recipientele sau compartimente le sub presiune încadrate în procese tehnologice
care trebuie să se desfășoare la temperaturi controlate se prevăd obligatoriu cu aparate pentru
măsurarea temperaturilor.
Pentru măsurarea temperaturii fluidului din recipient se pot folosi: termometre cu ti jă;
termocupluri; pirometre; aparate înregistratoare. Termocuplurile, cu excepția celor montate
direct, vor fi utilizate împreună cu aparatele indicatoare corespunzătoare: milivoltmetre,
potențiometre electronice etc.
Aparatele indicatoare și înregistratoa re, cu excepția termometrelor montate direct pe
recipient, trebuie să fie montate pe panouri fixe, asigurate împotriva vibrațiilor.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 44
Capitolul 4 . Modelarea separatorului în programul Solid Works

SolidWorks este un program de proiectare asistat ă de calculator in domeniul mecanic.
Are la baz ă un model geometric 3D parametrizat. Este utilizat de c ătre suden ți, proiectan ți,
ingineri, și alte categorii profesionale pentru a realiza m odele geometrice 3D pentru piese și
ansambluri. De asemenea cu ajutorul lui se poate realiza și documenta ție tehnic ă 2D complet ă
pentru produsele proiectate. Modelele SolidWors sunt constituite din piese, ansambluri, desene.
În SolidWorks piesele, ansamblur ile și documentele de tip desen sunt toate interconectate.
Modelul SolidWorks este compus din dintr -un solid 3D dintr -un document de tip piesă
sau ansamblu. Caracteristicile/Optiunile SolidWorks sunt accesibile fie din cadrul unei schițe
2D sau 3D. Utiliza torul poate importa o schiță 2D sau 3D sau o poate crea în SolidWorks.
Caracteristici/Opțiuni . Forme individuale create de instrumente specifice schițelor:
linii, cercuri, dreptunghiuri etc. care în combinație definesc o piesă. Caracteristicile/opțiunile
pot fi adăugate/atașate atât pieselor cât și ansamblurilor. Unele caracteristici își au originea în
schițe altele precum “shell” sau “filet” sunt create atunci când utilizatorul selectează
instrumentul corespunzător sau comanda din meniu și definește dimens iunile și caracteristicile
dorite.
Schița de bază . Prima schiță a unei piese se numește “schița de bază”. Schița de bază
reprezintă fundamentul pentru modelul 3D. Aceasta se realizează în 2D într -un plan prestabilit:
frontal, vertical sau lateral dreapta sau într -un plan special definit. De asemenea se poate
importa o suprafață sau un solid. Într -o schiță 3D entitățile schiței există într -un spațiu 3D.
Entitățile schiței nu necesită realționarea cu un anumit plan al schiței.
Asociativitatea . Un mod el SolidWorks este complet asociativ. Asociativitatea între
piese, sub -ansamble, ansamble și desene asigură că schimbările încorporate într -un document
sau desen sunt automat sincronizate cu celelalte documente sau vederi cu care sunt
interconectate.
Desen e. În această categorie se pot realiza desene 2D sau 3D ale pieselor sau
ansamblurilor proiectate. Piesele, ansamblurile si desenele sunt documente interconectate.
Acest fapt înseamnă că orice modificare incorporată în piesă sau ansamblu se va regăsi în
documentul “desen”. Un desen este format în general din mai multe vederi ale unuui model.
Vederile pot fi realizate având la bază alte vederi și nu un model, spre exemplu vederea în
secțiune este realizată având la bază vederea principală.
Constrângeri/restr icții; SolidWorks identifică numeroase constrângeri/restricții.
Constrângerile/restricțiile sunt relații geometrice de tipul : Perpendicular, orizontal, paralel,

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 45
vertical, coincident, concentric etc. Se pot aplic a ecuații pentru a stabili relații matematic e între
parametri și pentru a păstra ideea de bază a proiectului.

4.1 Modelarea elementelor componente

Fig.4.1. Recipient Fig.4.2 Picior

4.2 Realizarea ansamblului
Asamblarea este partea final ă a procesului de fabrica ție, care const ă în totalitatea
opera țiilor de reunire într-o anumit ă succesiune, a unor piese prelucrate anterior în scopul de a
obține un produs finit care s ă corespund ă integral condi țiilor tehnice și func ționale impuse.
Func ționarea corespunz ătoare a ma șinilor, mecanismelor si aparatelor depinde numai
de exactitatea și calitatea prelucr ării pieselor în componente și de corectitudinea mont ării
acestora. O ma șină incorect asamblat ă va conduce la un consum sporit de energie in
funcționare; in acelasi timp, ea nu va asigura precizia și nici calitatea ce se vor prelucra in ea.
In mod obișnuit, termenul asamblare este cel care defineste in mod corect activitatea de reunire
a mai multor piese intr -un ansamblu.
Procesul tehnologic de asamblare a unui mecanism, aparat sau a unei ma șini cupri nde o
succesiune logic ă de opera ții, care urm ăresc a șezarea și fixarea pieselor în pozi ții determinate,
astfel încât să asigure o func ționare normal ă a lor. Așezarea și fixarea pieselor se pot realiza
direct f ără a modifica forma sau dimensiunea pieselor a samblate, sau prin efectuarea unor
ajust ări, regl ări sau select ări (sort ări).
Elementele component e ale procesului tehnologic de asamblare corespund prin analogie
cu cele ale procesului tehnologic de prelucrare mecanica. Ele sunt opera ția, faza și mânuire a.
Opera țiile și fazele de asamblare în cursul proiect ării procesului tehnologic de asamblare se
înscriu în planul de operație. Opera ția de asamblare reprezint ă totalitatea interven țiilor

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 46
muncitorului montator sau echipei de montator, asupra produsulu i în curs de asamblare,
efectuate f ără întrerupere la acela și loc de munc ă.
In cadrul opera ției de asamblare se execut ă un num ăr oarecare de îmbin ări (unirea a
doua piese vecine). Produsul final se compune dintr -o serie de piese asamblate intr -o anumit ă
succesiune pentru a îndeplini un anumit rol func țional. Piesa reprezint ă element ul de baz ă al
asambl ării, caracterizat ă prin aceea c ă este executat ă dintr -un singur material fara utilizare de
îmbin ări demontabile sau nedemontabile. Completul este c ea mai simpl ă unitate de asamblare
și este format din dou ă sau mai multe piese, îmbinate între ele prin intermediul unei piese de
bază. Piesa de baz ă este organul de ma șină de la care începe opera ția de asamblare, av ând rolul
de a reuni toate piesele între ele și de a fixa pozi ția lor reciproc ă. Subansamblul este unitatea de
asamblare constituit ă din mai multe piese, precum și din unul sau mai multe component e,
reunite între ele printr -o pies ă de baz ă. Ansamblul este u nitatea de asamblare compus ă din mai
multe piese component e unite între ele printr -o pies ă de baz ă.
Ansamblul general are în componen ța sa piese complexe, su bansambluri și ansambluri,
unite între ele printr -o pies ă de baz ă sau o unitate de asamblare. Ansamblul general constituie,
de obicei, produsul final.

Fig.4.3 Ansamblu separator

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 47

Fig.4. 4. Realizarea studiului privind rezistența separatorului la presiune interioara în programul
SolidWorks

Fig.4.5. Separator discretizat cu elemente finite

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 48

Fig.4.6.Studiul de tip buckling în programul SolidWorks

Fig.4.7. Studiul privind factorul de siguranță

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 49

Solid Works Simulation este un program ce con ține instrumente de proiectare, testare și
simulare în timp real (produsul este supus la acelea și condi ții pe care le va suporta in via ța
reala), fapt ce conduce la accelerarea procesului de proiectare, cre șterea calit ății produselor
proiectate și productivit ății, în acela și timp cu sc ăderea costurilor cu testarea prototipurilor
înainte de a trece la procesul de fabricație.

4.3 Calcul costurilor de realizare a ansamblului -modulul SolidWorks Costing

Modulul de estimare a costurilor, denumit SOLIDWORKS Costing, oferă posibilitatea
efectuării unui calcul de estimare a costurilor de producție atât pentru piese cât și pentru piese
multicorp și ansambluri, prin automatizarea procesului de estimare a costurilor și de calculație
a prețurilor.
Instrumentul SOLIDWORKS Costing se adresează: proiectanților: pot compara
modelele astfel încât pot fi luate decizii bazate pe costuri încă din primele etape ale proiectării.
Fabricanților: oferă calculații de preț exacte pe baza materialelor, proceselor și a altor costuri
asociate procesului de fabricație al pieselor.
SOLIDWORKS Costing interpretează geometria în modul în care va fi prelucrată, nu în
modul în care a fost modelată. Operațiile așa cum apar în Costing Manager sunt diferite de
operațiile așa cum apar în FeatureManager Design Tree în SolidWorks . Instrumentul Costing
oferă șabloane care asociază operațiile de fabricare cu costurile lor. Șabloanele includ informații
despre costurile materialelor, costurile de prelucrare și costurile mâinii de lucru.
După ce recunoașterea operațiilor de fabricare este completă, instrumentul Costing
clasifică fiecare operație de fabricație (de exemplu: trasee de tăiere, îndoiri, găuriri și operații
de frezare) și aplică informațiile corespunzătoare din șablon pentru a estima costurile specifice
de producție pentru operațiile respective.
În final, pe baza acestor costuri, este calculat și afișat un cost unitar total.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 50

Fig .4.8. Realizarea costurilor mantalei și gurii de vizitare în programul Solid Works

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 51

Fig.4.9.Realizarea costurilor in programul Solid Works

Fig.4. 10. Costul separatorului

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 52
Capitolul 5. Simularea funcționării buclelor de reglare la separator

Simularea poate fi găsită în faza de proiectare. Are un rol decisiv în realizarea unui produs
de calitate. Păstrarea raportului calitate/preț în limite convenabile atât producătorului cât și
beneficiarului a impus reducerea cheltuielilor de producție fără a face rabat de la calitate. Pentru
reducerea prețului de cost s -a intervenit pe trei căi principale în procesul de dezvoltare a unui
produs: proiectare, fabricare, marketing.
Ca urmare a promovării aplicațiilor CAE, și CAD, s -a ajuns la proiectarea, simularea și
evaluarea electronică a produselor. Ei bine, folosirea acestui tip de aplicații a redus costurile
deoarece utilizarea materialelor este minimă. LMS AMESim este un mediu de simulare , cu
anumite trăsături caracteristice tuturor programelor de simulare, dar și cu trăsături proprii care
particularizează și îl propulsează pe scara opțiunilor celor care folosesc simularea ca instrument
de lucru. El lărgește mult sfera posibilităților de t ranspunere în mediu virtual a sistemelor
mecanice, electrice și hidraulice.
În LMS AMESim există aplicații pentru sistemul de frânare, pentru componente hidraulice,
pentru echipamente de ridicare (controlată), sisteme de răcire a motorului, tubulatură de
evacuare, injecție mecanică și electronică, direcție, rulare, ungere. Orice aplicație dintre acestea
poate fi simulată în parametrii predefiniți în cadrul programului sau cu orice alți parametri
definiți în mod rezonabil de către utilizator.
LMS AMESim ofer ă o gamă variată de direcții în care se poate conduce procesul de
simulare. Deși aplicațiile implicite ale soft -ului sunt totuși limitate, se crede că posibilitățile de
simulare cu ajutorul lui sunt foarte generoase și largi. Se pot modela noi elemente, se pot
asambla și construi noi sisteme, după cum se pot adăuga sau scoate anumite funcții.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 53

Fig.5.1 .Realizarea modelului Amesim

Fig.5.2. Varia ția presiunii și debitului în timp

În fig.5.1. este prezentat modelul Amesim compus dintr -un recipient, o supap ă de siguran ță,
un acumulator iar Q este debitul de intrare . Când presiunea cre ște în separator peste 6 bar i, se
deschide automat supapa de siguran ță pentru reglarea presiunii din separator.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 54
În fig 5.2. este reprezentat debitul care se descarc ă într-un anumit interval de timp și
presiunea la care se deschide supapa. O dat ă cu atingerea presiunii de deschidere se poate
observa cum debitul începe s ă creasc ă până la debitul suportat de supap ă. Putem alege diferite
dimensiuni ale supapei pentru reglarea mai rapida a presiunii.

Fig.5.3 . Variația presiunii și debitului în timp

Tabelul 5.1 . Elemente componente
Elemente componente Simbol
Supapă

Recipient

Acumulator

Cameră pneumatică

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 55
Concluzie

În primul capitol al lucr ării este prezentat ă o introducere cu privire la strucura sistemelor de
colectare a petrolului. Este prezentat rolul separatorului și elementele componente ale acestuia,
clasificarea tipurilor de separatoare din punct de vedere constructiv , din punct de vedere al
numărului de faze separate și problemele opera ționale care pot sa apar ă.
În capitolul al doilea al proiectului este pezenta tă proiectarea tehnologic ă a separatorului
unde este urmarit ă viteza de separare, timpul de re ținere și stabili rea principalel or dimensiuni
ale separatorului.
În capitolul al treilea este prezentat calculul pentru proiectarea mecanic ă a separatorului :
alegerea materialul ui, calculul grosim ii mantalei, capacelor, racordurilor, guri de vizitare și
supape de siguran ță.
În capitolul patru ,,Modelarea separatorului în programul Solid Works” au fost realizate
elementele componente ale separatorului , ansamblul , studii in care am eviden țiat solicit ările
care apar, dup ă care cu ajutorul SolidWorks costing am realizat un cost apr oximativ al
picioarelor si mantalei dup ă întregului ansamblu.
In capitolul cinci cu ajutorul programului LMS Amesim a fost realizat ă Simularea
funcționării buclelor de reglare la separator, alcătuirea modelului în LMS Amesim , simularea
funcționării sistemului de menținere a nivelului de lichid , simularea funcționării sistemului de
evacuare a gazelor .

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 56
Bibliografie

1. MOCANU Ștefan, ELEMENTE DE MODELARE 3D ALE UNEI STRUCTURI CU
SIMETRIE DE REVOLUȚIE, Matrix Rom , Bucuresti, 2018 .
2. Jinescu, V.V.,Calculul și Construcția Utilajului Chimic, Petrochimic și de Rafinării,
vol.1, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2003 .
3. Jinescu, V.V., Tratat de Termomecanică, vol.1, Editura AGIR, București, 2011.
4. Lambrescu I., Modelare geometrică 3D, Noțiuni introductive, Editura Universității
Petrol -Gaze din Ploiești, 2013.
5. Gavril Axinti, Acționări hidraulice și pneumatic, Dinamica echipamentelor și sistemelor,
Editura Tehnica -Info, Chișinău, 2008;
6. John E. Matsson, An introduct ion to SolidWorks flow simulation, SDC Publications,
2013;
7. George Stănescu, Alexandru Pavel, Dănuț Mandalopol, Utilaj Chimic și petrochimic,
Volumul 1, Editura Dobrogea, Constanța, 2007
8. Viorel Nicolae, Utilaje statice petrochimice și de rafinărie, Editura Universității Petrol
Gaze din Ploiești, 2007
9. Ioan Tudor, Bazele proiectării tehnologiei de fabricație, Editura Universității din
Ploiești, 2001
10. Alin Stancioiu, Tratamente termice și materiale speciale, Editura Academică Brâncuși –
Târgu Jiu, 2010
11. Alexandru Pavel, Gheorghe Zecheru, Dumitru Dobrinescu, Alexandru Puiu Anghel, Ion
Voicu, Rezervoare si gazometre sferice, Editura Ilex, Bucuresti, 2004
12. Gheorghe Zecheru, Tehnologia construcției și mentenanța utilajelor de transport si
depozitare, Ploiești 2015

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 57
Anexe

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 58

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 59

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 60

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 61

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Mocanu Cristian Gabriel
Ploiești 2019 62