Studiul sistemelor de protecție la suprapresiune ale recipientelor cu [602700]

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
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

PROIECT DE DIPLOMĂ

TEMA : Studiul sistemelor de protecție la suprapresiune ale recipientelor cu
proiectarea unei supape de descărcare montată pe un separator

PLOIEȘTI
2019
Vizat
Facultatea I.M.E.
(semnătura și ștampila) Aprobat,
Director de departament,
Prof. univ. dr. ing. Nae
Ion
Conducător științi fic:
Conf. univ. dr. ing. Pană
Ion
Absolvent: [anonimizat]/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 2

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA: INGINERIE MECANICĂ SI ELECTRICĂ
DOMENIUL: INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII: LICENȚĂ
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: 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 INIȚALE PENTRU PROIECTUL DE DIPLOMĂ
Proiectul a fost dat student: [anonimizat]/student: [anonimizat]: Dumitrache Paul Bogdan

1) Tema proiectului: Studiul sistemelor de protecție la suprapresiune ale recipientelor cu proiectarea unei
supape de des cărcare montată pe un separator
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 c are vor fi dezvoltate: Considerații generale referitoare la sistemele de
protecție la suprapresiune, Proiectarea tehnologică a supapei, Proiectarea mecanică a supapei,
Modelarea supapei în programul SolidWorks, Simularea funcțion ării sistemului de protecți e prin
supapa de descărcare în programul LMS Amesim.

7) Enumerarea materialului grafic (acolo unde este cazul): Proiectarea e lemente lor componente ale supapei de
siguranță si ansamblul său.

8) Consultații pentru proiect, cu indicarea părților din proiect care necesită consu ltarea: -săptămânal .
Utilizarea programelor: SolidWorks, Mathcad, AmeSim.

Conducător științific: Student(ă)
Conf. dr. ing. mat. Pană Ion Dumitrache Paul Bogdan
Semnătura: Semnătura:

F 271.13/Ed.3 Fișier SMQ/Formulare

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 3

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA: INGINERIE MECANICĂ SI
ELECTRICĂ
DOMENIUL: INGINERIE MECANICĂ
PROGRAMUL DE STUDII: LIC ENȚĂ
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: IF

APRECIERE
Privind activitatea absolventului: Dumitrache Paul Bogdan
în elaborarea proiectului de diplomă cu tema:
Studiul sistemelor de protecție la suprapresiune ale recipientelor cu proiectarea unei supape de
descărc are montată pe un separator

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 Core ctitudinea 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 existent e, produse informatice noi sau adaptate, utile în aplicațiile
inginerești) Bine
6 Capacitate de sinteză și abilități de studiu individual Bine
CALIFICATIV FINAL Bine
Calificativele pot fi: nesatisfăcător/satisfăcător/bine /foarte bine /excelent .

Com entarii privind calitatea proiectului:

Studentul are cunoștiințe foarte bune în programul SolidWorks și a
modelat componentele și ansamblul supapei de siguranță.
Calculele au fost făcute în programul Mathcad pentru simplificarea modului d e redactare.
______________________________________________________________________________
__________________ ____________________________________________________________
________________________________________________________________________

Data: 07.20 19

Conducător științific
Conf. univ. dr. ing. P ană Ion

F 271.13/Ed.3 Fișier SMQ/Formulare

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 4
Cuprins

Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 5
1. Conside rații generale referitoare la sistemele de protecție la suprapresiune ………………………….. … 6
1.1. Montarea dispozitivelor de siguranță ………………………….. ………………………….. …………………….. 7
1.2. Supape de protecție la suprapresiune ………………………….. ………………………….. ……………………. 9
1.3. Membrane de protecție ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 10
1.4. Armături, conducte și izo lații ale rezervoarelor și conductelor ………………………….. …………….. 12
1.5. Probleme operaționale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 14
1.5.1. Scheme de montaj ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 14
2. Proiectarea tehnologică a supapei ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 17
2.1. Presiune de deschidere / rupere ………………………….. ………………………….. ………………………….. 18
2.2. Controlul presiunii de deschidere a supapei ………………………….. ………………………….. ………….. 21
2.2.1. Indicatoare de nivel ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 23
3. Proiectarea mecanică a supapei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 25
3.1. Diametrul de curgere prin supap ă ………………………….. ………………………….. ……………………….. 25
3.2. Calculul arcului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 27
4. Modelarea supapei în programul So lidWorks ………………………….. ………………………….. ………………. 31
4.1. Modelarea elementelor componente ………………………….. ………………………….. …………………… 32
4.2. Realizarea ansamblului ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 36
4.3. Calculul costurilor în Solidworks Costing ………………………….. ………………………….. ………………. 39
5. Simularea funcționării sistemului de protecție prin supapa de descărcare în programul LMS
Amesim ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 44
5.1. Alcătuirea modelului sistemului tehnologic ………………………….. ………………………….. …………… 45
5.2. Simularea funcționării sistemului de protecție ………………………….. ………………………….. ………. 46
Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 47
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 48
Anexe ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 49

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 5
Introducere

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 presiunea atinge valoarea la care dispozitivele au fost reglate sau calculate.
Dispozitivele de siguranță trebuie să fie montate direct pe recipient sau pe
compartimentele pe care le protejează, pe cât posibil la partea superioară.
Supapele de siguranță trebuie să fie astfel reglate încât să înceapă să se deschidă la
presiunea maximă admisibilă de lucru sau la o presiune inferi oară, dacă aceasta este impusă de
procesul tehnologic.
Supapele de siguranță se recomandă pentru situații în care suprapresiunea crește lent.
Ele 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 contragreută ți. Supapele de siguranță nu asigură întotdeauna etanșeitate deplină, îndeosebi
datorită corodării elementelor componente.
Conform temei de proiectare, document ația cuprinde proiectarea supapei de siguranță
cu elementele componente și simularea funcționari i la presiunea dorită în vederea rezistenței
pereților.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 6
1. Considera ții generale referitoare la sistemele de protec ție la
suprapresiune

Fiecare r ecipient sau compartiment sub presiune trebuie să fie protejat cu cel puțin un
dispozitiv de siguranță împotriva creșterii presiunii. Numărul și capacitatea de evacuare ale
dispozitivelor de siguranță trebuie să fie astfel alese încât să excludă posibilita tea creșterii
presiunii în recipient cu mai mult de 10% față de presiunea maxim ă admisibilă de lucru. În
cazul recipientelor a căror presiune maximă admisibilă de lucru este până la 0,3 MPa (3 bar)
inclusiv, creșterea presiunii nu trebuie să fie mai mare d e 0,05 MPa (0,5 bar).
Montarea sistemelor de siguranță nu este obligatorie dacă este exclusă posibilitatea
creșterii presiunii din recipient, datorită unor reacții chimice sau încălzirii, în următoarele
cazuri:
• dacă presiunea maximă admisibilă de lucru a r ecipientului este egală cu sau mai mare
decât presiunea sursei de alimentare, cu condiția ca sursa respectivă să fie prevăzută cu
dispozitive de siguranță;
• dacă sursa de alimentare a recipientului este o pompă centrifugă sau un compresor
centrifugal, cu c ondiția ca presiunea maximă pe partea de refu lare, la turația maximă,
să fie cel mult egală cu presiunea maximă admisibilă de lucru a recipientului.
Sistemele de protecție servesc la siguranța recipientelor sau a compartimentelor acestora
împotriva creșter ii presiunii peste cea maximă admisibilă de l ucru. Sistemele respective sau
elemente ale acestora lucrează sau se distrug automat, deschizând un orificiu de evacuare atunci
când presiunea atinge valoarea la care dispozitivele au fost reglate sau calculate.
Montarea sistemelor de siguranță nu este obligatorie la recipientele care se transportă
pe vehicule de cale ferată sau rutiere.În cazul în care într -un recipient pot apărea scăderi de
presiune sub valoarea pres iunii atmosferice și recipientul nu este calc ulat pentru astfel de
condiții, acesta trebui e să fie prevăzut cu dispozitiv pentru limitarea depresiunii. Sistemele de
protecț ie la suprapresiune construite, introduse pe piață și puse în funcțiune conform
reglementărilor în vigoare la data realizării lor pot fi reparate, întreținute și exploatate c onform
prevederilor prezentei prescripții tehnice. Prevederile prezentei prescripții tehnice nu se aplică
la dispozitivele de siguranță din componența obiectivelor nu cleare.
Pentru funcționarea în condiții de si guranță, deținătorii/utilizatorii asi gură regimul de
supraveghere de către operatori RSVTI numiți în funcție de numărul și complexitatea
instalațiilor/echipamentelor. Operator RSVTI – se ocup ă cu monitorizarea tuturor inst alațiilor
care funcționează sub in cidenta ISCIR.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 7

Fig. 1.1. Recipiente sub presiune

1.1 . Montarea dispozitivelor de siguranță

Prin „dispozitive de siguran ță“ se înțeleg „supape de siguran ță și membrane de rupere ”, care se
clasifică astfel:
o supape de siguranță cu acțiune directă: supape de siguranță cu arc, supape de siguranță
cu greutate axială , supape de siguranță cu pârghie și contragreutate;
o supape de siguranță cu acțiune indirectă: supape de siguranță pilotate , supape de
siguranță cu impuls;
o supape de siguranță cu acțiune mixtă: supape de siguranță directe cu arc și cu acționare
de la distanță , supape de siguranță cu arc și încărcare suplimentară;
o membrane de rupere având următoarele tipuri constructive: membrană bombată
convențional tensionată , membrană bombată cu șanțuri sau rizuri (precrestate
tensionate) , membrană bombată invers (de colaps) , membrană bombată invers (de
colaps) cu șanțuri sau rizuri , membrană multistrat.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 8

Fig. 1.2 . Supapă de protecție cu arc

Utilizarea dispozitivelor de siguranță se efectuează în conformitate cu i nstrucțiunile
proprii de utilizare, precum și cu respectarea instrucțiuni lor de utilizare ale instalației protejate.
Se admite utilizarea dispozitivelor de siguranță care sunt însoțite de declarația de conformitate
și documentația tehnică elaborate de prod ucător. Dispozitivele de siguranță trebuie să fie
montate direct pe recipientele sau pe compartimentele pe care le protejează, pe cât posibil la
partea sup erioară. Acestea trebuie să fie astfel amplasate încât să fie protejate împotriva
deteriorărilor posi bile din exterior și ușor accesibile pentru deservire și verificare.
În cazuri speciale, când natura fluidului sau construcția recipientului nu permit mon tarea
dispozitivelor de siguranță direct pe recipient, acestea pot fi montate pe racorduri speciale s au
pe conducte de alimentare, cu condiția ca între dispozitivele de siguranță și recipient să nu exis te
organe de închidere, iar pierderea de presiune într e recipient și dispozitivul de siguranță, când
dispozitivul este complet deschis, să nu fie mai mare de 1% din presiunea de reglare. Diametrul
interior al racordului pe care se montează dispozitivul de siguranță trebuie să fie cel puțin egal
cu diametrul s caunului ventilului dispozitivului. Recipientele pentru depozitarea propanului,
propilenei, butanului , butilenei și a altor gaze petroliere lichefiate vor fi dotate cu câte două
supape de siguranță, una în funcțiune și cealaltă de rezervă.
Dacă pe recipient se montează două dispozitive de siguranță, din care unul de lucru, iar
al doilea de rezervă, se adm ite montarea lor prin intermediul unui robinet de comutare, care să
asigure în mod obligatoriu conectarea unu ia din dispozitivele de siguranță cu s pațiul sub
presiune când cel de -al doilea este deconectat (izolat). Fiecare din aceste dispozitive trebuie să
fie calculate pentru capacitatea totală de evacuare.
Recipientele care prin proiect sunt prevăzute să funcționeze legate între ele printr -un
sistem de conducte, fără organe de închidere care să poată izola recipientele unul de altul în

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 9
timpul funcționării , pot fi considerate ca alcătuind un singur recipient. În această situație, se vor
monta una sau mai multe su pape de siguranță, care să fie dimensi onate, amplasate și reglate
astfel încât să nu poată fi depășită presiunea maximă admisibilă de lucru a fiecă rui recipient.
Schimbătoarele de căldură sau recipientele similare prevăzute cu organe de închidere pe
intrările și ieșirile fluidelor vor fi prev ăzute cu supape de siguranță sau cu alte dispozitive de
siguranță capabile să preia dilatarea fluidelor din c ompartimentul de răcire, fluide care se pot
încălzi în cazul izolării acestor compartimente.

1.2. Supape de protecție la suprapresiune

Se admite folosirea supapelor de protecție cu pârghie și contragreutate sau cu arc, atât
cu acționare directă, cât și c u acționare indirectă. Pe recipientele mobile și pe cele supuse
vibrațiilor nu se vor monta supape de siguranță cu pârghie și contragreutate.
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. Supapele de siguranță trebuie să lucr eze lin sau cu deschidere bruscă, fără
înțepeniri și fără vibrații dăunătoare care pot deteriora supapa de siguranță sau instalați a.
Ventilul trebuie să se deschidă și să se mențină la cursa de descărcare (hd) și, de asemenea, să
se închidă etanș, fără băt ăi pe scaun sau pe opritor.
Supapa de blocare a agentulut termic numită pe scurt SBA se utilizează la schimbătoare
de caldură pent ru gaze naturale cu scopul evitării creș terii presiunii si pătrunderii de gaze în
circuitul de apă al instala ției de încălzire. Supapa de blocare SBA este o supapă de siguran ță
comandată, formată dintr -o supapă principală normal deschisă si o supapă pilot normal închisă.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 10

Fig. 1.3 . Desen de execu ție a supapei de blocare a agentului termic

Compon ente: 1 -corp de protec ție supapă; 2 -dop filetat; 3 -supapă pilot; 4 -piston; 5 -arc;
6-cilindru; 7 -taler supapă; 8 -corp supapă; 9 -piuliță; 10 -prezon.

1.3. Membrane de protecție

Dispozitivele de siguranță cu elemente care se distrug pot fi utilizate pentru protejarea
recip ientelor împotriva creșterii presiunii, în conformitate cu prevederile prezentei prescripții
tehnice. Principalele tipuri de element e care se dist rug sunt: membrane le de rupere, bombate
sau plane, capsulele de rupere, barele de rupere, barele de flambaj.
Membranele de rupere se pot folosi pentru protecția recipientelor împotriva creșterii
presiunii, în locul supapelor de siguranță sau în combinație cu acestea, atunci când datorită
sursei de presiune, fluidului din interior și naturii pr ocesului tehnologic nu este posibilă
utilizarea su papelor de siguranță, și anume: dacă presiunea din recipient poate crește brusc, ca
urmare a unor r eacții chimice , dacă este posibilă o îngroșare, cristalizarea sau formarea unor
depuneri aderente ale fluid ului din interior , dacă supapele de siguranță nu pot asigura o
etanșeitate suficientă, existând astfel posibilitatea depășirii limitelor admisibile pentru
impurificare a atmosferei unor locuri de muncă, pierderii unor fluide valoroase sau producerii
avariil or și accidentelor datorită scurgerii unor fluide inflamabile sau explozive , dacă fluidul
din recipient are o acțiune puternic corozivă asupra supapei de siguranță.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 11
Membranele de rupere la care, în urma transportului, manipulării sau depozitării
neglijente, au apărut cute, proeminențe, deformații vizibile, zgârieturi sau alte deteriorări
mecanice nu vor fi admise pentru utilizare. Se va acorda o atenție deosebită respec tării cu
strictețe a sensului de circulație marcat pe inelele (holderele) de fixare și, de asemenea, montării
corecte a membranei în dispozitivul de siguranță .
Dispozitivele de siguranță trebuie să fie montate direct pe recipient sau pe
compartimentele pe care le protejează, pe cât posibil la partea superioară. Aces tea trebuie să fie
astfel amplasate încât să fie protejate împotriva deteriorărilor posibile din exterior și ușor
accesibile pentru verificare și înlocuire. În cazuri speciale, când natura fluid ului sau construcția
sistemului (aparat, recipient etc.) nu permite montarea dispozitivului de siguranță direct pe
sistem, acesta se poate monta pe racorduri speciale sau pe conducte de alimentare, cu condiția
ca între sistemul protejat și dispozitivul de siguranță să nu existe armături de închidere.
În cazuri speciale, se poate admite montarea unui robinet de închidere pe conducta dintre
sistemul protejat și dispozitivul de siguranță cu condiția ca, atât timp cât sistemul se află în
funcțiune, robinetul să fie blocat și sigilat pe poziția „deschis”. La montarea unei membrane de
rupere trebuie să se asigure posibilitatea reținerii fragmentelor de membrană după rupere. Dacă
membrana de rupere se montează între o supapă de siguranță și sistemul protejat, se vor avea
în vedere următoarel e: presiunea de rupere a memb ranei nu trebuie să depăș easc ă presiunea
maximă admisibilă de lucru din sistem (recipient sub presiune, aparat), la temperatura
maximăde lucru , secțiunea de scurgere rezultată după ruperea membranei trebuie să fie cel
puțin egală cu secțiunea de scurgere a racordului supapei de siguranță , ruperea membranei nu
trebuie să afecteze în nici un fel funcționarea supapei de siguranță .
Racordurile prin intermediul cărora se face conectarea dispozitivelor de siguranță la
utilajele tehnologice protejate trebuie să fie consolidate și rigidizate. Dispozitivele de siguranță
trebuie să fie prevăzute cu conducte de evacuare a fluidului, conduse în locuri în care să nu
prezinte pericol pentru oameni, animale și mediul înconjurăt or. Conductele de evacuare trebuie
să fie astfel dimensionate încât la evacuarea fluidului să nu se creeze o contrapresiune după
dispozitivul de siguranță care să micșoreze capacitatea de evacuare a acestora. Fluidele letale
vor fi făcute inofens ive înainte de a fi evacuate.
Conductele de evacuare nu sunt obligatorii în cazurile în care fluidele respective nu sunt
periculoase. Pe conductele de evacuare ale dispozitivelor de siguranță este interzisă montarea
unor elemente de închidere. În cazul în care conductele de evacuare sunt conduse la un colector
comun (de exemplu: la liniile de golire rapidă sau la linia de faclă), se pot monta elemente de
închidere pe conductele respective înainte de intrarea în colectorul comun, pentru
preîntâmpinarea accidentelor care pot avea loc la instalațiile oprite și legate la rețeaua în

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 12
funcțiune. În aceste cazuri, elementele de închidere vor fi blocate și sigilate în poziția „deschis ”
pentru instalațiile în funcțiune și în poziția „închis ” pentru instalațiile oprit e.
Conductele de evacuare, suporturile și ancorele acestora trebuie să fie astfel construite
încât să poată rezista în condiții de siguranță deplină la solicitările statice și dinamice ce pot
rezulta în timpul evacu ării fluidului.
Montarea dispozitivelor de siguranță se va face în conformitate cu documentația tehnică
de însoțire a echipamentului sub presiune pe care îl deservește. Autorizarea în funcț ionare a
instalației/echipamentului sub presiune în conformitate cu prevederile prescripț iilor tehnice
specifice include și autorizarea în funcționare a dispozitivelor de siguranță pe care le deservesc .

Fig. 1.4 . Membr ană de rupere

1.4. Armături, conducte și izolaț ii ale rezervoarelor și conductelor

Armaturile sunt dispozitive care se monteaza de -a lungul conductelor, aparatelor pentru
rezervoarele cu lichid sub presiune și pe cele cu abur sau cu mediu gazos sub presiune.
Armătura este destinat ă pentru reglarea debitului și a presiunii mediului pentr u inversarea
sensului sau a direc ției de mi șcare a mediul ui în sistem pentru indicarea și reglarea nivelului
lichidului și pentru evacuarea lichidului sau a gazului.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 13
In func ție de destina ție arm ăturile pot fi: armături de distribu ție: se folosesc pentru
decuplarea unor por țiuni și decuplarea simultan ă a altor po rțiuni de conducte care schimb ă
direc ția de circula ție a mediului , armături de reglaj: se folosesc pentru men ținerea unei anumite
valoari a presiunii, debitului și a temperaturii , armături de dozare: se folosesc pentru reducerea
presiunii mediului , armături de siguran ță: se folosesc pentru evitarea cre șterii presiunii ,
mediului pentru o anumit ă valoare stabilit ă, armături de avarie: intrerup instantaneu si automat
accesul mediului in por țiunea de instala ție avariat ă, armături de evacuare a condensului: s ervesc
la evacuarea condensului din conducte și aparate și separarea acestuia de abur.
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 încon jurător.
Conductele de evacuare trebuie să fie astfel dimensionate în cât 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 în chidere (în cazul supapelor de
siguranță). Fluidele letale vor fi făc ute inofensive înainte de a fi evacuate.
Pe conductele de evacuare ale dispozitivelor de siguranță nu se admite montarea unor
organe de închidere. În cazul în care conductele de evacuare sunt conduse la un colector comun
(de exemplu: la liniile de golire rapidă sau la linia de faclă), se pot monta organe de închidere
pe conductele respective înainte de intrarea în c olectorul comun, pentru a preîntâmpina
accidentele ce ar putea avea loc la instalațiile oprite și legate la rețeaua în funcțiune. În aceste
cazuri, organele de închidere vor fi blocate și sigilate în poziția „deschis” pentru instalațiile în
funcțiune și în poziția „închis” pentru instalațiile oprite.
Dacă pe conducta de evacuare a dispozitivului de siguranță se montează amortizoare,
influența lor trebuie să fie luată în considerare la determinarea capacității de evacuare și la
reglarea dispozitivului de sig uranță. Conductele de evacuare trebuie să fie protejate împotriva
acumulări i de condensat, formării de dopuri cu mediu solidificat, înghețării etc., astfel încât să
nu fie redusă capacitatea de evacuare a acestora.
La dimensionarea conductelor de evacuare care deservesc două sau mai multe
dispozitive de siguranță ce pot declanșa simultan trebuie să se ia în considerare suma secțiunilor
libere ale racordurilor de evacuare ale dispozitivelor respective, precum și contrapresiunea care
se poate forma în conduc tă. Conductele de evacuare, suporții și ancorajele lor trebuie să fie
astfe l construite încât să poată rezista în condiții de siguranță deplină la solicitările statice și
dinamice care pot rezulta în timpul evacuării fluidului.
In 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 mar e pentru a satisface parametrii din ce în ce mai ridicați ai ins talațiilor, cu grosimi

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 14
cât mai reduse ale pereților elementelor sub presiune. Pentru recipiente sub presiune ce lucrează
la temperaturi ridicate este necesar să fie gar antate proprietățile mecanice la aceste temperaturi.
In cazul temperaturilor de lucru sc ăzute (mai mici de -50 C) este necesară garantarea limitei de
curgere și a tenacităț ii la aceste temperaturi.

Fig. 1.5 . Conducte de evacuare

1.5. Probleme operaționale

Numărul și capacitatea de evacuare ale dispozitivelor de siguranță trebuie să fie astfel
alese încât să excludă posibilitatea creșterii presiunii în recipient cu mai mult de 10% față de
presiunea maximă admisibilă de lucru.

1.5.1. Scheme de montaj

Alegerea separatoarelor de hidrocarburi se face pe considerente tehnice iar acestea
trebuie s ă realizeze și să asigure pe întreaga durat ă de utilizare, urm ătoarele cerin țe: rezisten ță
și stabilitate , siguran ță in exploatare , siguran ță la foc, igiena, s ănătatea oamenilor, refacerea și

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 15
protec ția mediului , izola ție termic ă, hidrofug ă și economie de energie , protecția împotriva
zgomotului.

Fig. 1.6 . Separator trifazic

În parcurile de separatoare, țițeiul se separă de gaze sub acțiunea micșorării vitezei de
curgere a amestecului, a gravitației și/sau a forțelor centrifuge. După separare, faza gazoasă
evacuată pe la partea superioară a separatorului sunt măsurate și transferate , după caz, direct la
aparatele de utilizare (gaze sărace) sau către instalațiile de degazolinare (gaze bogate). Faza
lichidă, alcătuită din țiței, emulsii și apă este direcționată către rezervoarele de stocare și mai
departe la instalațiile de tratare situate în parcul central din schelele de producție, alături de
stația centrală de pompare, de încălzire, de spumanți etc.
Există mai multe tipuri de separatoare din punct de vedere constructiv, ele pot fi:
verticale, orizontale sau sferice , sau ținând seama de eficiența separării bifazice destinate
separării gazelor de faza lichidă (țiței, emulsii și apă) și trifazice destinate separării celor trei
faze (țiței, apă, gaze).
Elementele componente : recipientele sub presiune sunt realizate în general laminate din
oțel carbon sau oțel aliat. Un recipient sub presiune, în c azul cel mai general, este construit din:
o recipientul propriu -zis compus din: mantaua, fundurile (capacele), racordul de
încărcare, racordul de tras (golire), gură de vizitare, racordul pentru man ometru,
racordul pentru supapa de siguranță, racordul pentru indicatorul de nivel, sistemul de
susținere (suporturile) etc.;
o echipamentul obligatoriu constituit din: supapa de siguranță, manometrul (eventual și
termometru), indicatorul de nivel, placa de t imbru;
o echipamentul int erior 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;

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 16
o construcții de deser vire (în general met alice) pentru crearea condițiilor optime de
exploatare și întreținere a recipientului compuse din podețe, scări, dispozitive de
ridicare .
Mantaua cilindrică a recipientelor este realizată, în general, din virole sudate cap la cap.
Virol ele 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.

Fig. 1.7. Circula ția gazului prin separator

La intrarea în separator jetul de gaze este dirijat in zona coalescerului unde are loc o
prim ă separare mai adanc ă gravita țional. Fluxul de gaze este dirijat apoi s ă străbată zona
demisterului, unde se realizeaz ă a doua faz ă de separare, fi ind re ținute particulele lichide mici,
aceast ă zonă funcționând ca un re ținător de cea ță. Gradul de separare poate ajunge p ână la 98%
la particulele mai mari de 10 µm. Impurit ățile lichide d ar și cele solide re ținute în procesul de
separare, vor fi colecta te la partea inferioar ă a separatorului, evacuarea lor f ăcându-se automat
sau manual in func ție de dotarea separatorului.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 17
2. Proiectarea tehnologică a supapei

Supapele de siguranță reprezintă un sistem prezent în toate instalațiile, pentru că în
timpul funcționării acestora, este posibil să apară situații în care este necesară evacuarea rapidă
a unui anumit debit de fuid sau gaz în scopul evitării creșterii în timp a presiu nii din interiorul
instalației.

Fig. 2.1 . Desenul de execu ție al supape i de sigu ranță cu arc
Componente:
1. corp; 2. scaun ; 3. ventil; 4. ghidaj tijă ; 5. manetă ; 6. tijă; 7. arc reglare ; 8. carcasă ; 9. șurub
reglare ; 10. c apac; 11. c amă.

Supapele de siguranță vor fi supuse periodic unei revizii tehnice odată cu instalația sau,
dacă condițiile de lucru o cer , la perioade mai scurte conform instrucțiunilor tehnice de
exploatare a instalației și ori de câte ori se constată funcționări necores punzătoare (neetanșeități
ale ventilului sau alte deficiențe). Revizia tehnică se va face într -un atelier specializat prevăzut
cu stand autorizat de Iscir-Inspect pentru verificarea supapelor de siguranță, sub supravegherea
personalului autorizat de Iscir-Inspect în acest sens.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 18
La revizia tehnică, supapa de siguranță se demontează și se curăță. Se e xaminează
piesele pentru a se constata eventualele uzuri. Piesele uzate vor fi înlocuite cu piese de schimb
similare cu cele utilizate la execuția supapelor de siguranță noi. După efectuarea reviziei
tehnice, supapele de siguranță vor fi resigilate. Lucrăr ile de revizie tehnică a supapelor de
siguranță vor fi efectuate numai de către agenți economici autorizați de Iscir-Inspect în acest
sens.

2.1. Presiune de deschidere / rupere

În cazul în care sunt necesare mai multe supape de siguranță pentru evacuare a rapidă a
mediului, se admite ca numai una dintre supape să fie reglată , celelalte putând fi reglate pentru
a se deschide la o presiune egală cu 1,05 ori presiunea maximă admisibilă de lucru a
recipientului.
La stabilirea capacității de evacuare a supapel or de siguranță se va ține seama de
numărul și capacitatea de evacuare. Capacitatea de evacuare a unei supape de siguranță se
determină cu una din relațiil e:
a) pentru gaze și vapori:
GM=1,61×α×Ψmax ×A×√p+1
V; 2.1
b) pentru lichide:
GM=1,61×α×A×√(p−pc)×γ. 2.2
Notațiile din relații reprezintă:
GM – capacitatea de evacuare, în kg/h;
A – aria secțiunii mi nime de scurgere (eva cuare), în mm2;
α – coeficientul de scurgere al supapei;
Ψmax – coeficient de destindere adiabatică a mediului de lucru;
p – presiunea m aximă a mediului înaintea supapei de siguranță, în bar;
p = 1,1 pm, unde: pm – presiunea maximă admisibilă de luc ru a recipientului, în bar;
pc – contrapresiunea (presiunea din conducta de evacuare), în bar;
V – volumul specific al mediului de lucru la „p” și „t”, în m3/kg;
γ – densitatea mediului de lucru la „p” și „t”, în kg/m3;

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 19
Valorile pentru Ψmax sunt menționate în tabelul 2.1.
Tabel 2.1. Valori Ψ
max
Denumirea K 𝛽𝑐𝑟 Ψ
max
Gaze și vapori
supraîncălziți Acetilenă 1,26 0,553 0,468
Azot 1,40 0,530 0,484
Gaz de iluminat 1,36 0,536 0,480
Metan 1,32 0,543 0,476
Aer 1,40 0,530 0,484
Abur supraîncălzit din apă 1,30 0,546 0,473
Oxigen 1,40 0,530 0,484
Oxid de carbon 1,40 0,530 0,484
Hidrogen 1,41 0,529 0,485
Vapori saturaț i
uscați Amoniac 1,31 0,544 0,474
Butan și izobutan 1,11 0,582 0,446
Clor 1,34 0,539 0,478
Acid clorhidric 1,40 0,530 0,484
Amestec difenilic 1,05 0,596 0,437
Bioxid de carbon 1,30 0,546 0,473
Etan 1,20 0,546 0,459
Etilenă 1,25 0,555 0,466
Abur din apă 1,135 0,577 0,450
Propan 1,14 0,576 0,451

Pentru alte medii, în afara celor din tabel, avem relația:
Ψmax =(2
k+1)1
k−1√k
k+1. 2.3
Pentru alegerea supapelor de siguranță, se pot utiliza și valorile debitelor (capacităților)
de evacuare ale supapelor garantate de producător.
Supapa de siguranță cu arc cu deschidere bruscă este o armătură cu acționare automată,
având rol ul de a împiedica depăsirea presiunii maxime admisibile de lucru în recipien te sau
instalații sub presiune. Func ționarea automată a supapelor de siguran ță cu arc se reali zează prin
echilibrul for ței de apăsare rea lizată de arc pe ventil.
Presiunea de deschidere este aleasă în funcție de presiunea maximă admisă în instalație.
Diametrul racordului la ieșire este mai mare pentru a favoriza descărcarea puterii cerute. La
scăderea presiunii, se obține acțiunea inversă, având drept consecință închiderea supapei în
cadrul toleranțelor impuse.
Suprapresiune de descărcare <10%

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 20
Debitul total de descărcare al supapei trebuie să se obțină la valori de presiune:
Ps < 1,1 · P 2.4
Această caracteristică, împreună cu domeniul special de valori de tarare, permite să se
utilizez e de supapa corectă în funcție de valoarea de presiune maximă de funcționare a
instalației sau a generatorului.
Marja de închidere <20%
Supapa trebuie să se închidă între valori de presiune:
Pr > 0,8 · P 2.5
Această caracteristică permite să se limiteze la minim pierderea de gaz din instalație, în
cazul deschiderii supapei.
În funcție de performanțe, supapele de siguranță se clasifică în supape de siguranță de
uz general și în supape de siguranță de înaltă performanță. Supapele de siguranță de înaltă
performanță sunt destinate numai pentru gaze și vapori și sunt special concepute având eventual
mai multe posibilit ăți de reglare. Supapele de siguranță cu acțiune indirectă se încadrează de
regulă în categoria supapelor de siguranță de înaltă performanță.
În cazuri motivate tehnic, se pot admite și alte tipuri de supape de siguranță cu condiț ia
ca soluțiile constructi ve stabilite de proiectant să fie avizate de factorii interesați . Prestațiile
supapei sunt garantate și în cazul deteriorării sau spargerii membranei.

Fig. 2.2 . Modul de deschidere al supapei

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 21
Înainte de instalarea unei supape de siguranță este necesar să se execute o dimensionare
corectă conform normativului în vigoare pentru aplicațiile specifice. Supapele de siguranță pot
fi montate în poziție verticală sau orizontală, nu răsturna te.
În acest mod se evită ca depunerile de impurități să prejudicieze funcționarea corectă.
Materialele utilizate pentru construirea dispozitivelor de siguranță trebuie să fie
corespunzătoare presiunii, temperaturii și mediului cu care intră în co ntact. Pentru const ruirea
elementelor care la acționarea dispozitivului de siguranță se deformează sau se rup (bare de
flambaj, bare de rupere, membrane de rupere), materialele folosite trebuie să fie omogene și să
păstreze în condițiile de lucru stabilitatea pro prietăților (caracteristicile mecanice, compoziția
chimică, structura, stabilitatea la coroziune) și, de asemenea, să nu producă scântei în cazul
utilizării dispozitivelor de siguranță la recipientele care conțin fluide inflamabile sau cu pericol
de exploz ie.
Supapele de siguranță (STAS 11148 -80) 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 b ruște a
suprapresiunii. Supapele de siguranță pot fi cu arc sau cu contragreutăți. Supapele cu arc au
inerție mai mică decât cele cu contragreutate. Presiunea maximă a mediului înaintea supapei de
siguranță se admite a fi cu 10% mai mare decât presiunea de lucru maximă, admisă a
recipientului. In consecință, ele se reglează astfel încât să se deschidă la cel mult 1,1 p.
Supapele de siguranță nu asigură întotdeauna etanșeitate deplină, îndeosebi datorită
corodării elementelor componente (scaun, supapă etc). Supa pele se proiectează, execută și
încearcă conform prescripțiilor tehnice.

2.2. Controlul presiunii de deschidere a supapei

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. Diametrul de ieșire mărit minimalizează infuența diminuării capacității
de descărcare sau variației comportamentului la deschidere sau închidere datorită efectului
prezenței țevilor de dirija re.
Supapele de siguranță sunt dimensionate în funcție de volumul vasului de acumulare. În
funcție de condițiile de lucru sau de proprietățile fluidului, manometrul poate fi prevăzut cu tub
sifon, tampoane de ulei sau alte dispoziti ve care să -l protejeze d e acțiunea directă a mediului
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

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 22
fie sigilat în poziția „deschis”. Diametrul interior al tubului sifon sau al tubului de legătură
trebuie să fie minim 12 mm.
În cazul în care mai multe recipiente fac parte dintr -o mașină sau formează un grup
comun (de exemplu: în cadrul unor instalații tehnol ogice) și sunt alimentate dintr -o singură
sursă de presiune, se admite ca acestea să fie prevăzute cu unul sau mai multe manometre în
următoarele condiții:
o pe conducta principală de alimentare se va monta un manometru cât mai aproape de
recipiente;
o în ca drul instalației se vor prevedea, după caz, manometrele necesare care să asigure
verificarea în orice moment a presiunii în recipient;
o fiecare recipient să fie prevăzut cu racord care să permită montarea unui manometru.
Manometrul este un instrument de măsură folosit pentru măsurarea presiunilor absolute
sau a suprapresiunilor fizice (în raport cu presiunea atmosferică ) din spații închise
(recipiente, cazane , instalații industriale alimentare/ chimice/petrolier e etc.).
Manometrele cu lichid pot , constructiv , măsura presiunea pe dou ă căi și , deci, ele se
împart în două mari clase:
a) manometre cu măsurare directă a presiunii, adică a forței pe unitate de suprafață ;
b) manometre cu măsurare indirectă a presiunii, folosind pentru asta efecte secundare
ale presiunilor fizice.
Manometrele cu masurare direct ă se folosesc (constructiv) pentru măsurarea efectului
direct al forței de presiune asupra unor dispozitive me canice adecvate. Fiecare măsurare
mecanică de presiune produce în respectivul disp ozitiv o deformare proporțională cu valoare
presiunii. Deformațiile dispozitivului mecanic pot fi transmise mai departe în diverse moduri și
transformate în indicații citibil e. Aceste tehnice procedee de transmitere pot fi: mecanice ,
inductive , cu benzi te nsiometrice (de întindere) , capacitive (electric) și piezorezistive.
Manometrele cu măsurare indirectă a presiunii se folosesc constructiv de efecte fizice
secundare ale pres iunii exercitate, care teoretic sunt fundamentate pe influența presiunii asupra
densității ("vâscozității") unui gaz. Astfel de efecte fizic e secundare ale presiunii sunt:
transmisia (transpo rtul) de căldură printr -un gaz , ionizarea , compresia unei cantită ți de gaz până
la un volum stabilit (definit) și frecarea unui corp situat în gaz, care este variabilă datorită
influenței presiunii asupra densității gazului.
Manometrele „normale”, cu ac indicator pot fi construite (intern) în mai multe variante:
cu burduf ( metalic , cilindric) flexibil , cu tub arc -formic flexibil (tip Bourdon) , cu membrană
flexibilă.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 23

Fig. 2.3. Manometru

2.2.1 . Indicatoare de nivel

Indicatoarele de nivel sunt obligatorii la următoarele r ecipiente s ub 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 indicatoare se va trasa cu un semn roșu nivelul
maxim admis, cu excepția indicatoare lor digita le unde în imediata apropiere se va inscripționa
cu vopsea de culoare roșie nivelul admis.
La recipientele montate pe platforme deplasabile sau pe sisteme mobile proprii, care se
transportă pe vehicule de cale ferată sau rutiere, echiparea cu in dicatoare de nivel nu este
obligatorie. Pentru indicarea nivelulu i din recipient se pot folosi: indicato are de nivel cu tub de
sticlă , indicat oare de nivel cu sticlă plană , ferestre de o bservație cu sticlă (vizoare) , indicatoar e
de nivel magnetice , indicat oare de nivel cu transmitere la distanță. Indicatoarele de nivel
menționate anterior pot fi completate cu dispozitive de semnalizare optică și acustic ă.
Indicatoarele de nivel cu tub de sticlă pot fi folosite la recipiente cu presiunea admisibilă
de lucru de 0,8 MPa (8 bar), iar ferestrele de observație cu sticlă la recipiente cu presiunea
maximă admisibilă de lucru până la 4 MPa (40 bar), dar cu docum ente de garanție
corespunzătoare pentru sticlă. Nu se admite folosirea indicatoarelor de nivel cu tub de s ticlă, a
robinetelor de descărcare sau a robinetelor de control cu descărcare locală în atmosferă la
recipiente sub presiune care conțin fluide toxice , inflamabile sau explozive. Indicatoarele de
nivel cu sticlă plană care se vor utiliza pentru aceste reci piente vor fi prevăzute obligatoriu cu
robinete de izolare cu bilă de blocare a ieșirii fluidului în caz de spargere a sticlei, cu robinete
de evacuar e, aerisire sau control cu evacuări conduse. Indicatoarele de nivel cu tub de sticlă
trebuie să fie prevăz ute cu apărători de protecție pentru evitarea eventualelor accidente
provocate de spargerea tubului.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 24
Toate indicatoarele de nivel care funcționează pe principiul vaselor comunicante vor fi
prevăzute cu robinet de control. Țevile de legătură între indicatoa rele de nivel și recipient vor
avea diametrul de cel puțin 15 mm. Se recomandă ca recipientele pentru depozitarea propanului,
propilenei, butanului, b utilenei și a altor gaze petroliere lichefiate să fie prevăzute și cu
dispozitive de semnalizare optică, a custică, magnetică sau cu indicatoare cu transmisie electrică
a nivelului la distanță, dispozitive care vor fi asigurate din punct de vedere al perico lului de
incendiu.

Fig. 2.4. Indicator de nivel magnetic

Montarea indicatoarelor de nivel cu sticlă se va face în următoarele condiții: suprafața
vizibilă a sticlei să fie bine iluminată , suprafața vizibilă a sticlei să fie în plan vertical sau, în
cazul recipientelor montate la înălțime, într -un plan cu o înclinare de cel mult 30° față de planul
vertical , nivelul lichidului să poată fi vizibil pe toată înălțimea liberă a indicatorului de nivel.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 25
3. Proiectarea mecan ică a supapei

Elemente de calcul :
• Se cunoaște compoziția gazului natural în fracțiii molare: metan 0,97; etan 0,01; propan
0,005; butan 0, 005; n -pentan 0,0025; i -pentan 0,0025; hexan 0,005.
• Debitul de gaz care trece prin separator: Q= 20 000 Smc/h;
• Presiunea gazelor din separator : 20 – 24 bar ;
• Temperatura de lucru : 18-24 °C;
• Volumul separatorului : 30 m3;
• Volumul ocupat de gaz : 0,4 din volumu l de lucru.

3.1. Diametrul de curgere prin supap ă

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 sig uranță împotriva creșterii presiunii.
b) capacitatea de evacuare a unei supape de siguranță se determină cu una din relațiile:
– pentru gaze și vapori:
GM=1,61×α×ψmax ×A×√p+1
V 3.1
– pentru lichide :
GM=1,61×α×A×√(p−pc)×⅄ 3.2
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 mediulu i înaintea supapei de siguranță, în bar;
➢ p = 1,1 pm, unde: pm – presiunea maximă admisibilă de lucru a recipientului, î n bar;
➢ pc – contrapresiunea (presiunea din conducta de evacuare), în bar;

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 26
➢ V – volumul specific al mediului de lucru 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 luc ru la „p” și „t”, în kg/m3;
➢ βcr – raportul critic al presiunilor, calculat cu relația:
βcr=(2
k+1)1
k−1 3.3
➢ k – exponent adiabatic :
ψmax=(2
k+1)1
k−1×√k
k+1 3.4
In urma calcului s -au aflat urm ătoarele rezultate:
• δgaz=9,387 [kg/m3];
• Gm=190 ,62 [kg/h ];
• d=19,664 [mm ] ~ 20 [mm ];

Supapele de siguranță (STAS 11148 -80) se recomandă pentru situații în care
suprapresiunea cr ește 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 a rc au
inerție mai mică decât cele cu contragreutate. Presiunea maximă a mediului înaintea supapei de
siguranță se admite a fi cu 10% mai mare decât presiunea de lucru maximă, pl, admisă a
recipientului. În consecință, ele se reglează astfel în cât să se deschidă la cel mult 1,1 𝑝𝑙.
Supapele de siguranță nu asigură întotdeauna etanșeitate deplină, îndeosebi datorită
corodării elementelor componente. Supapele se proiectează, execută și încearcă conform
prescripțiilor tehnice C 37 -83 ISCIR.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 27
Pentru tema de proiectare dată se va alege supapă de siguranță cu arc cu suprafață plană.
Fixarea pe recipient se va face cu flanșe.

Tabel 3.1. Parametrii su papelor

Din tabelul 3.1. parametrii aleși pentru supapa de siguran ță sunt 𝐷𝑁 1=20[𝑚𝑚 ];𝐷𝑁 2=
32[𝑚𝑚 ].

3.2. Calculul arcului

Arcurile sunt organe de mașini care realizează o legătură elastică între anumite piese
sau subansamble ale unei mașini. Prin forma lor și prin caracteristicile mecanice deosebite ale
materialelor din care se confecționează, arcurile au c apacitatea de a se deforma sub acțiunea
unei forțe exterioare, preluând lucrul mecanic al acesteia și înmagazinându -l sub formă de
energie de deformație. La dispariția sarcinii exterioare, energia înmagazinata este restituită
sistemului mecanic din care fa ce parte arcul.
Clasificarea arcurilor se face după o serie de criter ii, prezentate în continuare:
▪ După formă constructivă , se deosebesc: arcuri elicoidale, arcuri bară de torsiune, arcuri
spirale plane, arcuri în foi, arcuri inel are, arcuri disc și arcuri bloc;
▪ După modul de acționare a sarcinii exterioare , clasificarea se face în: arcuri de
compresiune, arcuri de tracțiune , arcuri de tors iune și arcuri de încovoiere;
▪ După solici tarea principala a materialului , se deosebesc : arcuri solicitate la tors iune, la
încovoiere și la tracțiune -compresiune;

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 28
▪ După natură materialului din care este executat arcul, se deosebesc : arcuri metalice și
arcuri nemetalice;
▪ După variația rigidității , arcurile pot fi : cu rigiditate constan tă sau cu rigiditate variabilă
(progresivă sau regresivă);
▪ După form a secțiunii arcului, se deosebesc : arcuri cu secțiune circulară, inelară,
dreptunghiulară , profi lată sau compus ă.

❖ Alegerea materialului
Materialele utilizate în construcția arcurilor se aleg astfel încât să îndeplinească o serie
de condiții generale, cum sunt: rezistență ridicată la rupere, limita ridicată de elascitate,
rezistență mare la oboseală (uneori și rezi stență la temperature înalte, resistenta la coroziune,
lipsa proprietăților magnetice, dilatare t ermică redusă, comportare elastică independența de
temperatură etc.). Oțelurilor pentru arcuri li se aplică un tratament termic de călire și revenire
medie, ob ținându -se în acest mod o elasticitate mărită in toată masă materialului. Mărcile de
oțeluri pent ru arcuri sunt standardizate.
Materialele neferoase se folosesc, de regulă, la arcuri care lucrează în câmpuri
electrostatice, pentru care se dorește lipsa pro prietăților magnetice. Cele mai utilizate materiale
neferoase pentru arcuri sunt alamă și bronzul . Tehnologia de obținere a arcurilor depinde, cu
precădere, de form a constructiv ă a acestora. Semifabricatele pentru arcuri elicoidale se prezintă
sub formă de sârme, bare, benzi etc. Formă elicoidală se obține prin înfășurare la rece (la arcuri
cu secțiun e mică ) sau prin înfășurare la cald (la arcuri cu secțiune mai mare ). Tratamentul
termic se efectuează, în general, după înfășurare. La arcuri înfășurate la rece, pus e în solicita re,
tratamentul termic se poate face înainte de înfășurare, urmând c a după înfășurare să se efecuteze
doar operații de revenire.
Tabelul 3. 2.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 29
Calitatea suprafeței arcurilor este determinantă pentru rezistență acestora la oboseală. În
scopul creșterii durabilității arcurilor supuse la solicitări variabile, măsurile care se iau sunt:
rectificarea suprafeței arcului (după tratamentul termic), durificarea stratului supe rficial (dacă
nu este posibilă rectificarea), acoperirea suprafeței (pentru protecți a împotri va coroziunii),
evitarea decarbur ării suprafețelor în timpul tratamentului termic e tc.
Materialul ales pentru realizarea arcului este OLC 85A care are urm ătoarele
caracteristici: limita de curgere 𝑅0,2 = 980 [MPa]; Rezistența la rupere σ r = 1130 [MPa];
Alungirea la rupere = 8%. Nivelul de solicitare al materialului este mediu.

❖ Dimen sionarea arcului elicoidal de compresiune .
Forța de deschidere a supa pei la presiunea din recipient , 𝐹𝑛, se determină cu relația:
Fn=π∗Dn2
4×pi [N], 3.5
▪ Dn- diametrul nominal al su papei , [mm];
▪ pi-presiunea interioara din recipient .
Indicele arcului, i, se alege în funcție de modul de înfășurare al arcului, astfel:
➢ pentru arcuri înfășurate la cald 4 ≤ i ≤ 16 ;
➢ pentru arcuri înfășurate la rece 4 ≤ i ≤ 10.
Diametrul sârmei de arc , d, se determină cu relația:
d=√8𝐾×𝐹𝑛𝑖
𝜋×𝜏𝑎𝑡 [mm] 3.6
▪ K-coeficientul de form ă al arcului, av ând expresia: K=1+1,6/ i;
▪ 𝜏𝑎𝑡-tensiunea admisibil ă la torsiune, [MPa] ( 𝜏𝑎𝑡=0,5*σ r).
Dimensiunea d a sârmei se standardizează din următorul șir de valori (STAS 893 -80
pentru sârmă din oțel carbon de calitate pentru arcuri): 2,00 ; 2,20 ; 2,40 ; 2,50; 2,80 ; 3,00 ;
3,50 ; 4,00 ; 4,50 ; 5,00 ; 5,50 ; 6,00 ; 7,00 mm.
▪ Diametrul mediu al spirei, D m , se detrmina cu relatia:
Dm=id; 3.7
▪ Diametrul exterior al spirei:
D=D m+d [mm] ; 3.8
▪ Diametrul interior al spirei:
D=D m-d [mm] . 3.9
▪ Pasul spirelor active în stare liberă, t, se determină din condiția:
𝐷𝑚
4+0,2≤𝑡≤2
3×𝐷𝑚 [mm] . 3.10

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 30
▪ Săgeata arcului, f n , se determină cu relația:
𝑓𝑛=8
𝐺×𝐷𝑚3×𝑛
𝑑4×𝐹𝑛 [mm] . 3.11
▪ n=6….10 numărul de spire active
Acesta se alege 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 d e elasticitate transversal .
Numarul total de spire: n t=n+n r ,unde:
▪ Nr=1,5 pentru n≤7 si n r=1,5….3,5 pentru n>7 .
➢ Înălțimea arcului la blocare:
Hb=ntd; 3.12
➢ Înălțimea arcului în stare liberă, H t se determina cu relatia:
Ht=t×n+(n r-0,5) ×d [mm] ; 3.13
➢ Săgeata arcului la blocare:
fb=H t – Hb [mm] ; 3.14
➢ Unghiul de înclinare al spirei:
α0=arctg𝑡
𝜋×𝐷𝑚 ; 3.15
➢ Constanta arcului:
c=F n/fn; 3.16
➢ Cursa ventilului:
Hv=(0,1…..0,5) ×Dn [mm] ; 3.17
➢ Diametrul de așezare a ventilului, D, se determină cu relația:
D1=𝐷𝑛2
4𝐻𝑣 [mm] ; 3.18
❖ Verificarea arcului
Pentru ca arcul să reziste la solicitările la care este supus trebuie îndeplinite condițiile:
τef≤τat; τtb≤τr; 3.19

𝜏𝑒𝑓=8𝐾𝑖
𝜋𝑑2×Fn [MPa] ; 𝜏𝑡𝑏=8𝐾𝑖
𝜋𝑑2×Fb [MPa] . 3.20
▪ Fb este forța de blocare a arcului și se determină cu relația:
Fb=cf b 3.21
𝜏𝑒𝑓=(0,6….0,65) 𝜎𝑟 3.22

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 31
4. Modelarea supapei în programul SolidWorks

SolidWorks, este un program destinat pentru a fi utilizat cu preponderență de către
inginerii mecanici. Programul SolidWorks , permite realizarea modelelor geometrice 3D ale
pieselor de formă complexă, construirea unor ansambluri formate din mai multe piese și
generarea desenelor de execuție. Elementul de bază al unui proiect elaborat cu programul
SolidWorks, este modelul 3D al piesei. Spre deosebire de sistemele CAD mai vechi, programul
SolidWorks, generează desenul de execuție pornind de la modelul 3D al piesei. Această facilitate a
programului, ușurează foarte mult munca proiectanților fiindcă, le este oferită acestora
posibilitatea de a manipula direct entități spația le într-o manieră mai apropiată de stilul de
gândire uman. Desenele de execuție, rezultă ca elemente derivate din modele 3D, operația prin
care sunt generate acestea fiind în mare parte automatizată.
Odată realizate modelele 3D ale mai multor piese, Solid Works permite combinarea
acestora într -un ansamblu. În acest scop, utilizatorul trebuie să precizeze o serie de relații
geometrice, prin care definește pozițiile reciproce ale pieselor în cadrul ansamblului.
Prin posibilitatea modelării unor ansamb luri, proiectantul poate verifica soluțiile
constructive adoptate și deaseme nea, poate detecta în faze timpurii eventualele incompatibilități
de montaj între piesele componente. În general, un proiect elaborat în întregime cu programul
Solid Works, este format din ansambluri, modele 3D ale pieselor componente și documentația
2D sub forma unor documente.
Un proiect, este o bază de date relațională, în sensul că o modificare efectuată în unul
din documentele sale se reflectă automat în toate celelalte documente. Cele mai multe dintre
obiectele 3D, pe care le manipule ază programul Solid Works, sunt construite pornind de la
contururi plane (contururi 2D închise) prin operații de extrudare, rotire, translatare, etc. La
construirea unui model spațial, acesta este generat prin combinarea mai multor entități 3D.
În conseci nță, proiectantul, începe prin construirea unei entități de bază, pe care apoi o
modifică prin adăugare sau eliminare de material. Alegerea judicioasă a entității de bază, este
foarte importantă, deoarece modul în care este definită aceasta poate simplifica sau complica
procedurile ulterioare de modificare. Se recomandă, ca geometria entității de bază, să
reflecte anumite caracteristici ale formei piesei finale.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 32
4.1. Modelarea elementelor componente

Fig. 4.1 . Modelarea tijei

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 ofer ă 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.
Presiunea maximă a mediului înaintea supapei de siguranță se admite a fi cu 10% mai
mare decât presiunea de lucru maximă, admisă a recipientului. In consecință, ele se reglează
astfel încât să se deschidă la cel mult 1,1 ×𝑝𝑖. Supapele de siguranță nu asigură întotdeauna
etanșeitate depli nă, îndeo sebi datorită corodării elementelor componente (scaun, supapă etc).
Supapele se proiectează, execută și încearcă conform prescripțiilor tehnice.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 33

Fig. 4.2 . Modelarea corpului superior

Principiile construcției pieselor turnate din oțel diferă destul de mu lt de
principiile cunoscute ale construcției pieselor turnate din fontă cenușie. Mulți
constructori, care nu -și dau seama de acest lucru, dau formă constructivă a
pieselor turnate din oțel după procedeul tradițional pentru piesele turnat e din fontă
și comi t astfel o serie de greșeli importante. În primul r ând, trebuie să se țină
seama de factorul de contracție a piesei turnate, la analiz a tehnologică a
construcției piesei turnate din oțel . Contracția mare a oțelului turnat în timpul
solidificării și în star e solidă impune să se ia o serie de măsuri de asigurare
împotriva producerii în piesă turnată a retasurilor, tensiunilor și crăpăturilor .
Alte motive pe care constructorul pieselor turnate trebuie să le ia în
considerare ca: formarea, curățirea, prelucrar ea mecanică ieftină și economia de
material sunt pe planul al doilea în cazul pieselor turnate din oțel .

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 34
Parametrul principal, pentru constructorul pieselor turnate din oțel, este
modelarea pereților verticali, orizontali, care este con diționată de raza d e
acționare a maselotei. Folosindu -se o maselotă corespunzător de mare , se poate
reduce sau elimina complet convergența în anumite limite ale înălțimii peretelui,
dacă această este nedorită din punctul de vedere al constructorului. Prin urmare
se poate tur na un perete cu grosimea constantă de 25 mm și cu înălțimea de 350
mm, fără defecte, cu condiția că deasupra peretelui să se așeze o masel ota lată de
100 mm .
Folosirea convergenței ar da un efect termic ceva mai mare, exprimat prin
event uală mărire a înălț imii perete lui până la 450 mm . În cazul pereților lați (cu
lățime a de 150 -200 mm) nu se observă nici un avantaj al aplicării inc linărilor.
Efectul maselotei poate fi dat și de părț ile masive ale piesei turnate, amplasate
deasupra perete lui. Rezultatele cer cetărilor exam inate au o foarte mare importanț ă
pentru constructor, pentru că îi arată ce profil trebuie să dea pereților verticali ai
piesei turnate pentru a obține o structura d ensă a materialului.

Fig. 4.3 . Modelarea corpului inferior

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 35

Fig 4.4. Modelarea arcului

Asamblările elastice se realizează prin interpunerea pieselor numite arcuri între două
sau mai multe componente mecanice.
Arcurile sunt organe de mașini care prin forma specifică și prin limita de elasticitate
înaltă a materialului permit:
• deformație mare sub acțiunea sarcinii exterioare, care determină înmagazinarea unei mari
cantități de energie potențială de deformație (elastică);
• revenirea totală sau parțială la forma inițială sub acți unea forțelor elastice, la încetarea acțiunii
sarcinii exterioare.
Revenirea la forma inițială a arcului depinde de:
➢ frecările interne, la arcurile din materiale nemetalice (de exemplu, la arcurile din cauciuc );
➢ frecările externe, care apar între părțile în contact ale arcului metalic (de exemplu, la arcurile
cu foi, arcurile inelare etc.).
Aspecte privind existența frecărilor specifice arcurilor se desprind din analiza
caracteristicii elastice a arcului.
Funcțiunile arcurilor sunt:
▪ readucerea pieselor la poziția inițială, prin folosirea energiei potențiale de deformație
(arcurile de suspensii, arcurile de ambreiaj, arcurile de supape etc.);
▪ exercitarea unei forțe permanente de apăsare (arcurile de ambreiaj, arcurile din sistemele
de reglare etc.);

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 36
▪ amortiza rea șocurilor și vibrațiilor (arcurile cu foi multiple, arcurile din cauciuc etc.);
▪ modificarea rigidității ansamblului în care sunt interpuse arcurile , ca urmare, se
modifică și frecvențele proprii ale ansamblului, astfel încât sistemul să funcționeze cât
mai bine din punct de vedere al vibrațiilor;
▪ măsurarea unor mărimi: forțe sau momente de torsiune (cheile dinamometrice
mecanice).
Se observă că aceste funcțiuni sunt diverse, ceea ce determină larga aplicabilitate în
tehnică a arcurilor, în cele mai diverse domenii ale construcției de mașini și cu cele difer ite
forme, materiale și dimensiuni.

4.2. Realizarea ansamblului

Asamblarea este operațiunea de reuniune, într -o succesiune bine determinată, a
elementelor constituente ale unui sistem tehnic, în scopul de a îndeplini cerințele tehnice
impuse. Asamblările demontabile se caracterizează prin aceea că folosesc organe care permit
montarea și demontarea, respectiv deplasarea relativă (în repaus sau în timpul funcționării) a
pieselor asamblate.
Sunt asamblări cu cea mai mare răspândire atât în construcția de ma șini, dispozitive și
instalații industriale (cazane, recipienți, c onducte, etc.), cât și -n construcții metalice (grinzi,
ferme). Aplicarea largă în toate domeniile tehnice a determinat elaborarea de standarde
naționale și internaționale. Asamblările demont abile se pot realiza, fie folosind piese de formă
dată (șuruburi, pene, bolțuri), fie pe baza deformației elastice a pieselor ce se îmbină (asamblări
cu strângere). Principiul de lucru al unor piese specifice acestui gen de asamblări stă la baza
construcți ei unor organe de mașini cu mare importanță în tehnică. De asemene a, forma simplă
permite folosirea ca organe ce se distrug la suprasarcini și organe de siguranță (pene, șuruburi,
știfturi).
În practică se întâlnesc două mari categorii de asamblări: asamblă ri demontabile, care –
n urma desfacerii pieselor asamblate nu are l oc nici -o deteriorarea a vreunuia dintre piese și
asamblări nedemontabile, care -n urma desfacerii pieselor samblate are loc deterioararea a cel
puțin uneia dintre piese.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 37

Fig. 4.5. Realiza rea ansamblului

Fig. 4.6. Corp supapă discretizat cu elemente finite

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 38
După aplicarea tuturor încărcărilor programul este rulat și se obțin rezultatele ce se
regăsesc în următoarele figuri:

Fig. 4.7. Studiu privind rezisten ța supapei la presiune

Fig. 4.8. Studiu privind factorul de siguran ță

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 39
4.3. Calculul costurilor în Solidworks Costing

Instrumentul de calcul a fost adăugat la SolidWorks în 2012 și a continuat să se extindă
și să se îmbunătățească în fiecare an. Când acest instrument a fost introd us pentru prima oară,
s-a limitat la Sheet Metal și Machining. În SolidWorks 2015 s-a extin s această capacitate pentru
a cuprinde următoarele domenii: Sheet Metal, Machining, Multi -Body, Plastic Molded Parts,
3D Printed Parts, Casted Parts și Weldme nts.
Instrumentul ajută proiectanții să ia decizii pe baza costului de fabricare și îi ajută p e
producători să creeze citate pentru clienți. Ori de câte ori schimbi un design, p oți vedea imediat
noul cost actualizat, împreună cu o defalcare detaliată a costurilor. În plus, p oți genera rapoarte
automate de cost.
Informațiile de fabricare și ma teriale din șabloane conduc instrumentul Costing pentru
a determina costul de producție. În șabloane, p oți specifica materialul utilizat pentru a crea
partea, pr ocesele de fabricație (cum ar fi tăierea cu laser, îndoire sau frezare), metoda de
fabricație (prelucrare, turnare, plastic turnat, imprimat 3D) și costurile asociate acest or
materiale , operațiunile și metodele de fabricație. Șabloanele vă permit de aseme nea să creați
operațiuni personalizate, cum ar fi ambalarea, vopsirea sau curățarea.
Instrume ntul Costing servește diferite segmente de public:
a) Proiectanți : Costing furnizează estimări cu privire la cantitatea de piese care trebuie
construite. Costul poate compara modele astfel încât să puteți lua decizii bazate pe
costuri mai devreme în procesul de proiectare. P oți încerca scenariile "cum ar fi dacă",
cum ar fi eliminarea caracteristicilor, schimbarea materialelor și utilizarea diferitelor
procese de fab ricație pentru a vedea cum acestea afectează costul.
Estimările costurilor sunt repetate deoarece rezultatele se bazează pe date din șabloane,
astfel încât să poți utiliza întotdeauna aceleași informații șablon pentru a calcula costurile.
b) Producătorii : Costul creează cotații corecte pe baza mate rialelor, proceselor și a altor
costuri aso ciate care sunt necesare pentru fabricarea pieselor. Costurile creează un
proces de cotare mai rapid decât metodele manuale, cum ar fi utilizarea foilor de calcul,
numărarea el ementelor sau estimarea materialelor eliminate.
Costul ajută la eliminarea erori lor și oferă un sistem de citare precis și repetabil, pe care
îl poți actualiza ori de câte ori materialele sau costurile forței de muncă necesită revizuire.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 40
Calculația co sturilor cuprinde totalitatea operațiilor matematice utilizate pentru
determinar ea costului întregii activități și pe unitatea de produs, lucrare sau serviciu prestat în
condițiile tehnice și organizatorice ale întreprinderii. Pentru calcularea costurilor aferente,
cheltuielile inregistrate dupa natura lor in contabilitatea financiar a se grupeaza in contabilitatea
de gestiune în doua categorii: cheltuieli directe și cheltuieli indirecte.
Cheltuielile directe se identifică încă din momentul efectuării lor pe un anumit obiect
de calcul (produs, serviciu, lucrare, comand ă, fază, activitate, funcție, centru etc .) și se includ
direct în costul realizării sistemului. Cheltuielile directe cuprind: costul de achiziție al materiilor
prime si materialelor directe consumate , manopera directă (salarii, asigurari și protecția socială,
etc.) și alte cheltuieli directe.
Cheltuieli indirecte sunt generate de realizarea simultan ă a mai multor lucrări, aceste
cheltuieli fiind repartizate pe secții de producție, secții auxiliare, administrație generală.
Cheltuielile indirecte nu se pot identifica și atribui direct pe un anumit obiect de calculație
deoarece sunt efectuate pentru întreaga activitate a unei firme. Activitațile de întreținere a
sistemului au ca scop m enținerea instalațiilor în perfect ă stare de funcționare, la parametrii
optimi. Acest lucru se realizează prin verificări, curățiri, reparări sau înlocuiri ( daca este cazul)
ale elementelor componente ale sistemelor. În cazul în care unele componente dint re cele
existente au o funcționare necorespunz ătoare și n u se mai pot recondiționa/ repara spre a fi
utilizate, se pot înlocui.
Lucr ările de întreținere a instalației de hidranți se face de catre o firm ă autorizată în
acest sens pe baza unui contract de prest ări servicii în care se va menționa clauzele contractuale
(echipamentele pentru care se solicit ă mentenanța, serviciile periodice și accidentale care se vor
executa, durata contractului, contravaloarea lucrărilor efectuate etc.).

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 41

Fig. 4. 9. Stabilirea costului corpului inferior

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 42

Fig. 4.10. Stabilirea costului corpului superior

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 43

Fig. 4.11. Costul ansamblului

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 44
5. Simularea funcționării sistemului de protecție prin supapa de descărcare
în programul LMS Amesim

Simularea este par te integrant ă din procesul de proiectare. Iar ace asta din urm ă este o
etapă fundamental ă în realizarea unui produs de calitate. În proiectare, ca urmare a dezvolt ării
programelor CAE, și în special CAD, s -a ajuns la proiectarea, simularea si evaluarea virtu ală a
produselor. Și tocmai aici e ste și punctul cheie, de o importan ță strategic ă deosebit ă.
Folosirea acestor tipuri de programe si aplica ții a redus considerabil pre țurile de cost
deoarece utilizarea materialelor în aceast ă fază este nul ă. Lucrarea de fa ță prezint ă mediul de
simulare AMESim și posibilit ățile pe care le ofer ă acesta și un program de determinare prin
simulare a unor m ărimi (volum de combustibil injectat, deplasarea acului injectorului, debit
etc.) proprii procesului de inje cție a benzinei în motoarele cu aprindere prin sc ânteie prin
modificarea anumitor parametrii ai sistemului de injectie. Rezultatele oferite în lucrare arat ă
influen țele pe care le poate avea modificarea anumitor parametri ai instal ației asupra procesului .
LMS AMESim este un mediu de simulare, cu anumite tr ăsături caracteristice tuturor
programelor de simulare, dar și cu tr ăsături proprii care -l particularizeaz ă și îl propulseaz ă pe
scara op țiunilor celor care folosesc simularea ca instrument de lucru. El l ărgește mult sfera
posibilit ăților de transpunere în mediu virtual a sistemelor mecanice, electrice și hidraulice.
În AMESim exist ă aplica ții pentru sistemul de fr ânare, pentru componente hidraulice,
pentru echipamente de ridicare (controlat ă), sisteme de r ăcire a motorului, tubulatura de
evacuare, injec ție mecanic ă și electronic ă, direc ție, rulare, ungere. Orice aplica ție dintre acestea
poate fi simulat ă în parametrii predefini ți în cadrul programului sau cu orice al ți parametri
defini ți în mod rezonabil de către utilizator.
AMESim permite de asemenea importarea de sisteme liniare din MATLAB. Dac ă se
creaz ă un model ne liniar al unui sistem fizic în AMESim, el poate fi adus în MATLAB, unde
se poate genera un controler liniar în baza modelului din AMESim. Din MATLAB se export ă
controlerul liniar spre AMESim și se testeaz ă.
Func țiunile ce vor fi folosite în MATLAB pentru exportarea controlerului sunt
„ss2ame” și „tf2ame”. Aceste dou ă funcțiuni pot fi folosite pentru exportarea oric ărui sistem
liniar dinspre MA TLAB spre AMESim. Prin sintagma „sistem liniar” se întelege: un controler
cu o singur ă intrare, cu o singur ă ieșire și cu o func ție de transfer , un controler cu multiple
intrări și cu multiple ie șiri, un filtru special , orice model liniar al unui sistem Simulink.
În domen iul injec ției electronice AMESim -ul oferă o gam ă variată de direcții în care se
poate conduce procesul de simulare. Deși aplicațiile implicite ale soft -ului sunt totuși limitate,

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 45
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 adaugă sau scoate anumite
funcții (ex. se pune unul sau mai multe orificii la un injector).

5.1. Alcătuirea modelului sistemului tehnologic

Fig. 5.1 . Modelare a sistemului tehnologic

Tabel 5.1. Elemnte componente ale sistemului tehnologic
Simbol Denumire simbol
Surs ă de gaz
Supap ă de sens
Rezervor
Supap ă de siguran ță
Compozi ția gazului

În figura 5.1 este prezentat modelul sistemului tehnologic în pro gramul LMS Amesim.
Gazul trece prin supapa de sens și se descarcă în rezervor. Când presiunea crește până la limita
suportată de rezervor, în cazul aceste 27 bari, se deschide supapa de siguranță care evacuează
gazul în vederea scăderii presiunii pentru a nu afecta recipientul de colectare a gazului .

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 46
5.2. Simularea funcționării sistemului de protecție

Fig. 5.2. Graficu l creșterii de presiune în func ție de timp

În figura 5.2 este eviden țiat timpul în care presiunea crește până la valoarea critică .
Odat ă ce presiunea ajunge la o valoare ce poate distruge celelalte componente din sistem, se
deschide supapa de siguranță pentru restabilirea sistemului .

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 47

Concluzii

În capitolul I au fost introduse date generale despre sistemele de protec ție cu elemente
sub presiune. Sunt eviden țiate supapele de siguran ță și membranele de rupere care au ca rol
deschiderea sau ruperea la o anumit ă presiune pentru protejarea sistemului.
În cel de -al doilea capitol am vorbit despre proiectarea tehnologic ă a supapei unde am
scos în eviden ță controlul presiunii de deschidere al supapei de siguran ță.
În capitolul III am scos în eviden ță proiectarea mecanic ă a supapei. Sunt realizate
calculele elementelor componente.
Pe parcursul capitolului IV am proiectat componentele supapei de desc ărcare în func ție
de calculele realizate la capitolul anterior și am realizat ansamblul . Tot la acest capitol am facut
studiul de rezisten ță al supapei și calculul costurilor in programul SolidWorks Costing .
În capitolul V, fiind și ultimul capitol, am alcătuit modelul sistemului tehnologic în
programul LMS Amesim și am scos în eviden ță simularea funcționării sistemului de protecție
prin supapa de descărcare.
Scopul propus de aceast ă lucra re a fost de a aduce la cunostin ță ce impact au supape le
de siguran ță în sistemele cu elem ente sub presiune.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 48
Bibliografie

1. Lambrescu I. , Modelare geometrică 3D , Noțiuni introductive , Editura Universității
Petrol -Gaze din Ploiești, 2013 .
2. Gavril Axinti, Acționări hidraulice și pneum atic, Dinamica echipamentelor și
sistemelor, Ed itura Tehnica -Info, Chișinău , 2008;
3. John E. Matsson, An introduc tion to SolidWorks flow simula tion, SDC Publica tions,
2013;
4. George Stănescu, Alexandru Pavel, Dănuț Mandalopol, Utilaj Chimic și petrochimic,
Volumul 1, Editura Dobrogea, Constanța, 2007
5. Viorel Nicolae, Utilaje statice petrochimice și de rafinărie, Editura Universității Petrol
Gaze din Ploiești, 2007
6. Ioan Tudor, Bazele proiectării tehnologiei de fabricație, Editura Universității din
Ploiești, 2001
7. Alin Stancioiu, Tratamente termice și materiale speciale, Editura Academică Brâncuși –
Târgu Jiu, 2010
8. Alexandru Pavel, Gheorghe Zecheru, Dumitru Dobrinescu, Ale xandru Puiu Anghel, Ion
Voicu, Rezervoare si gazometre sferice, Editura Ilex, Bucuresti, 2004
9. Gheorghe Zecheru, Tehnologia construcției și mentenanța utilajelor de transport si
depozitare, Ploiești 2015
10. Mocanu Ștefan, Elemente de modelare 3D ale unei structuri cu simetrie de revoluție,
Matrix Rom, Bucuresti, 2018.
11. Jinescu V.V., Calculul și Construcția Utilajului Chimic, Petrochimic și de Rafinării,
Volumul 1, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2003.
12. Jinescu V.V., Tratat de Termomecanică, Volum ul 1, Editura AGIR, București, 2011.

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 49
Anexe

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 50

UPG/IME/IEDM – Proiect de diplomă Dumitrache Paul Bogdan
Ploiești 2019 51