Considerazioni chiave per la selezione dei tubi e delle valvole nella progettazione del sistema

Nella produzione industriale, nelle costruzioni municipali e in vari campi ingegneristici,I sistemi di tubazione svolgono un ruolo vitale come rete vascolare che collega i processi produttivi e garantisce la continuità operativaQuesti sistemi trasportano fluidi diversi: acqua, petrolio, gas e sostanze chimiche, ma la loro progettazione, installazione e manutenzione presentano importanti sfide.in particolare per quanto riguarda la dimensione standardizzata dei tubi.

Le diverse regioni utilizzano standard diversi:la DN (Diametro nominale) dell'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e la NPS (Dimensione nominale del tubo) dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME)Questa divergenza richiede una conversione precisa durante le collaborazioni internazionali, l'approvvigionamento di attrezzature e l'attuazione del progetto.perdita di pressione eccessiva, danni all'attrezzatura o rischi per la sicurezza.

Questa guida fornisce metodi di conversione DN-NPS completi e strategie di selezione delle valvole attraverso analisi basate sui dati, riguardanti:

• Concetti fondamentali e differenze standard tra DN e NPS
• Metodologie di conversione, comprese tabelle di riferimento, approssimazioni e calcoli precisi
• Tecniche pratiche di misurazione dei tubi (OD, circonferenza, ID)
• Criteri chiave di selezione delle valvole: dimensioni del tubo, requisiti di portata, nominali di pressione e compatibilità dei supporti
• Analisi comparativa delle valvole a calibro pieno rispetto alle valvole a calibro ridotto
• Applicazioni di analisi dei dati per una progettazione ottimizzata dei sistemi

DN rappresenta un metodo standardizzato di dimensionamento per tubi, raccordi e valvole secondo gli standard metrici ISO.semplifica le specifiche dei componenti in applicazioni come l'approvvigionamento idricoI tipici valori DN (ad esempio, DN15, DN25) corrispondono ad intervalli dimensionali piuttosto che a misurazioni esatte.

NPS serve come convenzione di dimensionamento analogo secondo gli standard ASME, utilizzati prevalentemente negli Stati Uniti.Questi valori nominali rappresentano allo stesso modo categorie dimensionali piuttosto che misure precise.

Le principali differenze si trovano nelle unità di misura (millimetri vs. pollici) e nei quadri standard (ISO vs. ASME).mentre DN20 corrisponde a NPS 3/4 ̇che richiede un attento riferimento alle tabelle di conversione.

NPS (size standard) non deve essere confuso con NPT (National Pipe Thread), che si riferisce specificamente agli standard di filettatura conica per connessioni a prova di perdite.

Le tabelle standardizzate forniscono il metodo di conversione più semplice.

Per una rapida stima:

• NPS 1/2" ≈ DN15
• NPS 1" ≈ DN25
• NPS 2" ≈ DN50

Nota: queste approssimazioni comportano inesattezze intrinseche e non dovrebbero sostituire calcoli precisi per applicazioni critiche.

Per la precisione tecnica:

• NPS = DN ÷ 25.4(millimetri a pollici)
• DN = NPS × 25.4(pollici a millimetri)

Queste formule derivano dal fattore di conversione esatto di 25,4 mm/pollice, sebbene le applicazioni pratiche debbano tener conto delle tolleranze dimensionali standard.

Determinare l'OD del tubo utilizzando pinze o nastro di misura e fare un riferimento incrociato con le tabelle di dimensioni standard.

Per i tubi in cui la misurazione diretta dell'OD è impraticabile, calcolare l'OD a partire dalla circonferenza (C) utilizzando:OD = C ÷ π(π≈3,14159).

Utilizzare pinze interne o calibratori per misurare l'ID direttamente, in particolare alle estremità del tubo o ai punti di accesso.

Le dimensioni nominali delle valvole dovrebbero generalmente corrispondere ai tubi di collegamento.

Il coefficiente di flusso della valvola (Cv) indica la sua capacità di far passare il fluido a specifici differenziali di pressione (misurato in galloni al minuto a 1 psi ΔP)..

Le classi di pressione delle valvole devono superare le pressioni operative massime del sistema per evitare guasti.

Selezionare materiali resistenti alle caratteristiche dei fluidi ̇ acciai inossidabili per mezzi corrosivi, materie plastiche per resistenza chimica, ecc.

Dispone di diametri interni che corrispondono ai tubi collegati, riducendo al minimo la restrizione del flusso e la perdita di pressione.

• Sistemi ad alto flusso
• Fluidi viscosi
• Applicazioni che richiedono la preparazione o la pulizia

Incorporare passaggi di flusso più piccoli rispetto ai tubi di collegamento, offrendo un risparmio di costi a scapito di un aumento della caduta di pressione.

• Applicazioni industriali generali
• Sistemi con esigenze di flusso modeste
• Progetti con un budget consapevole

Una progettazione efficace del sistema richiede dati strutturati su:

• Specificità dei tubi:Materiale, dimensioni, tipi di collegamento
• Proprietà del fluido:Densità, viscosità, intervalli di temperatura/pressione
• Parametri della valvola:Valori di Cv, materiali, metodi di azionamento
• Requisiti del sistema:Velocità di flusso, caduta di pressione ammissibile

I principali calcoli di ingegneria includono:

• Analisi dei flussi:Equazioni di Darcy-Weisbach o Hazen-Williams
• Modellazione della perdita di pressione:Contabilizzazione degli accessori, delle variazioni di altezza
• Dimensione della valvola:Calcoli di Cv basati sul sistema ΔP e Q
• Algoritmi di ottimizzazione:Algoritmi genetici per il rapporto costi/prestazioni

Le rappresentazioni grafiche (profili di pressione, mappe di velocità di flusso) migliorano la convalida del progetto e la risoluzione dei problemi.

Un impianto chimico ha bisogno di valvole resistenti alla corrosione per:

• Flusso: 100 m3/h (≈ 440 GPM)
• Pressione: 10 bar (≈ 145 psi)
• Fluido: liquido corrosivo
• Materiale dei tubi: acciaio inossidabile

Cv richiesto a 1 bar ΔP:

Cv = Q × √(SG/ΔP) = 440 × √(1/1) = 440

Valvole a sfera di acciaio inossidabile selezionate a tubo intero con:

• Cv > 440
• Classe di pressione ≥ ANSI 150
• Connessioni a fianco corrispondenti al tubo DN

Man mano che i sistemi industriali diventano più complessi, l'integrazione delle conoscenze relative agli standard dimensionali con le metodologie analitiche diventa essenziale per operazioni efficienti e sicure.I futuri progressi sfrutteranno sempre più l'apprendimento automatico e le tecnologie IoT per la manutenzione predittiva e l'ottimizzazione dinamica delle reti fluide.