Informazioni tecniche

Calcolo della frequenza di risonanza
Scheda tecnica WIKA IN 00.15

Applicazioni■■ Il calcolo della frequenza di risonanza per pozzetti

serve come prova matematica alla resistenza perla sollecitazione statica e dinamica in relazione alla
temperatura e pressione operativa

Caratteristiche distintive■■ Calcolo della frequenza di risonanza conforme a

ASME PTC 19.3 TW-2016 per pozzetti termometrici
standard ricavati da barra come un servizio ingegneristico■■ Laddove vengono superati i limiti di sollecitazione si
possono fare proposte per modifiche strutturali ai pozzetti

Rappresentazione FEA di un pozzetto sotto stress inrelazione alle sollecitazioni sulla punta e sotto flangia

Descrizione
Il calcolo della frequenza di risonanza in conformità aASME PTC 19.3 TW-2016 viene utilizzato per pozzetti
ricavati da barra in esecuzione conica, cilindrica o a gradini,come ad es. i modelli TW10, TW15, TW20, TW25 e TW30, oper pozzetti da barra forgiati.

WIKA garantisce che il calcolo sia eseguito sulla basedell'ASME PTC 19.3 TW-2016. L'utente finale è responsabile
per la consistenza tra i dati di processo reali ed i dati sucui è basato il calcolo. In genere, non viene data alcuna
garanzia da WIKA per il calcolo dei risultati conformi ad
ASME PTC 19.3 TW-2016. I risultati sono da considerarsi dicarattere informativo.

I dati di processo necessari per il calcolo secondo
ASME PTC 19.3 TW-2016 sono i seguenti:
Unità
Unità Imperiali
metriche (anglosassoni)
(SI)

Altri

kg/m³---■■ Diametro interno del bocchello---■■ Diametro interno e spessore di parete della tubazione/delVelocità del flusso

m/s

ft/s

---

Temperatura°C°F---

Densità del fluido
Pressione

Viscosità dinamica 1)

bar

mm²/s

lb/ft³psi

ft/1000s

cP

Per le proposte di modifiche strutturali laddove vengono
superati i limiti di sollecitazione dimensionali sono necessarie
le seguenti informazioni:■■ Altezza del bocchello (lunghezza schermata)serbatoio

1) Opzionale per ASME PTC 19.3 TW-2016

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Informazioni di base riguardo a ASME PTC 19.3 TW-2016
ASME PTC 19.3 TW-2016 è diviso in risultati dinamici estatici.
Per i gas a bassa densità, il limite di frequenza è solitamente
rmax = 0,8. Per gli altri fluidi gassosi, non è consentito il
funzionamento continuo nell'intervallo r = 0,4 ... 0,6 attorno
alla risonanza in linea. Per i liquidi, in molte applicazioni
si applica la frequenza limite rmax = 0,4 introdotta
recentemente per la risonanza in linea.
Risonanza in linea:r = 0,5 (“drag oscillation”)Risonanza principale:r = 1 (“lift oscillation”)

rmax

00,10,20,30,4

rmax

0,50,60,70,80,91

r = fs/fn

Paragrafo 6-8.2:
0,8Gas a bassa densità NSC > 2,5 e Re < 105
Paragraf 6-8.3 e 6-8.4:
Condizioni di resistenza ciclica

0,40,60,8

Tutti gli altri casi:
0,4I risultati dinamici vengono valutati utilizzando il fattore
di attenuazione NSC (il Numero di Scruton NSC ha un
rapporto diretto con il rapporto di frequenza consentito rmax
di frequenza di eccitazione (fs) a frequenza propria (fn)). In
poche parole, per i fluidi gassosi il valore tipico è NSC > 2,5;
per i fluidi liquidi il valore tipico è NSC < 2,5.
Il Numero di Scruton NSC nel calcolo dipende dal fattore
di attenuazione intrinseco, dalla densità del materiale delpozzetto, dal fluido di processo e dal diametro della punta edel foro del pozzetto.

I risultati statici della ASME PTC 19.3 TW-2016 sono generati
dalla pressione di processo max. consentita (a seconda dellatemperatura di processo e della geometria del pozzetto) ela sollecitazione di flessione nella zona del sotto flangia delpozzetto. La sollecitazione di flessione causata dal flusso
che incide sul pozzetto dipende dalla lunghezza dell'ugellocon flangia schermata.

Se è possibile usare il rapporto di frequenza r < 0,8 comelimite di valutazione anche per altri fluidi di processo, viene
determinato paragonando la sollecitazione consentita nel
materiale del pozzetto alla sollecitazione attuale durantela risonanza. Inoltre, viene effettuata una valutazione dellaresistenza del materiale del pozzetto con riferimento alla
sollecitazione da fatica di flessione nell'area del sistema disupporto del pozzetto.

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Rimedi tramite modifiche dimensionali, quando viene superato il valore difrequenza ammissibile, rmax
Se si supera il limite massimo consentito rmax per larisonanza in linea o principale, è necessario effettuare leseguenti modifiche:a) Ridurre la lunghezza di immersione
Questo è il metodo raccomandato daASME PTC 19.3 TW-2016 e il metodo più efficiente per
migliorare il rapporto di frequenza r.
b) Aumentare il diametro stelo
Aumentando il diametro dello stelo sotto attacco, aumenta
la frequenza propria fn e si rende ottimale il rapporto difrequenza r.
c) Aumentare il diametro della punta
Incrementando il diametro della punta, si riduce lafrequenza del fascio di vortici fs, e si rende ottimale ilrapporto di frequenza r.
d) Supporto tramite un ancoraggioL'impiego di supporti tramite ancoraggio o di altri tipi
di supporto non rientrano nel campo di applicazionedella norma. L'uso di supporti tramite ancoraggio ingenere non è consigliato, in quanto il supporto rigido
può essere ottenuto solamente con un accoppiamento
fisso tra il collare di supporto e il diametro del bocchello,
ASME PTC 19.3 TW-2016 punti 6-7-(e). Su richiesta delcliente possono essere impiegati ancoraggi progettati per
fornire un accoppiamento fisso con l'attacco al processo.
Il pozzetto termometrico viene progettato secondo icriteri di esecuzione e calcolo dell'ASME PTC 19.3TW-2016, tuttavia, ciò non rientra nel campo di validità
ASME PTC 19.3 TW-2016. L'operatore è responsabile
per il supporto rigido dell'ancoraggio nell'adattatore, ilche potrebbe implicare una rilavorazione dell'adattatore.
Solitamente non viene offerta da WIKA una garanzia persoluzioni con supporti tramite ancoraggio!

e) Esecuzione ScrutonWell®
L'esecuzione ScrutonWell® può essere utilizzata perpozzetti da barra con attacco flangiato, in esecuzioneVanstone o per attacchi al processo saldati o avvitati.
L'esecuzione riduce l'ampiezza di oscillazione di più del90 %1) e consente un'installazione facile e veloce delpozzetto termometrico, evitando al contempo costosee dispendiose rilavorazioni sul posto. L'esecuzione
ScrutonWell® di WIKA è stata verificata e omologata
da laboratori indipendenti TÜV SÜD NEL (Glasgow)
e dall'Istituto di Meccanica e di Fluidodinamica
dell'Università Tecnica di Freiberg.
Per informazioni dettagliate, vedere la scheda tecnica
SP 05.16.
Calcolo dell'esecuzione ScrutonWell® basato su
ASME PTC 19.3 TW-2016■■ Pressione di carico massima ammissibile mantenendo
le dimensioni originali dello stelo■■ Carico di piegatura massimo ammissibile con
dimensioni modificate dello stelo■■ Non è necessaria la parte dinamica del calcolo dellafrequenza di risonanza per via dello smorzamentodell'oscillazione di più del 90 %Pozzetto termometrico modello TW10 in esecuzione
ScrutonWell®

Per i pozzetti fabbricati (tubo saldato),l'ASME PTC 19.3 TW-2016 non è applicabile. Contattareun rappresentante WIKA per fornire calcoli basati su
Dittrich/Klotter.
1) Journal of Offshore and Mechanics and Artic Engineering Nov 2011, vol. 133/041102-1,editore ASME

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Esecuzione di un calcolo standard di resistenza pozzetti conforme a
ASME PTC 19.3 TW-2016
Questo diagramma di flusso
semplificato mostra, passo per passo,la procedura di esecuzione di uncalcolo della frequenza di risonanza
standard in conformità alla ASME
PTC 19.3 TW-2016. Il diagramma
affronta soltanto un errato rapporto
di frequenza. Consultare il manuale
di istruzioni WIKA per un elencocompleto dei codici di errore possibili.
Vista la varietà delle esecuzioni dei
pozzetti termometrici in combinazione
con vari parametri di processo,
non tutti i calcoli della frequenza dirisonanza possono seguire questa
procedura standard.
Se la procedura illustrata non porta
a un risultato ottimale, contattare ilrappresentante WIKA per ottenere
assistenza, in quanto potrebbe essere
richiesta una specifica soluzionetecnica.

Calcolo della frequenza dirisonanza in conformità ad
ASME PTC 19.3 TW-2016

Specifici strati diTW non ècompreso nella
PTC 19.3 TW-2016

rivestimento in stellite,Sìsuperficie ruvida, supporto tramite
ancoraggio, esecuzioni con bordi a spirale, esecuzionedello stelo con alesatura a gradini o didiverso tipo?

Contattare ilrappresentante WIKA
per assistenzaNo

Calcolo della frequenza dirisonanza in conformità ad
ASME PTC 19.3 TW-2016

Collare di supporto
oppureEsecuzione ScrutonWell®

Sì

Risultato superato?

NoLunghezza
non supportata
suggerita (L) > proiezioneadattatore + spessore dellaparete + 2"
(50 mm)SìNo

ATTENZIONE!
Nel caso in cui si verifichi una“situazione ad anello (loop)”,contattare il rappresentante
WIKA per assistenza.

Cambiare la lunghezza
non supportata in Lott ericalcolare

Risultato superato?

No

Aumentare il diametro dellapunta e/o del sotto plancia
e ricalcolare

SìRisultato superato?

NoSì

FINE del calcolo dellafrequenza di risonanza
TW superato

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Dettagli esecuzione
Determinare la posizione del 1° ancoraggioLa posizione del supporto ad ancoraggio del pozzetto viene
calcolata come: proiezione adattatore – 1" (25,4 mm)
Per esempio:14" (355,6 mm) proiezione adattatore. Il 1° supporto adancoraggio viene posizionato a 13" (330,2 mm) dalla
superficie della flangia.

Proiezione adattatore

Lunghezza bocchello

La lunghezza di proiezione dell'adattatore è definita comela lunghezza dal diametro esterno del tubo all'altezza delraccordo (flangia o sockolet, ecc.)

Determinare il numero di supporti ad ancoraggio e leloro posizioni
Se la posizione del 1° supporto ad ancoraggio è inferiore a5" (127 mm), è necessario un solo supporto.
Se la posizione del 1° supporto ad ancoraggio è 5" (127 mm)
o superiore, è necessario un 2° supporto da posizionare sulla
posizione del 1° supporto ad ancoraggio diviso per due. Per
lunghezze adattatore superiori a 30" (762 mm), consultare ilrappresentante WIKA.
Esempio nr. 1 – Due supporti ad ancoraggio
La lunghezza dell'adattatore è pari a 14" (356 mm).
Supporto ad ancoraggio 1 posizionato a 14" (356 mm) - 1"(25,4 mm) = 13" (330 mm). Visto che tale numero è maggiore
di 5" (127 mm), sono necessari due supporti. Pertanto13" (330 mm) / 2 = 6,5" (165 mm). Il supporto 2 è posizionato
a 6,5" (165 mm).
Esempio nr. 2 - Un supporto ad ancoraggio
La lunghezza dell'adattatore è pari a 4,5" (114 mm). Il collare
di supporto 1 è posizionato a 4,5" (114 mm) – 1" (25,4 mm) =3,5" (89 mm). Visto che il numero è inferiore a 5" (127 mm), ènecessario un collare di supporto.

Scheda tecnica IN 00.15 ∙ 01/2019Supporto con
ancoraggio 2
stop-ring

Supporto con
ancoraggio 1
stop-ring

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Tipica installazione attraverso un bocchello flangiato
Dettaglio
Accoppiamento
fisso tra il supporto
ad ancoraggio e ildiametro internodell'adattatore≥ 45 mm (1,75")
12,7 mm (½")

Vedere “Dettagli”

4-punto supporto collare“A”

Profonditàd'immersione
conica Ured

“A”

Process

Sezione “A”-“A”

Determinare il diametro esterno del supporto ad ancoraggio dalla dimensionedel tubo e dalla schedula tubo
NPS
1"
1 ½"
2"

UOM
pollicimmpollicimm

pollicimm

Diametro esterno del supporto ad ancoraggio
SCH.10

SCH.40

SCH.STD

SCH.80

SCH.XS

SCH.160

SCH.XXS

28,126,926,924,624,6

21,0

15,5

1,107

1,692

43,0

2,167

55,0

1,059

1,620

41,1

2,077

52,8

1,059

1,620

41,1

2,077

52,8

0,967

1,510

38,4

1,949

49,5

0,967

1,510

38,4

1,949

49,5

0,825

1,348

34,2

1,697

43,10,609

1,110

28,2

1,513

38,4

Determinare il diametro dello stelo sotto attacco massimo consigliato basato sulla
dimensione dell'adattatore e la schedula tubo
NPSUOM

Diametro dello stelo sotto attacco consigliato sul supporto ad ancoraggio

1"

pollici

0,938

1 ½"2"mmpollicimm

pollicimm

SCH.10
23,8

1,500

38,1

1,875

47,6Scheda tecnica IN 00.15 ∙ 01/2019

SCH.40
0,875

22,2

1,375

34,9

1,750

44,5

SCH.STD
0,875

22,2

1,375

34,9

1,750

44,5

SCH.80
0,813

20,6

1,250

31,8

1,625

41,3

SCH.XS
0,813

20,6

1,250

31,8

1,625

41,3SCH.160
0,688

17,5

1,125

28,6

1,500

38,1SCH.XXS
0,50012,71,000

25,4

1,250

31,8Pagina 6 di 7

Specifiche di design conformi a ASME PTC 19.3 TW-2016
Descrizione

Esecuzione conica e cilindrica

MinimoMassimo

MinimoMassimo

3,175 mm (0,125")

20,9 mm (0,825")

6,1 mm (0,24")

6,7 mm (0,265")

Lunghezza immersione L

63,5 mm (2,5")

Diametro della punta B

9,2 mm (0,36")

Diametro del foro dRapporto del cono B/A

Rapporto della scala B/A per B = 12,7 mm
Rapporto della scala B/A per B = 22,2 mm
Rapporto del foro d/B

Lunghezza immersione

Diametro della puntaDiametro dello stelo
sotto attacco

-

0,16

3 mm (0,12")Spessore min. di parete (B-D)/dDiametro del foro--

Rapporto della lunghezza Ls/LMarchio

0,58

2

Rapporto della sezione trasversale L/B

in conformitàa ASME PTC
19.3 TW-2016
Ldnelle schede
tecniche
WIKAUBB

Esecuzione a gradini

609,6 mm (24")

46,5 mm (1,83")1-

127 mm (5")
-

0,8

0,583

0,710,875-

-

-

2-

-

0-

-

0,5-

609,6 mm (24")

3 mm (0,12")0,6-

Se le dimensioni del pozzetto non coincidono con i requisiti
di ASME PTC 19.3 TW-2016 a causa di specifiche delcliente o applicazioni speciali, i risultati di calcolo hanno solo
carattere informativo.
Per questo motivo, WIKA non può dare alcuna garanzia.

VA

Q

Indicazione dei dati di calcolo
Gli esempi nella tabella seguente mostrano come indicare
i dati geometrici e di processo in una tabella Excel per
l'elaborazione elettronica successiva da parte di WIKA.
Esempio di una tabella con dati di calcolo per 6 punti di misura
N. TagTPv

rho

TW-0301

220

1,5

23,6

2,4TW-0303

TW-0305

TW-0307

TW-0309

02/2019 IT based on 01/2019 ENTW-0311

in °C
220

235

220

235

400

in bar
1,510

1030

31,5in m/s
25,7

19,6
13

8,9

31,9

LegendaN. Tag Punto di misura N.
T
Temperatura
PPressionev
Velocità del flusso
rho
Densità del fluido di processo

in kg/m³

Viscosità
din. in cP

Modello Dimensioni in mm

2,00,017

TW10

6,1

8,9

28,3

10,1LØdØAØB
Tt

0,013

TW100,015

TW100,014

0,013

0,017

TW10TW10TW10LØdØA

ØB

TtNID

NL

Materiale
(EN)

250

8,5

25

19

6,438,3

220

1,4435

250

250

355

355

355

8,58,58,58,58,5

Lunghezza immersione
Diametro del foro
Diametro dello stelo sotto attacco
Diametro della punta
Spessore della punta

25

25

25

25

25

19

19

19

19

19

6,4

6,4

6,4

6,4

6,438,338,3

38,338,338,3

220

220

220

220

220

1,4435

1,4435

1,4571

1,4571

1,4571

Diametro interno ugello
NID
Lunghezza ugello
NL
Modello Modello pozzetto termometrico WIKA

© 03/2004 WIKA Alexander Wiegand SE & Co, tutti i diritti riservati.
Le specifiche tecniche riportate in questo documento rappresentano lo stato dell'arte al momento della pubblicazione.
Ci riserviamo il diritto di apportare modifiche alle specifiche tecniche ed ai materiali.

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