پایپینگ یا لوله کشی صنعتی شاخه ای از مهندسی است که در صنایع مختلف کاربرد دارد. در بیان ساده و کوتاه هدف اصلی کل سیستم پایپینگ در یک مجموعه، انتقال و جابه جایی یک سیال به بهترین نحو ممکن است. پایپینگ مثل همه پروژه های مهندسی از بخش های مختلف طراحی، اجرا و خرید تشکیل شده است و بخشی که ما بعنوان مهندسین پایپینگ با آن درگیر هستیم بخش طراحی است. در بخش طراحی، یک سری اصول وجود دارد که بر اساس استانداردهای هر صنعت تدوین شده است. برای مثال در صنعت نفت و گاز، استانداردهای آمریکایی مانند ASME رایج ترین استاندارد مورد استفاده است.
علاقه مندان به حوزه پایپینگ معمولا فارغ التحصیلان رشته های مکانیک، شیمی، معدن، متالورژی و .... هستند که با کسب مهارت هایی بعد از فارغ التحصیلی آماده کار در این زمینه می شوند.
صنایع مرتبط با پایپینگ
شاید در نگاه اول پایپینگ فعالیتی مختص صنعت نفت و گاز به نظر برسد اما با بررسی دقیق تر و به روزتر درمیابیم صنایع زیادی مرتبط با حوزه پایپینگ وجود دارند. البته که در صنعت نفت و گاز به دلیل قدمتی که در کشور دارد و همچنین به دلیل درآمدی که به این صنعت اختصاص دارد، استانداردها دسته بندی شده هستند و از همه جهات روند مشخص تری طی می شود، اما پتانسیل و فضای فعالیتی که در سایر صنعت ها وجود دارد را نباید نادیده گرفت.
در صنعت ساخت و ساز، پایپینگ های ساختمانی هستن که از استاندارهای خاص تاسیسات ساختمانی پیروی می کنند. در صنعت ساختمان معمولا طراحی پایپینگ با دو هدف آب و گاز مورد استفاده قرار میگیرد. البته برای ساختمان های کوچک اکثر مواقع نقشه های خروجی از نرم افزارهای CAD نیاز مهندسین را برطرف می کند، اما در مورد ساختمان های بزرگ یا موتورخانه ها یا موارد مشابه، گاهی نقشه های CAD کافی نیست و به نقشه های single line نیاز پیدا می کنند که خروجی نرم افزارهای طراحی پایپینگ هستند.
در صنعت آب، پایپینگ در پلنت های تصفیه آب، سایت های تصفیه فاضلاب و .... مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه با توجه به بحران کمبود آب و اهمیتی که موضوع تصفیه آب و فاضلاب پیدا کرده است، این صنعت در حال گسترش و توسعه است و به تبع آن نیاز به طراحی پایپینگ مورد استفاده در این حوزه نیز ، رو به افزایش است. بنابراین اگرچه میزان درآمد مهندسین طراح در هر پروژه در بحث تصفیه آب و فاضلاب پایین تر از درآمد حاصل در صنعت نفت است، اما می توان گفت تعداد پروژه های تعریف شده برای مهندسین طراح پایپینگ در این صنعت بسیار بیشتر از قبل و یا شاید بیشتر از صنایع دیگر شده است. از طرفی حساسیت کمتر موجود در این بخش و ورود به کار آسان تر برای فارغ التحصیلان، باعث ایجاد انگیزه برای فعالیت در این حوزه غیر نفتی می شود.
یکی دیگر از مواردی که پایپینگ در آن نقش مهمی ایفا می کند، طراحی آتش نشانی است. به خصوص برای مکان هایی که پیچیدگی های داشته باشند، نیاز به طراحی پایپینگ با نرم افزارهای تخصصی تر احساس می شود. به طور مثال خنک سازی سرورهای بانک از موقعیت های حساسی است که به طراحی پایپینگ دقیقی نیاز دارد.
ابزارهای نرم افزاری
ابزارهایی که برای بحث طراحی به کمک مهندسین پایپینگ آمده اند، نرم افزارهایی هستند که در طول زمان توسعه یافته و مورد استفاده قرار گرفته اند. از رایج ترین و قدرتمند ترین این نرم افزارها می توان به PDMS محصول شرکت AVEVA اشاره کرد. یکی از دلایل جذابیت PDMS برای مهندسین نوع خروجی های قابل استخراج است. خروجی های PDMS به نسبت سایر نرم افزارها کاربردی تر هستند، به طور مثال نقشه ISO که یک نقشه single line یا به عبارت دیگر نقشه ساخت است. از سایر نرم افزارها معمولا نمی توان نقشه های ساختی استخراج کرد و ISO هایی که ارائه می دهند معمولا نقشه های شماتیک هستند.
به طور کلی نرم افزارهای طراحی پایپینگ مثل AVEVA PDMS ابزار جامعی هستند که در آن ها یک پلنت طراحی می شود. این پلنت می تواند یک ورزشگاه ، یک ساختمان دانشگاه، یک تصفیه خانه آب یا فاضلاب، یک سایت پالایشگاهی ، یک پلنت معدنی و ... باشد. البته معمولا میزان حساسیت و سختگیری در استانداردهای حوزه نفت و گاز بیشتر از سایر حوزه هاست، بنابراین اگر بتوانیم به مهارتی در طراحی پایپینگ نفت و گاز دست یابیم، می توان گفت در سایز حوزه ها حتما قادر به فعالیت هستیم.
تحلیل تنش پایپینگ
جهت پرداختن به موضوع تحلیل تنش پایپینگ ابتدا باید به این سوال پاسخ دهیم که در طراحی یک سیستم پایپینگ چه کسانی فعالیت دارند؟ در اولین مرحله یک مهندس فرآیند بر اساس الزاماتی که دارد، شرایط فرآیندی پروژه را تببین می کند و مدارک فرآیندی را ایجاد می کنند، مهندس متریال در گام بعد انتخاب متریال لوله ها و ضخامت آن ها را برعهده دارد. بعد مهندس طراح پایپینگ طبق نقشه ها و مدارکی که در اختیار دارد جا نمایی لوله ها و تجهیزات پلنت را انجام می دهد. پس از این مراحل و در نهایت کار مهندس تحلیل تنش آغاز می شود. وظیفه اصلی مهندس تحلیل تنش این است که با در نظر گرفتن تمامی load case ها و بارهایی که به سیستم وارد می شود، آن را آنالیز و تحلیل تنش کند. در واقع مهندس تحلیل تنش تمام بارهای محتمل در طول عمر یک سیستم پایپینگ را در نظر گرفته و تنش های ایجاد شده را از نظر قرار گرفتن در محدوده مجاز، بررسی می کند. به طور مثال چه میزان لود مجازی میتواند به نازل یک تجهیز خاص وارد شود و یا اینکه بر مبنای لودهای وارد بر سیستم، نوع و سایز خاصی از ساپورت ها را انتخاب کنند.
مانند همه روندهای دیگر در علوم مهندسی تحلیل تنش نیز، بر اساس خط مشی تعیین شده ای پیش می رود که مورد توافق همه مهندسین این حوزه باشد. در بخش تحلیل تنش پایپینگ کدها و استانداردهایی وجود دارد و بسته به این که آنالیز چه سیستمی در حال انجام است از کد مخصوص به آن استفاده می شود. بنابراین آشنایی با این کدها اهمیت بسزایی در نتیجه تحلیل تنش صحیح دارد.
ابزارهایی که برای تحلیل تنش وجود دارد عمدتا نرم افزارهایی هستن که براساس المان محدود کار میکنند، یکی از رایج ترین نرم افزارهای تحلیل تنش پایپینگ در سراسر دنیا، نرم افزار Caesar II است. یکی از ویژگی های مهم این نرم افزار که آن را از سایر نرم افزارها متمایز کرده، طراحی بر اساس کد است. به این معنا که کاملا بر مبنای الزامات کد استاندارد، کدنویسی شده است و خروجی های آن بر اساس باید و نبایدهای کد، طبقه بندی شده است. این ویژگی کار تفسیر نتایج را برای کاربر ساده تر می کند. از دیگر قابلیت های نرم افزار سزار ( CAESAR II) میتوان به توانایی آنالیز استاتیک و دینامیک اشاره کرد.
نویسنده: ستاره دهقان - کارشناس دپارتمان تاسیسات و انرژِی، گروه آموزشی پارس پژوهان
