Biogas-Rohrleitungstrasse in Rekordzeit fertig gestellt: Maßgeschneidertes Halterungssystem spart Zeit und Kosten

Autor: Patricia Pfister , 08.02.2017

Um die eigenen Energieerzeugungskosten zu senken, ließ eine deutsche Papierfabrik auf ihrem Werksgelände eine effiziente Energiezentrale einrichten, die neben Erd- auch mit Biogas betrieben wird.

Der mit der Umsetzung des Projektes beauftragte Schweizer Anlagenbauer Caliqua AG installierte in diesem Rahmen auch eine Biogas-Versorgungsleitung von 450 m Länge und setzte dazu modulare MP-FLEX-Halterungen der bayerischen MPSS GmbH ein. Da die maßgeschneiderten modularen Stahlbauteile vom Hersteller innerhalb von nur drei Wochen gefertigt und geliefert werden konnten, ließ sich der enge ­Zeit­rahmen für die geplante Inbetriebnahme ohne Schwierigkeiten einhalten.

Im Jahr 2014 errichtete die Caliqua AG auf dem Gelände einer Papierfabrik eine effiziente Energiezentrale mit drei Gaskesseln und einer nachgeschalteten Dampfturbine, durch die die Energieerzeugungskosten reduziert werden sollten. Eine zusätzliche Senkung der Betriebskosten sollte durch die alternative Befeuerung eines Kessels mit Bio- anstatt Erdgas erzielt werden. Zu diesem Zweck musste eine neue Leitungstrasse verlegt ­werden – und zwar überirdisch im Freien, ohne die vorhandenen Verkehrs- und Betriebswege auf dem Werksgelände zu behindern oder einzuschränken. „Bei der Suche nach flexiblen und für hohe Lasten geeigneten Rohrleitungshalterungen sind wir auf das MP-FLEX-System von MPSS aufmerksam geworden“, erklärt Klaus Fischer, Gruppenleiter Anlagenbau bei der Caliqua AG.

Hohe Belastungsaufnahme
Um die Trasse vom Einbindepunkt – einer bestehenden Biogas-Rohrleitung – insgesamt 450 m zur neuen Energiezentrale verlegen zu können, benötigte der Schweizer Anlagenbauer maßgefertigte Rohrleitungshalterungen in verzinkter Ausführung und mit prüf­fähigen statischen Nachweisen. Durch die sehr enge Terminschiene zwischen der Beauftragung von Caliqua durch die Papierfabrik und dem festgelegten Inbetriebnahme-Termin für die Leitung stand zudem für die Herstellung und Lieferung der Halterungsbauteile nur ein Zeitfenster von maximal drei Wochen zur Verfügung. „Bei den MP-FLEX-Halterungen handelt es sich um massive Stahlbauteile in einer speziellen, montagefreundlichen Modulbauweise. Sie sind uns für die kurzfristige Realisierung der Trasse unter anderem ­deshalb als die geeignete Lösung erschienen, weil mit diesem System sehr hohe Lasten abgetragen werden können und die passgenauen Systemteile in kürzester Zeit lieferbar sind. Zu­sätzlich können die Bauteile mit sämtlichen gängigen Rohrlagern kombiniert werden“, erläutert Fischer.

Eine wesentliche Problematik bei der Planung und Errichtung der Biogas-Rohrleitungstrasse bestand darin, dass an der im Freien gelegenen Leitung auch Wind- und Schneelasten auftreten können, was relativ hohe Quer­kräfte für die betroffenen Halterungen zur Folge hat. Zusätzlich musste die Leitung wegen des betriebsbedingten Kondensatanfalls mit Gefälle zu den Tiefpunkten verlegt werden. ­Erschwerend kam ein variierendes Gelände­niveau hinzu, wodurch sich unterschiedliche Höhen von bis zu 5 m für die ­insgesamt 82 Halterungskonstruktionen ergaben. „Durch die Verwendung von torsions­steifen Vierkant­rohren in den Profilgrößen 100 x 100 und 140 x 140 mit jeweils 8 mm Wandstärke ­können viel höhere Belastungen als bei bisher erhältlichen modularen Systemen aufgenommen werden“, erklärt Andreas Wallner, Geschäftsführer der MPSS GmbH. „MP-FLEX-­Standard-Halterungs­konstruk­tionen können Einzellasten bis zu 8,5 Tonnen aufnehmen. Sonderkonstruktionen noch deut­lich mehr.“ Bei dem Projekt in der Papier­fabrik beträgt die höchste Querbelastung, die in 5 m Höhe auftritt, 1,2 kN – circa 120 kg.

Vereinfachte Planung und schnelle Fertigung
Um die Produktivität in der Halterungs­planung zu steigern, nutzten die Caliqua-­Konstrukteure statt der herkömmlichen 3D-CAD- Bauteilekataloge ein von MPSS zur Verfügung gestelltes Tool und planten die Biogastrasse im 3D-CAD-Modell auf Basis von selbst vor Ort genommenen Maßen sowie zur Verfügung gestellten Werksübersichtsplänen mit eingetragenen Höhen­knoten: „Das Tool platziert nach Auswahl des zu halternden Rohrleitungspunktes und dem entsprechenden Gebäudeanschluss die Halterungskonstruktion automatisch – inklusive aller Verbindungsmittel zum Gebäude wie Dübel oder Trägerklammern“, so Wallner. „Der Konstrukteur kann anhand der Übersichtstabellen mit der statischen Belastbarkeit für über 150 Standardanwendungen zwischen den für den Halterungsfall zur Verfügung ­stehenden Bauteilkombinationen wählen und auch nachträglich noch Einzelmaße ver­ändern.“ Im Anschluss werden die Halterungszeichnungen und damit die Bestelllisten fast automatisch generiert, wodurch sich die sonst übliche Zeit für die Erstellung der Zeichnungen auf ein Minimum reduziert. „Mit dem 3D-Tool konnten wir die Produktivität im Bereich der Unterstützungskonstruktion merklich steigern“, bestätigt Fischer.

Die schnelle Fertigung bei MPSS ist von der Nutzung des Tools allerdings unabhängig und ergibt sich im Wesentlichen aus zwei Faktoren: „Durch automatisierte Halbzeug-­Zuschnitt-Listen, die wir auf Basis der Kunden-Bestell­listen erzeugen, und fest abgespeicherte Bauteildaten für die CNC-Maschinen wird die Arbeits­vorbereitung auf ein ­Minimum reduziert und die Fertigung kann sofort nach Auftragserteilung erfolgen“, erläu­tert Wallner. Die erforderlichen Halbzeuge und Standard-Teile sind zudem in der Produktion vorrätig und müssen nicht erst auftragsbezogen bestellt beziehungsweise ge­fertigt werden. So war die Einhaltung der Lieferfrist für die bei der Biogas-Leitung benötigten Teile kein Problem: Sie waren innerhalb der vorgegebenen drei Wochen in mm-genauer Ausfertigung und ver­zinkter Ausführung vor Ort. Die Bauteile können auch alternativ mit Pulverbeschichtung für Korrosivitäts­kategorien bis C5 geliefert werden.
 
Einsparung bei Beschaffungs-, Transport- und Montagekosten
Die MP-FLEX-Halterungen haben jedoch noch einen weiteren Vorteil: Durch den Einsatz der torsionssteifen Vierkantrohre ist ihr Gewicht um circa 20 Prozent geringer als das herkömmlicher Konstruktionen aus Doppel-­T-Profilen. Auf diese Weise werden nicht nur die Beschaffungs-, Transport- und Montagekosten gesenkt, sondern auch Ressourcen ­geschont. Zudem lassen sich im Unterschied zu herkömmlichen modularen Halterungssystemen durch die Maßanfertigung der Bauteile unnötige Bohrungen und Trägerüberstände vermeiden: „Die bisherigen Systeme haben in der Regel feste Längen-Abstufungen für Konsolen und Träger – beispielsweise in 250-, 300- oder 500 mm-Stufen – um die Bauteil-Vielfalt stark zu reduzieren und auf Vorrat produzieren zu können“, so Wallner. „Das führt in den meisten Fällen zu Träger­überständen, die vom Auftraggeber bezahlt und unter Umständen nachträglich eingekürzt werden müssen.“ Zusätzlich haben ­diese Standard-Bauteile eine Vielzahl von Bohrungen, um sie für möglichst viele Anwendungen einsetzen zu können.
MP-FLEX-Komponenten dagegen besitzen nur die Bohrungen, die für das konkrete ­Projekt erforderlich sind, was sich insgesamt ­positiv auf die Energie- und CO₂-Bilanz bei der Herstellung, beim Transport und bei der Montage auswirkt. „Für uns als nachhaltig denkendes und agierendes Unternehmen ist das ein sehr wichtiger Nebeneffekt: Durch den Einsatz der gewichtsoptimierten Halterungsbauteile konnten wir nicht nur unser Projekt-Budget, sondern auch die Umwelt schonen“, erklärt Fischer. Darüber hinaus entfielen durch die mitgelieferten prüffähigen statischen Nachweise Zeit und Kosten für ­statische Berechnungen. Für über 5.600 ­Standard-Halterungs- und Größenkombinationen sind prüffähige Statiken erhältlich. Auf Wunsch werden auch statische Nachweise für Sonderkonstruktionen erstellt. Zum Lieferumfang gehören auch eine auftragsbezogene EG-Konformitätserklärung sowie die zu­ge­hörigen 3.1-Werkstoffzeugnisse. Durch die abgerundeten Ecken der Vierkantrohre und der Abschlusskappen für die Trägerenden sind die MP-FLEX-Konstruktionen nicht nur ­optisch ansprechend, es wird auch die ­Ver­letzungsgefahr reduziert.

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Die Halterungen sind circa 20 Prozent leichter als herkömmliche Doppel-T-Konstruktionen, was deutlich Beschaffungs-, Transport- und Montagekosten einspart.

Foto: MPSS GmbH

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Ein 3D-Planungstool sowie der Einsatz von standardisierten Modulen beschleunigten die Planung und Zeichnungserstellung der Leitungstrasse deutlich.

Foto: MPSS GmbH

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Für die Biogas-Leitung wurden von Caliqua modu­lare MP-FLEX-Haltungen von MPSS eingesetzt.

Foto: MPSS GmbH