Șoc hidraulic în sistemul de alimentare cu apă și încălzire: cauze + măsuri preventive

Una dintre principalele probleme la exploatarea sistemelor autonome de încălzire și de alimentare cu apă este variația de presiune. Lovitura de berbec în sistemul de alimentare cu apă și de încălzire cu apă, apărută ca urmare a acestei variații bruște, poate provoca daune grave. Trebuie prevenită, nu sunteți de acord?

Vă vom spune cum să preveniți fenomenul și să neutralizați efectele sale negative, asigurând continuitatea funcționării circuitelor. La noi veți afla ce metode sunt utilizate pentru a exclude lovitura de berbec în sistemele care transportă apă la robinetele de apă și la aparatele de încălzire.

În articolul prezentat spre consultare este analizată în detaliu natura loviturii de berbec. Sunt enumerate măsurile preventive care exclud apariția unei situații periculoase. Pentru o percepție vizuală a subiectului complex, sunt atașate scheme, ilustrații foto și video.

Ce este lovitura de berbec?

Lovitura de berbec reprezintă o creștere bruscă, de scurtă durată, dar semnificativă a presiunii într-un sistem umplut cu lichid. Acest fenomen apare în momentul ciocnirii fluxului de lichid cu un obstacol apărut pe drumul său. Exemple caracteristice de apariție a unor astfel de obstacole includ închiderea bruscă a armăturii de închidere, oprirea bruscă a pompei, o pungă de aer etc.

Ciocnindu-se de obstacol, fluxul de apă continuă să curgă prin inerție cu aceeași viteză cu care se deplasa înainte de apariția obstacolului. Primele straturi care intră în contact cu obstacolul se compactează cu aceeași viteză datorită sosirii straturilor următoare.

Din cauza afluirii constante de noi straturi de flux, presiunea crește rapid, iar lichidul “caută” o modalitate de a-și elibera o parte pentru a o descărca.

O situație similară apare aproape întotdeauna la întreruperea fluxului de către un robinet cu bilă sau o vană. La prima vedere, fenomenul poate părea inofensiv. De aceea, mulți proprietari nu îi acordă o atenție deosebită.

Dar, de fapt, la depistarea premiselor pentru un defect iminent al țevilor și armăturilor, merită să fie remediat cât mai repede posibil. Deoarece din cauza loviturii de berbec în sistemul de încălzire apar crăpături și fisuri, precum și deteriorări ale echipamentelor.

Această problemă gravă poate fi precedată de pocnituri și lovituri, precum și de zgomote străine în țevile de alimentare cu apă, însoțite de un „mârâit” caracteristic.

Pocniturile apar preponderent în locurile unde țevile de dimensiuni mai mari sunt conectate la racorduri cu secțiune mai mică. Apa care curge de-a lungul pereților interiori ai acestora întâlnește un obstacol, chiar dacă este incomplet, dar totuși unul.

Apariția regulată a loviturii de berbec afectează negativ funcționarea sistemului, reducând semnificativ durata sa de viață.

La apariția situațiilor de urgență, din cauza efectului loviturii de berbec, pot fi afectate:

• echipamentele (se compromite etanșeitatea conductelor și se distrug aparatele de încălzire);
• bunurile (apa care se scurge din rețeaua deteriorată va inunda locuința și va duce la deteriorarea mobilei);
• membrii gospodăriei (dacă avaria a avut loc în sistemul de termoficare, există pericolul de a suferi arsuri termice grave).

Conform datelor statistice, „partea leului” din avariile conductelor, constituind aproximativ 60%, apare ca urmare a loviturii de berbec. Cel mai adesea, consecințele negative ale acestui efect pot fi observate la țevile uzate, acoperite de coroziune.

Consecințele loviturilor hidrodinamice regulate pot fi imprevizibile, iar cea mai frecventă dintre ele este spargerea.

El provoacă cele mai multe neplăceri conductelor lungi, de exemplu, la amenajarea „podelei încălzite”, pe ale cărei circuite circulă un lichid încălzit la o anumită temperatură.

Gradul de deteriorare depinde în mare măsură de locul apariției obstacolului: dacă acesta se află la începutul unei conducte lungi, valoarea presiunii crescute va fi nesemnificativă, iar dacă se află la capăt – semnificativ mai mare.

Cel mai adesea, efectul se manifestă atunci când la instalarea sistemului de încălzire au fost utilizate țevi de diferite diametre. Dacă țevile «de calibre diferite» nu sunt aduse la un «numitor comun» cu ajutorul adaptoarelor, creșterea presiunii în sistemul de încălzire este inevitabilă. În această situație, pentru protejarea sistemului, circuitul este echipat cu o supapă specială – un termostat.

Cauzele apariției loviturii de berbec

Natura fizică a acestui fenomen constă în pierderea totală sau reducerea semnificativă a capacității de debit a conductelor de apă, în urma căreia presiunea lichidului în sistem crește.

În casele unde au fost proiectate și amenajate necorespunzător instalațiile inginerești, se pot auzi adesea în conducte ciocănituri și pocnituri caracteristice.

Ele sunt o manifestare externă a ciocanului hidraulic și apar atunci când, într-un sistem închis, circulația lichidului se oprește brusc, iar apoi mișcarea acestuia se reia la fel de brusc.

În calitate de obstacole naturale ale conductei apar adesea bulele de aer, adaptoarele de la diametru mare la cel mic, sau armăturile de închidere instalate

Dacă în calea unui flux de apă care se deplasează cu o anumită viteză apare un obstacol, viteza sa de deplasare încetinește, iar volumul continuă să crească. Negăsind o ieșire, acesta formează o undă inversă care, ciocnindu-se cu masa principală de apă, crește presiunea în sistem. Uneori, aceasta poate atinge pragul de 20 de atm.

Datorită etanșeității magistralei, volumul acumulat nu are unde să iasă, dar energia puternică încearcă totuși să găsească o ieșire în mediul exterior. Forța de impact rezultată în urma unei astfel de ciocniri creează pericolul de spargere a țevii, care nu dispune de o rezervă suficientă de rezistență.

Din acest motiv, pentru amenajarea sistemului este necesară utilizarea unor țevi fără sudură pentru apă și gaz, adaptate rețelelor de apă, care corespund GOST 3262-75, sau a unor analogi din metal-plastic sub presiune, fabricați conform GOST 18599.

Sub acțiunea permanentă a energiei apei, atât conducta propriu-zisă, cât și elementele rigide ale sistemului se vor deteriora treptat sau rapid

Principalii factori care provoacă apariția ciocanului hidraulic în țevi sunt:

• întreruperi în funcționare sau defectarea pompei de circulație;
• prezența aerului în circuitul închis al sistemului;
• întreruperi în alimentarea cu energie electrică;
• la închiderea bruscă a armăturilor de închidere.

O creștere temporară a presiunii într-un circuit închis ca urmare a pompei de lichid peste norma stabilită poate apărea dacă, la pornirea pompei, rotorul începe mișcarea la turații mari.

În ultima perioadă, la amenajarea sistemului autonom de încălzire, în locul supapelor și vanelor vechi se folosesc tot mai des robinete cu bilă, al căror mecanism nu prevede o cursă lină.

Capacitatea lor de a produce un efect rapid are o latură negativă, fiind una dintre cele mai frecvente cauze ale șocului hidraulic.

Dacă la pornirea sistemului nu s-a eliminat aerul din el, în momentul deschiderii robinetului cu bilă are loc o coliziune între aer și lichidul practic incompresibil.

Din punct de vedere al siguranței, robinetele cu șurub sunt mai preferabile, deoarece, prin deșurubarea treptată a bucșei, asigură deschiderea/închiderea lină a armăturii de închidere.

O situație similară apare și atunci când, înainte de pornirea sistemului, aerul nu a fost eliminat din circuit. În momentul deschiderii robinetului, apa se ciocnește de un dop de aer, care, în condițiile unui sistem închis, acționează ca un amortizor pneumatic.

Cum să evitați problema?

Reducerea intensității și neutralizarea efectului presiunii excesive poate fi realizată printr-o protecție corectă a sistemului de conducte de alimentare cu apă.

Mecanismele de protecție pentru sistemele autonome împotriva șocului hidraulic, în majoritatea cazurilor, au scopul de a atenua forța fluxului de masă de apă.

Pentru prevenirea apariției unei presiuni excesive de tip unic sau permanent, atât pe o secțiune individuală a circuitului, cât și în întregul sistem, se aplică o serie de măsuri principale.

Opțiunea #1. Închiderea treptată a sistemului

Aceasta este una dintre cerințele principale la pornirea și oprirea sistemelor de conducte, care este clar stipulată în documentele normative.

Faptul este că energia șocului hidraulic, datorită elasticității pereților țevii, nu acționează instantaneu cu toată forța sa. Prin compensarea deformațiilor elastice, aceasta este împărțită în mai multe intervale de timp.

Prin urmare, la aceeași forță totală a șocului, puterea impactului la un moment dat va scădea semnificativ. Printr-o pornire lină, se poate prelungi în timp procesul de creștere a presiunii, reducând la minimum daunele semnificative aduse sistemului.

La alegerea armăturii de închidere, trebuie să se acorde preferință produselor care au un interval relativ mare de închidere a apei.

Robinetele a căror construcție prevede un interval mare până la momentul închiderii apei se instalează încă în faza de montaj a echipamentului.

Opțiunea #2. Utilizarea dispozitivelor automate

Automatizarea trebuie configurată pentru o corecție lină a presiunii statice în sistem. Instalarea pompelor cu modificare automată a numărului de rotații sau a agregatelor cu comandă electronică, echipate cu convertoare de frecvență încorporate, ajută la obținerea efectului dorit.

Utilizarea sistemelor automate va permite controlul debitului de lichid, precum și citirea valorilor presiunii acestuia în conductă

Pompele echipate cu reglare automată a turațiilor motorului electric sunt capabile să crească/scadă treptat presiunea în sistem. În același timp, software-ul îndeplinește simultan două sarcini: monitorizează modificarea presiunii în conducta de apă și reglează automat debitul.

Metode de modernizare complexă a sistemului

Modernizarea complexă a sistemului presupune instalarea de echipamente menite să neutralizeze efectul presiunii excesive.

Metoda #1. Utilizarea compensatoarelor și amortizoarelor

Atenuatoarele și hidroacumulatoarele îndeplinesc simultan trei funcții: colectează lichidul, eliminând astfel excesul de volum din sistem și contribuie, de asemenea, la prevenirea fenomenului nedorit.

Dispozitivul de compensare, al cărui rol este îndeplinit de hidroacumulator, se instalează în direcția curgerii apei pe acele segmente ale circuitului de încălzire unde există o probabilitate mare de fluctuație a presiunii în sistem.

Hidroacumulatorul sau atenuatorul reprezintă un vas de oțel cu un volum de până la 30 de litri, care include două secțiuni separate printr-o membrană din cauciuc sau cauciuc natural.

La apariția unei presiuni excesive în sistem, coloana de apă a primei secțiuni începe să apese pe membrana de separare, ceea ce o face să se îndoaie în direcția camerei de aer.

La creșterea presiunii, șocurile hidraulice sunt «eliberate» în rezervor. Prin îndoirea membranei de cauciuc înspre camera de aer în momentul ridicării coloanei de apă, se obține efectul de creștere artificială a volumului circuitului.

Ca dispozitive de amortizare se utilizează țevi fabricate din cauciuc armat termorezistent sau plastic elastic.

Materialul elastic al dispozitivelor de amortizare atenuează spontan energia șocului hidraulic în punctul în care presiunea a atins o valoare critică.

Pentru a obține efectul dorit, este suficient să utilizați un produs cu lungimea de 20-30 cm. Dacă conducta are o lungime mai mare, secțiunea amortizorului se mărește cu încă 10 cm.

Metoda #2. Instalarea unei valve de protecție de tip diafragmă

Supapa de protecție de tip diafragmă se plasează pe o derivație a conductei lângă pompă, pentru a evacua o cantitate stabilită de apă în caz de exces de presiune.

Supapa de protecție, dotată cu un etanșant rigid care îndeplinește funcția de eliberare rapidă a presiunii, este un dispozitiv de siguranță fiabil pentru sistemul autonom.

În funcție de producător și de tipul modelului, supapa de protecție este acționată printr-o comandă electrică a controlerului sau cu ajutorul unui dispozitiv pilot cu acțiune rapidă.

Dispozitivul se activează atunci când presiunea depășește nivelul de siguranță, protejând stația de pompare în cazul unei opriri bruște a echipamentului. În momentul unui vârf periculos de presiune, acesta se deschide complet, iar când presiunea scade la nivelul normal, regulatorul se închide lent.

Metoda #3. Dotarea valvei de reglare termică cu un șunt

Șuntul reprezintă un tub îngust cu un diametru interior de 0,2-0,4 mm, care se instalează în direcția de circulație a agentului termic. Sarcina principală a elementului este să reducă treptat presiunea atunci când apar suprasarcini.

Un tub îngust, cu un diametru interior care nu depășește 0,2-0,4 mm, se plasează pe partea din care lichidul intră în termostat.

Metoda de șuntare se aplică la amenajarea sistemelor autonome, a căror conductă este realizată numai din țevi noi. Acest lucru se datorează faptului că prezența ruginei și a depunerilor în țevile vechi poate anula eficiența șuntării. Din acest motiv, atunci când se utilizează un șunt la intrarea în circuitul de încălzire, se recomandă instalarea unor filtre de apă eficiente.

Metoda #4. Utilizarea unui termostat cu superprotecție

Este un fel de supapă de siguranță care monitorizează presiunea din sistem și nu îi permite să funcționeze după ce valoarea atinge un nivel critic. Dispozitivul este echipat cu un mecanism cu arc, amplasat între capul termostatic și supapă. Mecanismul cu arc se declanșează la presiune excesivă, împiedicând supapa să se închidă complet.

Astfel de termostate se instalează strict conform direcției indicate pe corp.

Efectuarea lucrărilor de întreținere preventivă

Pe lângă respectarea strictă a regulilor de exploatare a conductelor, prevenirea accidentelor este ajutată de efectuarea la timp a măsurilor de întreținere preventivă. La urma urmei, toate procesele din sistemul de alimentare cu apă sau din circuitul de încălzire sunt interconectate. Iar șocul hidraulic este doar «picătura» distructivă finală care poate duce la consecințe negative pe fondul stării tehnice nesatisfăcătoare a conductei de apă.

Vibrațiile conductei și modificările valorii presiunii contribuie la formarea micro-fisurilor în structura metalului. Defectele apărute în timp se manifestă instantaneu la apariția unui șoc hidraulic în zonele cu tensiune internă crescută: îmbinări mecanice, coturi și suduri.

Întreținerea preventivă constă în echilibrarea sistemului de încălzire, care se efectuează după finalizarea instalării sau efectuarea reparațiilor la încălzirea într-o casă privată

Setul principal de lucrări efectuate în cadrul întreținerii preventive:

• verificarea funcționalității grupului de siguranță: a supapei de siguranță, a aerisitorului și a manometrului;
• verificarea periodică a presiunii din spatele membranei vasului de expansiune, iar la depistarea unor rezultate nesatisfăcătoare, corectarea acesteia;
• testarea sistemului pentru scurgeri și verificarea gradului de uzură a țevilor;
• monitorizarea poziției supapelor armăturii de închidere și reglare pentru scurgeri;
• verificarea regulată a stării filtrelor, care rețin depunerile de calcar, nisip și particule de rugină, la nevoie – curățarea și spălarea elementelor;

Întreținerea preventivă, vizând menținerea în stare bună a sistemului de alimentare cu apă și a sistemului de încălzire, include tipuri simple de lucrări. Dar nu trebuie ignorate. Acest lucru poate duce la cheltuieli semnificative de bani și timp pentru efectuarea unor lucrări complete de reparații.

Măsurile de protecție enumerate sunt cele mai eficiente dacă sunt aplicate în mod complex. Dar datorită unei abordări complexe a soluționării problemei, veți putea neutraliza consecințele negative și, astfel, prelungi durata de viață a sistemului.

Concluzii și material video util pe această temă

Video #1. Șocul hidraulic, cum se produce:

Video #2. Testul eficienței aplicării amortizorului:

Șocul hidraulic în sistemul de alimentare cu apă este un fenomen frecvent, capabil să provoace daune grave. Iar sarcina dumneavoastră este să eliminați problema cât mai repede posibil. Deoarece, la repetarea situației, elementele sistemului se vor defecta în curând. Iar repararea după aceasta va costa mult mai scump.

Adresați întrebări și scrieți, vă rog, comentarii în blocul de mai jos. Așteptăm poveștile dumneavoastră despre cum ați detectat șocul hidraulic în sistem sau ați observat consecințele sale. Ne interesează opinia dumneavoastră despre informațiile prezentate.