logowanie

Co to jest uderzenie hydrauliczne i jak mu przeciwdziałać?

tagi tematyczne instalacja wodna
Częstym problemem w instalacjach sanitarnych są uderzenia hydrauliczne. Ich niekorzystne oddziaływanie to przyczyna wielu awarii i uszkodzeń przewodów sieci wodociągowej. Dowiedz się, jakie czynniki wywołują uderzenia hydrauliczne i co należy zrobić, by zminimalizować prawdopodobieństwo powstania tego zjawiska.

Jak powstają uderzenia hydrauliczne?

Uderzenie hydrauliczne powstają w wyniku awarii, błędnej obsługi lub zdarzeń losowych. Wśród tych czynników możemy wyróżnić m.in.: gwałtowne otwarcie lub zamknięcie zaworu, szybkie napełnianie niecałkowicie odpowietrzonego rurociągu, automatyczne włączanie lub wyłączanie pompy, nagłe wyłączenie pompy spowodowane brakiem prądu, błędny dobór elementów układu, nieprawidłowo przeprowadzone konserwacje i remonty, pęknięcie przewodu, blokada pomp.

Zjawisko to polega na występowaniu nagłych wahań ciśnienia w przewodzie wypełnionym cieczą, które wynikają z gwałtownych zmian prędkości jej przepływu.

Miejscowej zmianie ulega również udział energii kinetycznej i potencjalnej w energii całkowitej przekroju. Wraz ze spadkiem prędkości maleje energia kinetyczna, a rośnie potencjalna i ciśnienie – uderzenie hydrauliczne dodatnie. W odwrotnej sytuacji mamy dotyczenia z uderzeniem hydraulicznym ujemnym. Częściej występuje to pierwsze.

Przyrost ciśnienia wyznacza się za pomocą wzoru Żukowskiego i Allieviego:

Δp = ± ρ c ΔU

Objaśnienia:

Δp – przyrost ciśnienia [Pa]

ΔU – przyrost prędkości [m/s]

ρ – gęstość cieczy [kg/m³]

c – prędkość fali podwyższonego ciśnienia [m/s]

Zainicjowanie uderzenia hydraulicznego w dużej mierze zależy od ściśliwości cieczy oraz sprężystości ścianek rurociągu. Wartość prędkość fali podwyższonego ciśnienia wyznaczamy ze wzoru:

c = 1/ [ρ * (1/K + ψ * D/E * e)]1/2

Objaśnienia:

ρ – gęstość cieczy [kg/m³],

K – moduł sprężystości cieczy [Pa],

E – moduł sprężystości ścian przewodu – moduł Younga [Pa],

e – grubość ścianki przewodu [m],

d – średnica wewnętrzna przewodu [m],

ψ – współczynnik korekcyjny

Warto jednak podkreślić, że nie zawsze w następstwie przepływów nieustalonych zostaje zainicjowane uderzenie hydrauliczne. Zależy to od szybkości zmian i charakterystyki systemu wodociągowego.

Skutki uderzeń hydraulicznych

Niestety nie zawsze udaje się zaprojektować instalację sanitarną w taki sposób, by zapobiec negatywnym skutkom uderzeń hydraulicznych. Konsekwencją przekroczenia wartości krytycznych naprężeń rozrywający w ściankach rurociągu podczas gwałtownych przyrostów ciśnienia może być jego uszkodzenie. Poprzez nieszczelności do instalacji przedostają się różnego rodzaju zanieczyszczenia. Uderzenia hydrauliczne to również przyczyna wielu awarii w sieci wodociągowej. Oprócz niszczenia rurociągów mogą doprowadzić do uszkodzenia pomp i zaworów zwrotnych.

Zapobieganie uderzeniom hydraulicznym

Podejmowane działania mają na celu wyeliminowanie czynników sprzyjających powstawaniu tego zjawiska oraz zapobieganie jego negatywnym skutkom. Przede wszystkim należy zredukować wielkość maksymalnego ciśnienia do wartości dopuszczalnej dla materiałów, z których została wykonana instalacja. Warto zaznaczyć, że już na etapie projektowania można wyznaczyć maksymalny przyrost ciśnienia w momencie wystąpienia uderzenia hydraulicznego. Jeśli zostanie przekroczona dopuszczalna wartość dla danego materiału, należy zmienić jego rodzaj lub średnicę przewodów. Podejmowane są również działania, które mają spowodować, że powstające uderzenie hydrauliczne będzie złożone, tak by czas zamykania zaworu był dłuższy od okresu fali uderzeniowej. Należą do nich m.in.: powolne otwieranie i zamykanie zaworów odcinających (na szczególną uwagę zasługują tu zawory kulowe, których położenie można zmienić w krótkim czasie), wykorzystanie pomp o dużej bezwładności pracy wirników, regulacja obrotów pompy oraz dobór odpowiednich charakterystyk zasuw. Innymi sposobami zapobiegania uderzeniom hydraulicznym jest zastosowanie powietrznych otworów wlotowych lub komór przelewowych oraz zbiorników wodno–powietrznych.

Źródło: redakcja

Partnerzy serwisu

To dzięki tym firmom możemy realizować Wasze potrzeby i zainteresowania

border_left border_right