Vodovodný kohútik v každej domácnosti nie je luxus, ale významný pokrok. O túto príjemnú vymoženosť sa však dá v okamihu prísť, ak sa v potrubí vyskytne vodný ráz. Vodný ráz môže viesť nielen k nedostatku vody, ale aj k zaplaveniu bytu.
Ako k tomuto nebezpečnému javu dochádza a ako sa mu vyhnúť, bude podrobne rozobrané v tomto článku.
Povaha vodného rázu v potrubiach
Vodný klad je rázová vlna, ktorá sa šíri pozdĺž povrchu vodovodného potrubia a cez jeho armatúry. Keď tlak stúpa, rázová vlna je kladná; keď tlak klesá, je záporná. Vyskytuje sa, keď sa naplní prázdne potrubie alebo sa náhle zatvorí kohútik. Deštruktívny účinok tohto javu je spôsobený predovšetkým nestlačiteľnosťou kvapaliny.
Ak by sa voda dala stlačiť niekoľkokrát, napríklad plyn, potom by potrubia nepraskali od prudký nárast tlakuNadmerný tlak nastáva, keď sa tok kvapaliny náhle zastaví, ale vodný ráz môže byť spôsobený aj inými javmi vo vodovodnom systéme.
Dôvody
K vodnému rázu najčastejšie dochádza, keď sa uzatvárací ventil náhle zatvorí. Keď voda preteká potrubím a vyteká z kohútika, tlak v vodovodnom systéme zostáva konštantný. Keď sa však ventil náhle zatvorí, tento tlak sa môže niekoľkonásobne zvýšiť, čo spôsobí prasknutie a zlomenie stien potrubia.
Vodný klad môže byť spôsobený aj:
- Náhle zapnutie alebo vypnutie výkonného čerpadla.
- Vzduchové uzávery prítomné v okruhu prívodu vody alebo vykurovania.
Zapínanie a vypínanie čerpadla môže byť spôsobené nestabilným napájaním zariadenia, v ktorom sa nachádzajú vysokovýkonné vodárenské čerpacie stanice. Vzduchové uzávery tiež významne prispievajú k tomuto nebezpečnému javu, preto sa pred prevádzkou uzavretých kvapalných systémov uistite, že sú úplne bez vzduchu.
Dôsledky
Pri opakovanom vystavení vysokému tlaku, ku ktorému dochádza v dôsledku vodného rázu, môžu aj tie najspoľahlivejšie systémy stratiť tesnosť. Môže dôjsť aj k prasknutiu potrubia. z jediného, ale silného hydraulického nárazu.
V dôsledku tohto nárazu je dodávka vody do budov napojených na vodovodné potrubie úplne prerušená. Dôsledky tohto javu sa, žiaľ, neobmedzujú len na nedostatok vody v kohútiku.
Ak v bytovom dome praskne potrubie, po prasknutí potrubia a vniknutí kvapaliny do obytného priestoru dôjde k poškodeniu majetku vlastníkov bytov, ako aj susedov na poschodí nižšie.
Ak praskne hlavné vodovodné potrubie, ktoré zásobuje vodou celú mestskú časť, nehodu už možno považovať za mimoriadnu udalosť.
V dôsledku takejto udalosti zostanú obyvatelia desiatok bytových domov nielen bez pitnej vody, ale aj bez kanalizácie, keďže všetky splachovacie nádrže toaliet sú napájané zo studenej vody. Sprchovanie, a to aj s nepoškodeným prívodom teplej vody, bude tiež nemožné.
Ak sa v dôsledku vodného rázu poškodí teplovodné potrubie, môže táto udalosť okrem poškodenia majetku viesť aj k vážnym popáleninám. Obzvlášť nebezpečný môže byť únik vo vykurovacom systéme, kde je chladiaca kvapalina neustále pod značným tlakom a teplota kvapaliny presahuje 70 stupňov Celzia.
Dôsledky vodného rázu môžu viesť k značným škodám, preto je dôležité naučiť sa, ako zabrániť náhlemu zvýšeniu tlaku v potrubiach.
Metódy ochrany
Dodržiavanie pokynov na inštaláciu vodovodných a vykurovacích systémov môže minimalizovať riziko vodného rázu, ale správne navrhnuté systémy ho samy osebe nedokážu úplne eliminovať. Predchádzanie tejto nepríjemnej situácii si vyžaduje komplexný prístup a dodržiavanie bezpečnostných predpisov a technických pokynov.
Pravdepodobnosť vodného rázu sa dá výrazne znížiť dodržiavaním nasledujúcich pravidiel pri inštalácii a prevádzke vodovodných potrubí.
- Pri spustení vodovodného alebo vykurovacieho systému sa musia uzatváracie prvky armatúr otvoriť veľmi pomalyUzatváranie prívodu vody musí byť tiež veľmi plynulé. Plynulé zatváranie a otváranie uzatváracích ventilov je nevyhnutné nielen v priemyselných zariadeniach, ale aj pri zapínaní vodovodných a vykurovacích systémov v súkromnom dome. Nadmerný tlak počas vodného rázu môže ľahko poškodiť domáce inžinierske siete, preto je dôležité dodržiavať bezpečnostné opatrenia, keď je voda do súkromného domu dodávaná pod značným tlakom.
- Inštaláciou automatických zariadení na plynulé otváranie a zatváranie uzatváracích ventilov vo vodovodnom alebo vykurovacom systéme je možné úplne eliminovať ľudskú chybu v prípade vodného rázu. Samozrejme, pri použití elektroniky sa vodovodné systémy stávajú závislými od elektriny, ale aby sa úplne eliminovala možnosť poruchy v dôsledku automatických zariadení, je potrebné vybaviť takéto mechanizmy záložným zdrojom energie. Táto záloha je absolútne nevyhnutná, a to ako vo veľkom podniku, tak aj pre bežnú prevádzku inžinierskych sietí v súkromnom dome. Odporúča sa tiež vybaviť čerpacie stanice automatickým riadením. To tiež pomáha predchádzať vodnému rázu spôsobenému náhlym poklesom tlaku spôsobeným aktiváciou alebo deaktiváciou výkonného čerpacieho zariadenia.
- Použitie hydraulických akumulátorov a tlmičov, tiež pomáha minimalizovať účinky náhleho zvýšenia tlaku vo vodovodnej sieti. Takéto zariadenia zvyčajne pozostávajú z kovového puzdra s membránou umiestnenou vo vnútri. Keď dôjde k vodnému rázu, membrána sa pohybuje a umožňuje absorbovať prebytočnú kvapalinu. Keď existuje riziko prasknutia potrubia
prejde a tlak sa zníži, membrána sa vráti do pôvodnej polohy vďaka vzduchu nachádzajúcemu sa na zadnej strane. - Na zníženie tlaku vo vodovodných sieťach sa môže použiť poistný ventil, ktorý sa otvorí, keď kvapalina dosiahne určitú hladinu. Takéto zariadenia môžu tiež chrániť potrubie pred poškodením, ale tento typ ochrany vyžaduje dodatočnú odbočku z ventilu do kanalizačného systému.
- Na ochranu súkromného domu alebo bytu pred vodným rázom môžete použiť veľmi jednoduchú metódu, ktorá kompenzuje nadmerný tlak rozšírením stien potrubia. Vykurovacie alebo vodovodné systémy nemusia byť nevyhnutne inštalované s použitím takýchto materiálov, ale úsek potrubia vyrobený z tepelne odolnej gumy dokáže v malom systéme vodný ráz úplne absorbovať.
- Obtok termostatu, je účinným opatrením na boj proti nízkoúrovňovému vodnému rázu, takže toto „vylepšenie“ autonómneho vykurovania je možné realizovať iba v súkromných vykurovacích systémoch. Zvyčajne stačí otvor s priemerom 0,5 mm v hlavnom ventile, aby prebytočná kvapalina mohla voľne prúdiť do okruhu studenej vody, keď sa vyskytne vysoký tlak.
- Termostat s ochranou nainštalovaný vo vykurovacom systéme, tiež pomáha predchádzať nebezpečným javom, ako je napríklad vodný ráz. Toto zariadenie funguje tak, že v hlavnom termostatickom ventile je zabudovaný malý dodatočný mechanizmus, ktorý sa otvára bez ohľadu na teplotu kvapaliny. Tento vnútorný ventil začne prepúšťať kvapalinu, keď tlak chladiacej kvapaliny dosiahne maximálnu povolenú hodnotu, čím zabráni prasknutiu potrubí.
Ako chrániť inžinierske siete vášho domu pred vodným rázom
Únik vodovodného potrubia v byte môže mať veľmi vážne následky, najmä ak únik spôsobí škody susedom, ktorých byt sa nachádza o poschodie nižšie, ako k nehode došlo.
Úsek vodovodného systému umiestnený v byte môže obsahovať staré kovové potrubia, ktoré časom hrdzavejú a počas prevádzky sa môžu zničiť, nehovoriac o smrteľnej sile vodného kladiva.
DÔLEŽITÉ! Aby sa minimalizovalo riziko úniku, odporúča sa inštalovať uzatváracie ventily, ktoré vďaka svojej konštrukcii nedokážu okamžite uzavrieť vodu. Guľové pákové ventily, ktoré sú také pohodlné nielen v kuchyni, ale aj v sprche, môžu spôsobiť vážnu nehodu.
Hoci sa hydraulické akumulátory najčastejšie používajú v súkromných domoch, kde vodu dodáva čerpadlo umiestnené v hlbokej studni, takéto výrobky môžu tiež pomôcť chrániť systém zásobovania vodou umiestnený v byte pred vodným kladivom.
Okrem toho, kvapalina nahromadená v takýchto zariadeniach sa môže použiť v prípade dočasného výpadku dodávky vody. Vodný ráz je možné chrániť aj pomocou špeciálnych tlmičov inštalovaných v prívodnom potrubí studenej alebo teplej vody.
Neoprávnená inštalácia akéhokoľvek zariadenia v systéme ústredného kúrenia je prísne zakázaná. Aby ste ochránili svoj domov pred vodným rázom, nechajte špecialistu správcovskej spoločnosti vykonať skúšobnú prevádzku vykurovacieho systému.
Ak sa z radiátorov a potrubí včas odstránia všetky vzduchové bubliny, nebude potrebné sa obávať vodného rázu, pretože v kotolni a pozdĺž trasy prívodu chladiacej kvapaliny do bytu sa prijmú všetky potrebné opatrenia na zabránenie takémuto javu.
Aby sa znížilo riziko únikov zo systému zásobovania teplou vodou, odporúča sa tiež vymeniť kohútiky za skrutkové a inštalovať potrubia s použitím moderných materiálov, ktoré dokážu čo najefektívnejšie zvládnuť nadmerný tlak v potrubí.
Pár slov o teórii vodného kladiva
Hydraulický kladivový mechanizmus môže vzniknúť iba preto, že kvapalina sa nedokáže dostatočne stlačiť, aby kompenzovala náhly tlakový nárast. Keď sa tlak na jednom mieste zvýši, jeho sila sa rozšíri po celom potrubí a po nájdení slabého miesta vedie k deformácii alebo poškodeniu materiálu.
Tento jav, ktorý sa vyskytuje vo vysokotlakových potrubiach, prvýkrát objavil ruský vedec N. Je. Žukovskij koncom 19. storočia. Žukovskij tiež vyvinul vzorec na výpočet minimálneho času potrebného na zatvorenie ventilu, aby sa zabránilo nebezpečnému zvýšeniu tlaku v uzavretom systéme zásobovania vodou.
- Dp=p(u0-u1)
Kde:
- Dp – nárast tlaku v N/m2;
- p je hustota kvapaliny, kg/m3.
- u0 a u1 sú priemerné hodnoty rýchlosti kvapaliny v potrubí pred a po zatvorení ventilu.
Vedec dokázal, že rýchlosť šírenia rázovej vlny závisí predovšetkým od priemeru a materiálu potrubia. Táto hodnota závisí aj od stlačiteľnosti kvapaliny.
Výpočty by sa mali vykonávať až po experimentálnom stanovení hustoty vody, ktorá sa môže výrazne líšiť v závislosti od množstva rozpustených solí. Rýchlosť šírenia vodného rázu sa vždy vypočíta pomocou nasledujúceho vzorca:
- c=2L/T.
Kde:
- c je rýchlosť rázovej vlny;
- L – dĺžka potrubia;
- T — čas.
Dosadením hodnôt do tohto vzorca môžete presne určiť rýchlosť šírenia vodného kladiva. Vodné kladivo je vlna, ktorá kmitá na určitej frekvencii.
Výpočet počtu kmitov za jednotku času je v prípade potreby tiež jednoduchý. Jednoducho použite nasledujúci vzorec:
- M = 2 l/rok
Kde:
- M je trvanie oscilačného cyklu;
- L – dĺžka potrubia;
- a je rýchlosť vlny (m/s).
Pre zjednodušenie výpočtov sú nižšie uvedené hodnoty rýchlosti rázovej vlny pre vodný kladivo pre potrubia vyrobené z nasledujúcich materiálov:
- Oceľ - 900 - 1300 m/s;
- Liatina - 1000 - 1200 m/s;
- Plast - 300 - 500 m/s.
Dosadením týchto hodnôt do vzorca je možné presne vypočítať frekvenciu kmitov vodného kladiva na úseku vodovodného potrubia určitej dĺžky.
Toto je teória vodného rázu v jej najzákladnejšom matematickom popise. Pri navrhovaní moderných technických systémov sa na vykonávanie takýchto výpočtov používajú výkonné počítače, takže nie je potrebné uchyľovať sa k manuálnym výpočtom rýchlosti a sily vodného rázu.
Záver
Vodné rázy vo vodovodných potrubiach môžu spôsobiť vážne nehody v sektore bývania a verejných služieb. Takéto incidenty sú obzvlášť závažné v zime. Prasknuté vykurovacie potrubie môže viesť k podchladeniu a ochoreniu, najmä ak malé deti a starší ľudia zostanú bez tepla.
