Fiecare defecțiune înseamnă perturbări în funcționarea corectă a sistemului și costuri legate de achiziționarea pieselor necesare și efectuarea reparațiilor. Desigur, în majoritatea situațiilor, defecțiunea este o chestiune de circumstanțe neprevăzute. Există însă numeroase riscuri care pot fi evitate printr-o întreținere adecvată și o planificare corespunzătoare. În cazul instalațiilor de alimentare cu apă și al tuturor sistemelor hidraulice, unul dintre principalele riscuri îl reprezintă apariția așa-numitului șoc hidraulic. După cum arată studiile, acest fenomen este responsabil pentru aproape 80% dintre toate defecțiunile care apar la conductele rețelelor de alimentare cu apă neechipate cu dispozitive de protecție. Dar ce este șocul hidraulic? Care este cauza lui? Și ce trebuie făcut pentru a-l preveni? Răspundem la aceste întrebări și la altele în articolul nostru.
Șocul hidraulic – bazele teoretice ale fenomenului
Șocul hidraulic este termenul care desemnează o creștere bruscă a presiunii cauzată de o modificare neplanificată, rapidă și forțată într-un timp scurt a vitezei de curgere într-o conductă. Denumirea fenomenului provine de la sunetul caracteristic care se produce în timpul procesului și care seamănă cu loviturile unui ciocan. Conform definiției de specialitate, șocul hidraulic este „provocat de inerția masei de lichid care se deplasează într-o conductă, a cărei viteză de curgere suferă o modificare bruscă”. Mai mult, „modificarea bruscă a vitezei și a debitului volumic al lichidului în curgere provoacă o modificare locală a ponderii energiei cinetice și potențiale în energia totală a secțiunii, exprimată prin creșterea sau scăderea presiunii în curent. În condițiile unei încetiniri foarte rapide a vitezei curentului, are loc o scădere bruscă a energiei cinetice, ceea ce provoacă o creștere a energiei potențiale, care se manifestă printr-o creștere semnificativă a presiunii”.
În funcție de caracterul fenomenului, putem avea de-a face cu un șoc hidraulic pozitiv (creșterea presiunii) sau cu un șoc hidraulic negativ (scăderea bruscă a presiunii). Indiferent de tip, șocul hidraulic poate fi cauza multor probleme, printre care:
- distrugerea conductei,
- deteriorarea pompei,
- deteriorarea motorului,
- deteriorarea supapelor de reținere,
- întreruperea curgerii apei.
Care sunt cauzele problemei?
Ce determină apariția fenomenului negativ numit șoc hidraulic? Pot exista numeroase cauze, însă practica arată că cele două aspecte principale sunt:
- situația în care supapa de reținere de pe conducta care pornește de la pompă este montată la mai mult de nouă metri deasupra nivelului apei,
- situația în care supapa de reținere montată pe conducta care pornește de la pompă nu este etanșă, iar următoarea supapă de reținere montată deasupra nivelului celei precedente rămâne etanșă.
Alte cauze care pot duce la probleme sunt:
- defecțiuni precum spargerea conductei, blocarea bruscă a pompei, ruperea tijei sau smulgerea filetului vanei, vibrațiile elementelor supuse deformării,
- fenomenul de cavitație, provocat de viteza excesivă de curgere a apei, de diferența mare dintre presiune și valoarea presiunii de vaporizare a lichidului la temperatura respectivă, de închiderea vanei sau de amplasarea la o cotă ridicată a unui punct al rețelei,
- evenimente accidentale, inclusiv o întrerupere bruscă a alimentării cu energie electrică, modificarea condițiilor inițiale de curgere, modificarea debitelor nodale, modificarea nivelului apei din rezervoarele inițiale sau intermediare ale rețelei,
- exploatarea necorespunzătoare a sistemului, manifestată prin oprirea bruscă a tuturor pompelor care alimentează aceeași conductă, închiderea sau deschiderea incorectă a vanelor, întreținerea și lucrările de reparații necorespunzătoare,
- vibrațiile asociate funcționării neuniforme a pompelor sau acționării supapelor cu plutitor.
Totuși, acestea nu sunt singurele cauze. O altă cauză a problemei poate fi și utilizarea unor soluții nepotrivite, cum ar fi introducerea într-o conductă veche a unei conducte noi cu diametru mai mic (ceea ce duce la creșterea vitezei de curgere a lichidului). Este important de reținut că orice modificare poate provoca deteriorări neplanificate; de aceea, soluțiile noi trebuie alese în funcție de caracteristicile sistemului analizat.
Cum poate fi prevenit?
Este important că șocurile hidraulice și, implicit, problemele asociate acestora pot fi prevenite. Printre metode se numără:
- alegerea corectă a secțiunilor și a dispozitivelor de protecție, alegerea supapelor și vanelor potrivite, precum și prevenirea fenomenului de rezonanță,
- încercarea de eliminare a fenomenului de șoc hidraulic prin modificarea directă a configurației sistemului, inclusiv modificarea traseului, lungimii conductelor, diametrelor, materialului conductelor, îmbinărilor sau derivațiilor,
- introducerea în sistem a unor dispozitive și mecanisme diverse care determină evacuarea lichidului din conductă sau reținerea acestuia într-un anumit spațiu din afara sistemului; aceasta presupune utilizarea rezervoarelor hidropneumatice, a rezervoarelor hidropneumatice cu diafragmă diferențială instalată pe conducta de evacuare, a supapelor de aerisire sau a supapelor de siguranță.
