Každá porucha znamená narušenie správnej prevádzky systému a náklady spojené s nákupom potrebných dielov a vykonaním opravy. Vo väčšine prípadov je, samozrejme, porucha otázkou náhody. Existuje však mnoho rizík, ktorým sa možno vyhnúť vďaka správnej starostlivosti a plánovaniu. V prípade vodovodných inštalácií a všetkých vodných systémov je jedným zo základných rizík výskyt takzvaného hydraulického rázu. Ako ukazujú výskumy, tento jav je zodpovedný za takmer 80 % všetkých porúch, ktoré sa vyskytujú na potrubiach vodovodných sietí bez zabezpečovacích zariadení. Čo je teda hydraulický ráz? Čo ho spôsobuje? A čo robiť, aby sme mu predchádzali? Na tieto a ďalšie otázky odpovedáme v našom článku.
Hydraulický ráz – teoretické základy javu
Hydraulický ráz je termín označujúci náhly nárast tlaku spôsobený neplánovanou, rýchlou a v krátkom čase vynútenou zmenou rýchlosti prúdenia v potrubí. Samotný názov javu pochádza z charakteristického zvuku, ktorý vzniká počas procesu a pripomína úder kladivom. Podľa odbornej definície je hydraulický ráz „vyvolaný zotrvačnosťou hmoty kvapaliny pohybujúcej sa v potrubí, ktorej rýchlosť prúdenia sa náhle mení“. Navyše „prudká zmena rýchlosti a objemového prietoku prúdiacej kvapaliny spôsobuje miestnu zmenu podielu kinetickej a potenciálnej energie na celkovej energii prierezu, ktorá sa prejavuje zvýšením alebo znížením tlaku v prúde. Pri veľmi rýchlom spomalení rýchlosti prúdu dochádza k prudkému poklesu kinetickej energie, čo spôsobuje nárast potenciálnej energie, ktorý sa prejavuje výrazným zvýšením tlaku“.
V závislosti od charakteru javu môžeme hovoriť o pozitívnom hydraulickom ráze (zvýšenie tlaku) alebo negatívnom hydraulickom ráze (náhly pokles tlaku). Bez ohľadu na typ môže hydraulický ráz spôsobiť mnohé problémy, napríklad:
- zničenie potrubia,
- poškodenie čerpadla,
- poškodenie motora,
- poškodenie spätných ventilov,
- prerušenie prúdu tečúcej vody.
Aké sú príčiny problému?
Čo spôsobuje vznik negatívneho javu, ktorým je hydraulický ráz? Príčin môže byť mnoho, prax však ukazuje, že dva hlavné aspekty sú:
- situácia, keď je spätný ventil na potrubí vedenom od čerpadla namontovaný viac ako deväť metrov nad úrovňou hladiny vody,
- situácia, keď je spätný ventil namontovaný na potrubí vedenom od čerpadla netesný, zatiaľ čo ďalší spätný ventil namontovaný vyššie než predchádzajúci zostáva tesný.
Ďalšie príčiny, ktoré môžu viesť k problémom, sú:
- poruchy, ako napríklad prasknutie potrubia, náhle zablokovanie čerpadla, pretočenie vretena alebo strhnutie závitu posúvača, vibrácie deformovaných prvkov,
- kavitácia spôsobená nadmernou rýchlosťou prúdenia vody, veľkým rozdielom medzi tlakom a hodnotou tlaku odparovania kvapaliny pri danej teplote, zatvorením posúvača alebo vysokou polohou bodu siete,
- náhodné udalosti vrátane náhleho prerušenia dodávky elektrickej energie, zmeny počiatočných podmienok prúdenia, zmeny odtokov v uzloch, zmeny hladiny vody v počiatočných alebo medziľahlých sieťových nádržiach,
- nesprávna prevádzka systému prejavujúca sa náhlym vypnutím všetkých čerpadiel zásobujúcich toto isté potrubie, nesprávnym zatváraním alebo otváraním posúvačov, nesprávnou údržbou a opravami,
- vibrácie súvisiace s nerovnomernou prevádzkou čerpadiel alebo činnosťou plavákových ventilov.
Tým sa však zoznam nekončí. Ďalšou príčinou problému môže byť aj použitie nevhodných riešení, napríklad vloženie nového potrubia s menším priemerom do starého potrubia (dôsledkom je zvýšenie rýchlosti prúdenia kvapaliny). Treba pamätať na to, že každá zmena môže viesť k neplánovaným poškodeniam, preto je potrebné nové riešenia vyberať v závislosti od charakteristiky analyzovaného systému.
Ako predchádzať hydraulickému rázu?
Dôležité je, že hydraulickým rázom a s nimi súvisiacim problémom možno predchádzať. Medzi niektoré spôsoby patria:
- výber správnych prierezov a zabezpečovacích zariadení, výber vhodných ventilov a posúvačov, ako aj predchádzanie rezonančnému javu,
- pokus o odstránenie hydraulického rázu priamou zmenou konfigurácie systému vrátane úpravy trasy, dĺžky potrubí, priemerov, materiálu potrubí, spojov alebo obtokov,
- zavedenie rôznych zariadení a mechanizmov do systému, ktoré spôsobia, že kvapalina bude vypúšťaná z potrubia alebo zadržiavaná v určitom priestore mimo systému; ide o využitie vodovzdušných nádrží, vodovzdušných nádrží s diferenciálnou clonou nainštalovanou na odtoku, zavzdušňovacích ventilov alebo bezpečnostných ventilov.
