Každá porucha znamená narušenie správnej prevádzky systému a náklady spojené s nákupom nevyhnutných súčiastok a vykonaním opravy. Samozrejme, vo väčšine prípadov je porucha otázkou náhody. Existuje však mnoho rizík, ktorým sa možno vyhnúť vďaka náležitej starostlivosti a plánovaniu. V prípade vodovodných inštalácií a všetkých vodných systémov je jedným zo základných rizík výskyt takzvaného vodného rázu. Ako ukazujú výskumy, tento jav je zodpovedný za takmer 80 % všetkých porúch vyskytujúcich sa na potrubiach vodovodných sietí bez ochranných zariadení. Čo však vodný ráz je? Čo ho spôsobuje? A čo robiť, aby sme mu predchádzali? Na tieto a ďalšie otázky odpovedáme v našom článku.
Vodný ráz – teoretické základy javu
Vodný 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 vodný ráz „spôsobený 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 nárastom alebo poklesom 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 kladnom vodnom ráze (nárast tlaku) alebo zápornom vodnom ráze (náhly pokles tlaku). Bez ohľadu na typ môže byť vodný ráz príčinou mnohých problémov, napríklad:
- poškodenie potrubia,
- poškodenie čerpadla,
- poškodenie motora,
- poškodenie spätných ventilov,
- prerušenie prúdu tečúcej vody.
Aké sú príčiny problému?
Čo spôsobuje vznik negatívneho javu, ktorým je vodný ráz? Príčin môže byť mnoho, prax však ukazuje, že dva hlavné aspekty sú:
- situácia, keď je spätný ventil na potrubí vedúcom od čerpadla namontovaný viac ako deväť metrov nad úrovňou hladiny vody,
- situácia, keď je spätný ventil namontovaný na potrubí vedúcom od čerpadla netesný, pričom ďalší spätný ventil namontovaný vyššie 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 deformovateľných prvkov,
- kavitácia spôsobená nadmernou rýchlosťou prúdenia vody, veľkým rozdielom medzi tlakom a hodnotou tlaku odparovania kvapaliny pri danej teplote, uzavretím posúvača alebo vysokou polohou bodu siete,
- náhodné udalosti vrátane náhleho výpadku 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 napájajúcich to isté potrubie, nesprávnym zatváraním alebo otváraním posúvačov, nesprávnou údržbou a opravami,
- vibrácie súvisiace s nerovnomernou prevádzkou čerpadiel alebo činnosťou plavákových ventilov.
Tým sa to však 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 treba nové riešenia vyberať v závislosti od charakteristiky analyzovaného systému.
Ako tomu predchádzať?
Dôležité je, že vodným rázom a s nimi súvisiacim problémom možno predchádzať. Medzi niektoré spôsoby patria:
- výber správnych prierezov a ochranných zariadení, výber vhodných ventilov a posúvačov, ako aj predchádzanie rezonančnému javu,
- pokus o odstránenie javu vodného 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 vypustenie kvapaliny z potrubia alebo jej zadržanie v určitom priestore mimo systému; ide o použitie vodno-vzduchových nádrží, vodno-vzduchových nádrží s diferenciálnou clonou nainštalovanou na výtoku, odvzdušňovacích ventilov alebo bezpečnostných ventilov.
