Efectul vârstei conductelor și instalării profesioniste asupra rezistenței hidraulice

kep_3.jpg
În trecut, ca și în prezent, instalațiile din contrucții au fost legate între ele prin conducte. Conductele fac parte din viața noastră cotidiană, deoarece prin ele ajunge la noi sursa indispensabilă vieții, apa potabilă. Putem alege dintre numeroși producători renumiți, dintr-o gamă atât de largă de produse, încât ne este foarte greu să alegem. La baza articolului stă un studiu prezentat la Universitatea Pollack Mihály din Pécs (Ungaria), Facultatea de Inginerie Mecanică.

Efectul rugozității țevii

Indiferent de conductă, la atingerea oricărei suprafețe cu mâna, putem face diferența între materiale netede sau aspre. Exemplu tipic poate fi lemnul rindeluit, care la atingere este mult mai fin decât cel lăsat brut. 

 

cso_k_ertek_jav.jpg

Fig. 1. Interpretarea valorii ”k”

Fig. 1. prezintă rugozitatea absolută a suprafeței interioare a conductei în termenii ingineriei instalațiilor. Rugozitatea este marcată cu litera "k" și este măsurată de obicei în mm. Metoda obișnuită pentru a determina  rugozitatea absolută a unei suprafețe este de a lipi particule de nisip de aceeași dimensiune pe peretele interior al țevii. La calculul rezistenței hidraulice rugozitatea este un factor foarte important, deoarece costul exploatării echipamentului de transport al fluidului depinde în mare măsură de mărimea rugozității suprafeței. Neluând în considerare tipurile de țevi și materiile prime, se poate vedea, că obiectivul este utilizarea unei țevi, la care valoarea absolută a rugozității suprafeței interioare este cât mai mică, reducând astfel la minimum energia utilizată la pompare, reducând prin urmare costurile de funcționare.

 

abra1.jpg

Fig. 2.  Valoarea „k” a diferitelor conducte

 

Pe Fig. 2. se pot vedea valorile absolute de rugozitate ale conductelor cele mai frecvent utiliztate în prezent. Valorile arată intervalul rugozității, în care se află anumite tipuri de conducte. Se vede că rugozitatea suprafeței țevilor de cupru noi este cuprinsă între 0.001-0.002 mm și cu trecerea timpului poate crește la valoarea de 0,005 mm. La noile țevi de oțel trase, valoarea "k" este între 0,02-0,06 mm și poate crește până la 1,0 mm din cauza coroziunii și depunerilor. Imparțial și din punct de vedere tehnic, se poate afirma, că privind valorile de rugozitate ale suprafaței diferitelor țevi, țevile de cupru sunt cele mai bune.

Prin acest studiu s-a căutat un răspuns și la întrebarea: cum se schimbă rezistența hidraulică pe durata utilizării, cu trecerea timpului? Datele din Tab. 1. se referă la țevi noi și deja utilizate de 10 ani. Rezistența hidraulică a celor două conducte a fost măsurată separat, cu debite diferite, rezultatele au fost documentate, iar prin metoda celor mai mici pătrate s-au realizat curbele prezentate în Fig. 3. Curbele indică în funcție de debit, pierderea de presiune pe o conductă lungă de 1 metru. Se poate observa că nu există diferență mare între țevile utilizate și cele noi, deci în cazul unor depuneri nu este relevantă scăderea valorii debitului. Documentațiile disponibile în prezent, nu conțin diagrame privind pierderea de presiune referitoare la conducte utilizate, diferitele curbe se referă la conductele noi.

În timpul măsurării s-a demonstrat că, creșterea rezistenței hidraulice ale țevilor de cupru utilizate este neglijabilă cu trecerea timpului și că în regim normal de funcționare, în interiorul conductelor nu se formează depuneri, care ar duce la creșterea rezistenței hidraulice și al costurilor de circulare al mediului, care curge prin conductă. 

 

Fig. 3. Rezistența hidraulică a țevilor noi și utilizate (apă 300C) 

graf1.jpg

 

 

5375.jpg

Fig. 4. Bavură formată la tăierea țevilor

 

Fiecare material necesită o anumită tehnologie de asamblare. Respectarea acestei tehnologii este foarte importantă, pentru ca sistemele să funcționeze corespunzător. La tăierea țevilor de cupru se formează  bavuri interioare și exterioare, care trebuie eliminate obligatoriu. Bavurile interioare sunt ilustrate în Fig. 4.

Pe Fig. 5. se poate vedea, că în spatele bavurii se formează o zonă cu turbulențe hidraulice, pentru întreținerea căreia este nevoie de energie, iar această energie este extrasă din fluidul transportat. În cazul în care bavurile nu sunt eliminate, la sistemele de încălzire, suprafețele de cedare de căldură primesc debit volumic mai scăzut; la sistemele de alimentare cu apă, scade cantitatea apei scurse; la sistemele de alimentare cu gaz, dispozitivele vor funcționa cu o valoare mai redusă a suprapresiunii la ramificații.

 

 Fig. 5. Rezistența hidraulică a bavurii

5376.jpg

 

În scopul determinării mărimii rezistenței hidraulice a bavurii, s-au efectuat diferite măsurători. Dintr-o țeavă de cupru s-au tăiat două  piese de aceași mărime, dintre care una a fost debavurată, iar un capăt al celeilalte piese a fost lăsat cu bavuri; s-a obținut astfel -din diferența obținută- rezistența hidraulică a bavurii, în funcție de debitul volumic, prezentat în Fig. 6. La realizarea curbelor, a fost aplicată din nou metoda celor mai mici pătrate. Este important de remarcat, că valoarea rezistenței hidraulice poate să crească în timpul funcționării sistemului, deoarece impuritățile din sistem se pot depune pe bavuri. Se poate afirma deci, că bavurile lăsate la o singură îmbinare nu cauzează o creștere semnificativă a presiunii, dar la un sistem cu multe îmbinări, scăderea debitului volumic poate fi semnificativă -dacă nu se efectuează deloc debavurările-, iar cu trecerea timpului, efectul bavurilor se accentuează treptat.

 

Fig. 6. Rezistența hidraulică a bavurii (apă 300C)

graf2low.jpg

 

Concluzii

 

În cazul sistemelor instalate corespunzător, creșterea presiunii în conductele de cupru, în regim de funcționare normal, este nesemnificativă, deoarece pe suprafața interioară a țevilor se formează puține depuneri sau nu se formează depuneri deloc, - în consecință se poate afirma, că la dimensionare, tema nu trebuie luată în considerare, dar în cazul unor sisteme de conducte, realizate din alte materiale, nu trebuie neglijat efectul depunerilor.

Dorim astfel să atragem atenția instalatorilor, asupra scăderii de presiune cauzată de bavuri, demonstrând importanța debavurării, în scopul funcționării impecabile al sistemului instalat corespunzător, care va fi eficient energetic, pentru satisfacția clientului.

 

Autor: Gergely Dániel Zoltán

Share >