Colpo d'ariete nell'approvvigionamento idrico e nel sistema di riscaldamento: cause + misure preventive

Uno dei problemi principali quando si utilizzano sistemi autonomi di riscaldamento e approvvigionamento idrico è la caduta di pressione.Il colpo d'ariete nell'approvvigionamento idrico e nel sistema di riscaldamento dell'acqua derivante da questo cambiamento improvviso può causare gravi danni. Ha bisogno di essere avvertito, non sei d'accordo?

Ti diremo come prevenire il fenomeno e neutralizzarne le conseguenze negative, garantendo il funzionamento ininterrotto dei circuiti. Qui imparerai quali metodi vengono utilizzati per eliminare il colpo d'ariete nei sistemi che trasportano l'acqua ai rubinetti e ai dispositivi di riscaldamento.

L'articolo presentato per la revisione esamina in dettaglio la natura del colpo d'ariete. Sono elencate le misure preventive per prevenire il verificarsi di una situazione pericolosa. Per una comprensione visiva di questo difficile argomento, sono allegati diagrammi, illustrazioni fotografiche e video.

Cos'è il colpo d'ariete?

Il colpo d'ariete è un aumento di pressione breve ma significativo in un sistema pieno di fluido. Questo fenomeno si verifica quando un flusso di fluido si scontra con un ostacolo che appare sul suo percorso. Esempi tipici del verificarsi di tali ostacoli includono la chiusura improvvisa delle valvole di intercettazione, l'arresto improvviso della pompa, una sacca d'aria, ecc.

Dopo aver incontrato un ostacolo, il flusso d'acqua per inerzia continua a scorrere alla velocità con cui si muoveva prima della comparsa dell'ostacolo.I primi strati a contatto con l'ostacolo vengono compattati alla stessa velocità grazie all'arrivo degli strati successivi.

A causa della continua iniezione di nuovi strati di flusso, la pressione aumenta rapidamente e il liquido “cerca” un modo per scaricare la sua parte per scaricarla.

Una situazione simile si verifica quasi sempre quando il flusso si interrompe valvola a sfera o una valvola. A prima vista il fenomeno può sembrare innocuo. Ecco perché molti proprietari non gli prestano molta attenzione.

Ma in effetti, se vengono rilevati i prerequisiti per un difetto imminente nei tubi e nei raccordi, vale la pena eliminarlo il più rapidamente possibile. Dopotutto, a causa del colpo d'ariete, compaiono crepe e crepe nel sistema di riscaldamento, nonché danni alle apparecchiature.

Questo grave problema può essere preceduto da clic e colpi, nonché da rumori estranei nei tubi di alimentazione dell'acqua, accompagnati da un caratteristico "ringhio".

Il clic si verifica prevalentemente nei punti in cui tubi più grandi sono collegati a tubi più piccoli. L'acqua che scorre lungo le loro pareti interne incontra un ostacolo, anche se incompleto, ma pur sempre un ostacolo.

Il verificarsi regolare di colpi d'ariete influisce negativamente sul funzionamento del sistema, riducendone significativamente la durata

In caso di emergenza, possono subire l’effetto del colpo d’ariete:

• attrezzatura (la tenuta delle condutture viene interrotta e i dispositivi di riscaldamento vengono distrutti);
• proprietà (l'acqua che scorre da una rete danneggiata allagherà la casa e causerà danni ai mobili);
• domestico (se si verifica una violazione nell'impianto di riscaldamento, esiste il pericolo di gravi ustioni termiche).

Secondo le statistiche, la “parte del leone” dei guasti alle condutture, pari a circa il 60%, è dovuta ai colpi d'ariete. Più spesso, le conseguenze negative di questo effetto si possono osservare nei tubi usurati e ricoperti di corrosione.

Le conseguenze degli shock idrodinamici regolari possono essere imprevedibili e il più comune tra questi è una svolta

Causa maggiori problemi alle tubazioni lunghe, ad esempio durante l'installazione "pavimento caldo", lungo i cui contorni circola un liquido riscaldato ad una certa temperatura.

L'entità del danno dipende in gran parte dalla posizione dell'ostacolo: se si trova all'inizio di una lunga tubazione, l'entità dell'aumento di pressione sarà insignificante, ma se si trova alla fine sarà molto più elevata.

Molto spesso, l'effetto si manifesta quando durante la posa del sistema di riscaldamento vengono utilizzati tubi di diverso diametro. Se i tubi “di diverse dimensioni” non vengono portati ad un “denominatore” comune mediante adattatori, un aumento della pressione nell'impianto di riscaldamento è inevitabile. In questa situazione, per proteggere il sistema, il circuito è dotato di una valvola speciale: un termostato.

Cause del colpo d'ariete

La natura fisica di questo fenomeno risiede nella completa perdita o riduzione significativa della portata delle condotte idriche, a seguito della quale aumenta la pressione del fluido nel sistema.

Nelle case in cui le comunicazioni ingegneristiche erano scarsamente progettate e attrezzate, è spesso possibile sentire i caratteristici colpi e clic nella tubazione.

Sono una manifestazione esterna del colpo d'ariete e si verificano quando la circolazione del fluido in un sistema chiuso si interrompe improvvisamente e quindi anche il suo movimento riprende improvvisamente.

Gli ostacoli naturali nelle tubazioni sono spesso sacche d'aria, adattatori da un diametro maggiore a uno minore o valvole di intercettazione installate

Se un ostacolo appare sul percorso di un flusso d'acqua che si muove a una certa velocità, la sua velocità di movimento rallenta e il volume continua ad aumentare. Non trovando via d'uscita, forma un'onda inversa che, scontrandosi con il corpo idrico principale, aumenta la pressione nel sistema. Talvolta può raggiungere la soglia delle 20 Atm.

A causa della rigidità dell'autostrada, il volume accumulato non ha nessun posto dove andare, ma un'energia potente cerca ancora di trovare uno sbocco nell'ambiente esterno. La forza d'urto risultante da una tale collisione crea il pericolo di rottura del tubo, che non dispone di un margine di sicurezza sufficiente.

Per questo motivo, per equipaggiare il sistema, è necessario utilizzare tubi per acqua e gas senza saldatura adattati per reti idriche conformi a GOST 3262-75 o analoghi in metallo-plastica a pressione fabbricati secondo GOST 18599.

Dall'impatto permanente dell'energia idrica, sia la tubazione stessa che gli elementi rigidi del sistema inizieranno gradualmente o rapidamente a collassare

I principali fattori che provocano il verificarsi del colpo d'ariete nei tubi sono:

• interruzioni di funzionamento o guasto della pompa di circolazione;
• presenza di aria in un circuito chiuso dell'impianto;
• interruzioni di corrente;
• in caso di chiusura improvvisa delle valvole di intercettazione.

Un aumento a breve termine della pressione in un circuito chiuso dovuto all'iniezione di fluido al di sopra della norma prescritta può verificarsi se, quando la pompa è accesa, la girante inizia a muoversi ad alte velocità.

Recentemente, durante l'accordo impianto di riscaldamento autonomo Al posto delle vecchie valvole e saracinesche vengono sempre più utilizzate valvole a sfera, la cui progettazione non garantisce un funzionamento regolare.

La loro capacità di avere un effetto ad azione rapida ha uno svantaggio, essendo una delle cause più comuni di colpo d'ariete.

Se l'aria non viene rilasciata dal sistema all'avvio del sistema, quando la valvola a sfera si apre, si verifica una collisione dell'aria con un liquido praticamente incomprimibile

In termini di sicurezza sono preferibili le valvole a vite perché, grazie allo svolgimento graduale delle boccole, garantiscono un'apertura/chiusura regolare delle valvole di intercettazione.

Una situazione simile si verifica quando l'aria non viene rilasciata dal circuito prima dell'avvio del sistema. Quando si apre il rubinetto, l'acqua incontra un tappo d'aria che, in un sistema chiuso, agisce come una sorta di ammortizzatore pneumatico.

Come evitare il problema?

Un'adeguata protezione del sistema di condotte di approvvigionamento idrico aiuterà a ridurre l'intensità e a neutralizzare l'influenza della pressione eccessiva.

I meccanismi di protezione per sistemi autonomi contro il colpo d'ariete sono nella maggior parte dei casi volti a livellare la forza del flusso della massa d'acqua

Per evitare la creazione di una sovrappressione di carattere occasionale e permanente, sia in una sezione separata del circuito che nell'intero sistema nel suo insieme, vengono utilizzate una serie di misure di base.

Opzione 1. Arresto regolare del sistema

Questo è uno dei requisiti principali per l'avvio e la chiusura dei sistemi di condutture, come chiaramente indicato nei documenti normativi.

Il fatto è che l'energia dello shock idraulico, a causa dell'elasticità delle pareti del tubo, non agisce con tutta la sua forza contemporaneamente. A causa della compensazione delle deformazioni elastiche, è suddiviso in più intervalli di tempo.

Pertanto, con la stessa forza d'impatto totale, la potenza d'impatto in un determinato momento sarà notevolmente ridotta. Grazie all'accensione graduale, il processo di aumento della pressione può essere prolungato nel tempo, riducendo al minimo danni significativi al sistema.

Quando si scelgono le valvole di intercettazione, si dovrebbe dare la preferenza ai prodotti che hanno un periodo di chiusura dell'acqua relativamente lungo

I rubinetti, il cui design prevede un ampio spazio fino alla chiusura dell'acqua, vengono installati nella fase di installazione dell'attrezzatura.

Opzione 2. Applicazione di dispositivi automatici

L'automazione deve essere configurata per regolare agevolmente la pressione statica nel sistema. L'installazione di pompe con controllo automatico della velocità o unità controllate elettronicamente dotate di convertitori di frequenza integrati aiuta a ottenere l'effetto desiderato.

L'uso di sistemi automatici consentirà di controllare il flusso del liquido e di leggere le letture della sua pressione nella tubazione

Le pompe dotate di controllo automatico della velocità del motore sono in grado di aumentare/diminuire gradualmente la pressione nel sistema. In questo caso, il software esegue contemporaneamente due compiti: monitora le variazioni di pressione nella fornitura idrica e regola automaticamente la pressione.

Metodi per la modernizzazione completa del sistema

Una modernizzazione completa del sistema prevede l'installazione di apparecchiature volte a neutralizzare gli effetti della sovrappressione.

Metodo n. 1. Applicazione di compensatori e ammortizzatori

Ammortizzatori e accumulatori idraulici svolgono contemporaneamente tre funzioni: raccogliere il liquido, eliminandone il volume in eccesso dal sistema, e anche aiutare a prevenire fenomeni indesiderati.

Un dispositivo di compensazione, il cui ruolo è svolto da un accumulatore idraulico, è installato nella direzione del movimento dell'acqua in quegli intervalli del circuito di riscaldamento in cui esiste un'alta probabilità di fluttuazioni di pressione nel sistema.

Un accumulatore idraulico o ammortizzatore è un pallone di acciaio con un volume fino a 30 litri, comprese due sezioni separate da una membrana di gomma o di gomma.

Quando si verifica una pressione eccessiva nel sistema, la colonna d'acqua della prima sezione inizia a esercitare pressione sulla membrana di separazione, per cui si piega nella direzione della camera d'aria

Quando la pressione aumenta, gli ammortizzatori idraulici vengono “lasciati cadere” nel serbatoio. Piegando la membrana di gomma verso la camera d'aria nel momento in cui la colonna d'acqua sale, si ottiene l'effetto di aumentare artificialmente il volume del circuito.

Come dispositivi ammortizzanti vengono utilizzati tubi in gomma rinforzata resistente al calore o plastica elastica.

Il materiale elastico dei dispositivi ammortizzanti assorbe spontaneamente l'energia dello shock idraulico nel punto in cui la pressione ha raggiunto un valore critico

Per ottenere l'effetto desiderato è sufficiente utilizzare un prodotto lungo 20-30 cm, se la tubazione è lunga la sezione dell'ammortizzatore viene aumentata di altri 10 cm.

Metodo n.2.Installazione di una valvola di sicurezza a membrana

Una valvola di sicurezza a membrana è posizionata sull'uscita del tubo vicino alla pompa per rilasciare una quantità predeterminata di acqua in caso di pressione eccessiva.

La valvola di sicurezza, dotata di una guarnizione rigida che svolge una funzione di rilascio rapido della pressione, è un fusibile affidabile per il sistema autonomo

A seconda del produttore e del tipo di modello, la valvola di sicurezza viene azionata tramite un comando elettrico del controller o tramite un dispositivo pilota ad azione rapida.

Il dispositivo viene attivato quando la pressione supera un livello di sicurezza, proteggendo stazione di pompaggio quando l'apparecchiatura si ferma improvvisamente. Al momento di un pericoloso aumento di pressione, si apre completamente e quando scende a un livello normale, il regolatore si chiude lentamente.

Metodo n.3. Dotare una valvola termostatica di uno shunt

Lo shunt è un tubo stretto con una distanza di 0,2-0,4 mm, installato nella direzione della circolazione del liquido di raffreddamento. Il compito principale dell'elemento è gradualmente pressione più bassa.

Sul lato in cui il liquido entra nel termostato è posizionato un tubo stretto, la cui sezione trasversale non supera 0,2-0,4 mm

Il metodo bypass viene utilizzato quando predisposizione di sistemi autonomi, la cui conduttura è costituita esclusivamente da tubi nuovi. Ciò è dovuto al fatto che la presenza di ruggine e sedimenti nei vecchi tubi può ridurre l'efficacia della manovra a “no”. Per questo motivo, quando si utilizza una derivazione all'ingresso del circuito di riscaldamento, è consigliabile installare efficienti filtri dell'acqua.

Metodo n.4. Utilizzo di un termostato di super sicurezza

Questo è un tipo di fusibile che monitora la pressione nel sistema e non gli consente di funzionare dopo che l'indicatore ha raggiunto un livello critico. Il dispositivo è dotato di un meccanismo a molla posto tra la testina termica e la valvola. Il meccanismo a molla viene attivato dalla pressione eccessiva, impedendo la chiusura completa della valvola.

Tali termostati sono installati rigorosamente nella direzione indicata sull'alloggiamento.

Esecuzione di lavori preventivi

Oltre a seguire rigorosamente le regole per il funzionamento delle condotte, l'attuazione tempestiva delle misure preventive aiuta a prevenire gli incidenti. Dopotutto, tutti i processi nel sistema di approvvigionamento idrico o nel circuito di riscaldamento sono interconnessi. E il colpo d'ariete è solo l'ultima “goccia” distruttiva che può portare a conseguenze negative sullo sfondo delle condizioni tecniche insoddisfacenti del sistema di approvvigionamento idrico.

Le vibrazioni della tubazione e le variazioni di pressione contribuiscono alla formazione di microfessure nella struttura metallica. I difetti formatisi nel tempo durante l'insorgenza del colpo d'ariete compaiono immediatamente nelle aree di maggiore stress interno: giunti meccanici, piegature e cordoni di saldatura.

La prevenzione consiste nel bilanciamento del sistema di riscaldamento, che viene eseguito dopo il completamento dell'installazione o la riparazione del riscaldamento in un'abitazione privata.

La serie principale di lavori eseguiti durante la prevenzione:

• controllo dello stato del gruppo di sicurezza: valvola di sicurezza, sfiato aria e manometro;
• controllando periodicamente la pressione dietro la membrana del vaso di espansione, e qualora vengano rilevati risultati insoddisfacenti, il suo adeguamento;
• testare il sistema per eventuali perdite e controllo del grado di usura dei tubi;
• monitoraggio della posizione della valvolavalvole di intercettazione e controllo perdite;
• controllare regolarmente lo stato dei filtriche trattengano incrostazioni, sabbia e particelle di ruggine; se necessario pulire e risciacquare gli elementi;

Prevenzione mirata a mantenere il buono stato degli impianti idraulici e sistema di riscaldamento, comprende tipi di lavoro semplici. Ma non dovresti ignorarli. Dopotutto, ciò può portare a un notevole spreco di tempo e denaro per lavori di riparazione a tutti gli effetti.

Le misure di protezione elencate sono più efficaci se applicate in modo completo. Ma grazie ad un approccio integrato alla risoluzione del problema, sarai in grado di neutralizzare le conseguenze negative e prolungare così la durata del sistema.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Video n.1. Colpo d'ariete, come avviene:

Video n.2. Prova dell'efficacia dell'ammortizzatore:

Il colpo d'ariete in un sistema di approvvigionamento idrico è un evento comune che può causare gravi danni. E il tuo compito è risolvere il problema il più rapidamente possibile. Dopotutto, se la situazione si ripete, gli elementi del sistema presto verranno meno. E le riparazioni successive costeranno molto di più.

Si prega di porre domande e scrivere commenti nel blocco sottostante. Stiamo aspettando le tue storie su come hai registrato un colpo d'ariete nel sistema o ne hai notato le conseguenze. Mi interessa la tua opinione sulle informazioni presentate.