מניעת הלם מים בצנרת באמצעות עיצובים שונים של שסתומי שחרור אוויר.

שלום וברוכים הבאים ל"Controlling Water" – מרחב בו נדבר על מדי מים ותובנות מעניינות על תעשיית המים. בכל פרק מצטרפים אלינו לשיחה אנשי מקצוע מהתחום, המתמחים בכל הנוגע למגופים, מדי מים וידע מקצועי מיטבי בתעשיית המים. אנחנו כאן עם קולין קירקלנד, מ-BERMAD Australia, שהוא אחד המהנדסים ב-BERMAD AU.

יש לו מעל 30 שנות ניסיון בתעשייה, בעבודה עם צנרת שעלולה להיות חשופה להלם מים. קולין, אני ממש מתרגש לדבר איתך היום על הלם מים. זה מונח שאנחנו שומעים הרבה, זו בעיה מאוד נפוצה, ויכולה להיות לה השפעה משמעותית לאורך צנרת במגוון רחב של תרחישים, אז זה באמת מרגש שנוכל לשוחח על כך לעומק היום.

לפני שניכנס לכמה מהתרחישים, ואני יודע שגם לי יש סיפור הלם מים לספר לך, מה בעצם זה הלם מים? איך היית מתאר אותו?

ובכן, הלם מים הוא תופעה שמתרחשת בכל צנרת אספקת מים כאשר יש עלייה מהירה בלחץ המים, הרבה מעבר למה שמקובל בדרך כלל, הנגרמת לרוב משינוי מהיר בספיקה. כלומר, אם יש שינוי מהיר בספיקה, כאשר מישהו סוגר מגוף במהירות רבה, אנו נוטים לראות עלייה חדה מאוד בלחץ, אשר לאחר מכן משתקפת חזרה אל תוך המערכת.

כעת, הלם מים זה יכול לנוע במהירויות מדהימות. אם צינור מלא כולו במים ואנו נעים, לדוגמה, דרך צינור פלדה, הוא ינוע עד לקילומטר לשנייה, אלף מטר לשנייה.

וואו.

אבל אם זה היה צינור גמיש יותר, בלחץ נמוך יותר, כמו פולי, ייתכן שהגל היה נע במהירות של שלוש מאות עד ארבע מאות מטר לשנייה, אך זו עדיין גל לחץ הנע במהירות גבוהה מאוד, כמו גל הנע ברשת כתוצאה מסגירת מגוף על ידי מישהו. אז מהו הלם מים? שינוי מהיר או עלייה מהירה בלחץ מעבר לתנאי העבודה הרגילים, הנגרמת על ידי שינוי מהיר בספיקה.

כל כך מעניין. כל כך מעניין. וזה גם יוצר, עם השינוי בלחץ, צליל מדהים במיוחד.

זה יכול, כן. זה גם קצת מפחיד.

כן, זה יכול לקרות, זה באמת יכול לקרות! אני זוכר שפעם גרתי בבניין דירות והיה לנו הלם מים. זה היה בניין מאוד ישן, בניין יפה וגם הצנרת הייתה ישנה. והלם המים הופיע וזה היה כל כך מפריע, זה היה קורה בכל שעות היום והלילה, לגמרי בלתי צפוי, והיית חושב שהכול שקט ואז היית מתחיל לשמוע את הדפיקה וחושב לא, לא שוב.

כן. זו סיטואציה שמתרחשת לעיתים קרובות. אני עדיין זוכר את הבן שלי, שהיה עובד במשמרת לילה, והוא היה חוזר הביתה, מתקלח בלילה, סוגר את המקלחת, והיית שומע בום, בום, בום כל לילה, נכון? אז כן, זה קורה גם במערכות ביתיות, וכמו במקרה שלך, כנראה שמישהו, אולי שרה, פתח וסגר מגופים מאוד מהר. כי אם תחשוב על זה, לפני הרבה שנים לא היו לנו ברזים מהירים. כשהיינו הולכים לכיור, היה לנו ברז שהיינו מסובבים, שלקח זמן לסגור אותו. פעם לא היה לנו הלם מים כל כך חמור, אבל היום אנחנו מייצרים הרבה דברים שגורמים לשינויים מהירים בספיקה. זה בדיוק מה שזה. אז כנראה שבמקרה שלך, זה היה מישהו שפתח וסגר מגופים במהירות. זה גם יכול להיות שהיה לנו אוויר שחזר למערכת המים החמים וגרם לדחיסה. זה יכול להיות הרבה דברים, אבל זה נפוץ. זה נמצא בכל מקום. זה אף פעם לא ייעלם, אבל אפשר להתמודד עם זה ואפשר לתקן את זה.

אני שמח לשמוע זאת. אז כיצד שסתום אוויר בקו צנרת מפחית את השפעות הלם מים?

כן. שאלה טובה. אז אפילו אם אחזור לשאלה שהייתה לך לגבי בניין הדירות שלך, כמעט כל מהנדס הידראולי תמיד מנסה שתהיה מערכת. אם יש בה אספקת מים, שיהיו בה רק מים – אנחנו לא רוצים שיהיה בה אוויר, כי אם יש אוויר בצנרת מים, הוא דחיס. אז אם הוא דחיס ואנחנו פותחים מגוף ומאפשרים למים לזרום, ואז סוגרים אותו מיד, זה יכול ליצור אפקט קפיצה שבו הצינורות רועדים וכל מיני דברים קורים.

אותו דבר קורה גם במבנה מסחרי גדול מאוד, או במכרה, או בהשקיה – זה עובד בדיוק אותו דבר. איך מגוף שחרור אוויר חדש משתלב בזה? מגוף שחרור אוויר נועד לשחרר אוטומטית כל אוויר כלוא, אם יש כזה, מהמוצר או מהצנרת. כך שיש שם רק מים, וזה יכול להשפיע בצורה משמעותית.

וזה רק היבט אחד של זה. ההיבט השני הוא, שאפשר להשתמש במגופי שחרור אוויר גם למניעת הלם מים. לדוגמה, אם אמלא את הצינור בקצב מהיר מדי, אני עלול ליצור הלם מים. אם אתקין מגוף נגד הלם, אוכל לשלוט בקצב המילוי, כך שהוא ייצא בקצב מבוקר ואפשר יהיה להימנע מהלם מים.

אז, מגופי שחרור אוויר יכולים לשמש במגוון רחב של יישומים בכל רשת מים, כדי להבטיח שנמזער הלם מים בוודאות.

אני עומד לשאול אותך על ללא הלם בעוד רגע, אבל לפני כן, הזכרת את סוג הוואקום הזה כשיש אוויר בצנרת. האם יש בעיות בשבירת הוואקום?

כן. אז באופן אידיאלי, כפי שאמרתי קודם, אנחנו לא רוצים אוויר בצנרת. אבל בתנאים מסוימים, אם אתן לך את הדוגמה הבסיסית ביותר, דמיין שיש לנו משאבה בנקודה נמוכה שמזרימה מים במעלה גבעה, וכשהגבעה יורדת בצד השני, המים זורמים למיכל. אם נכבה את המשאבה, המים שמטפסים לכיוון ראש הגבעה נעצרים, אבל המים שבראש הגבעה ממשיכים לרדת אל המיכל. באותו רגע, נוצרה הפרדת עמוד מים. זהו תופעה שבה הלחץ בצינור יורד מתחת ללחץ האטמוספרי ונשאב אוויר אל תוך הצינור.

כעת, כאשר האוויר נשאב פנימה, והעמוד חוזר ומתחבר, אם הוא משתחרר מהר מדי, זה יוצר הלם מים. זו בעיית הפרדת עמוד מים. לכן אפשר להתקין שסתום שחרור אוויר שמאפשר כניסת אוויר במהירות גבוהה, אך משחרר אותו החוצה באיטיות ובקצב מבוקר כדי למנוע הלם מים. וזה, כפי שציינת קודם, מה ששסתום אנטי הלם עושה.

הממ. מעניין. מאוד מעניין. אז זה נשמע כאילו שסתומי שחרור אוויר יכולים למעשה ליצור הלם מים בדרכים מסוימות.

עצוב לי מאוד לומר את זה… אז כן, הם יכולים, כן.

יש הרבה תוכנות מידול בשוק, שבהן מהנדסים משתמשים כדי לתכנן צנרת ולבחון היבטים של הלם מים, והם יכולים למעשה לדמות מצבים שבהם מתרחשת הפרדת עמוד מים. ולפעמים יש צורך במגוף שמיועד במיוחד להפרדת עמוד מים, כמו Fox RFP, שאנחנו קוראים לו מגוף מניעת מילוי מהיר או שסתום אוויר מסוג אנטי-סלאם. שוב, כפי שאמרתי, הוא מאפשר כניסת אוויר מהירה מאוד, אך בקצב מבוקר, ומאפשר שחרור. ואנחנו יודעים שזה יעיל. והעניין הוא שהיום יש הרבה יותר מידע על איך אפשר לנצל את זה, ואם יש לך את הקריטריונים הנכונים, מזינים אותם לתוכנת המידול ורואים שהתוצאות מאוד מאוד טובות.

אז זה בטוח וזה מוכח כיום. לפני 15-20 שנה זה כמעט לא היה מוכר. אבל היום, עם כל ההתקדמות בטכנולוגיה, זו דרך מצוינת לנצל מוצר כדי למזער הלם מים, ושסתום שחרור אוויר בכל התמונה הוא רכיב קטן מאוד. בדרך כלל מדובר באחוז קטן מאוד מהעלות של כל הרשת, אבל הוא יכול להיות יעיל מאוד. ויש אנשים שחושבים, טוב, זה לא מספיק יקר, אבל אם מכניסים אותו לתוכנה ורואים את התוצאות, זה מוכח.

מעניין. מעניין. והתוכנה הזו באמת נשמעת כאילו ניתן להפחית חלק מהסיכון ולצמצם חלק מהסיבוכים שעלולים להתרחש עם הלם מים, ולהבין באמת מה תהיה הסיטואציה שלך על ידי צפייה בהדמיה.

את רואה את זה בזמן אמת, שרה.

אז מה שאת רואה זה, בואי נכבה את המשאבה בעוד חמש שניות, ואז נכבה אותה בעוד עשר שניות, בואי נכבה בעוד עשרים שניות ונראה איך גל הלחץ באמת פועל. בואי נראה איך הרכיבים עובדים במצב הזה. וכן, זה לוקח או מסיר את הסיכון, שזה הדבר המרכזי, כי זה מדמה, בתקווה, את מה שיקרה, כל עוד את מזינה את המידע הנכון. וזה מה שאנחנו יודעים היטב בברמד – איך לסייע למשתמשים במוצרים האלה לוודא שהם מדוללים נכון, כדי לקבל את התוצאות הנכונות.

כל כך יקר ערך.

כן.

בואו ניקח הפסקה קצרה לפני שנחזור לשוחח על מזעור הלם מים בהתקנות מורכבות עם טופוגרפיות משתנות.

אתם מאזינים ל"שליטה במים" – הפודקאסט של ברמד. המקור המרכזי שלכם לתובנות על כל מה שקשור לטכנולוגיות מים, מגופים ומדי מים. למידע נוסף על כל אחד מהמוצרים או הנושאים שנדונו בפרק זה, וכן למגוון רחב של משאבים ומאמרים שנועדו לתמוך בכם כאנשי מקצוע בתחום המים, בקרו בכתובת https://www.bermad.com.au.

ועכשיו, בחזרה לתוכנית.

אני מודע לכך שדיברנו על חלק מתוכנות המידול בפרק אחר שעסק בהלם מים. נוסיף את הפרטים הללו להערות הפרק הנוכחי, וזה בהחלט מרגש.

מעולה!

נפלא.

אז, אני רוצה לתת לך תרחיש, קולין. נניח שעיצוב הצנרת שלך היה מאוד מורכב, או שהוא היה בשטח תלול. אילו פתרונות אפשריים אתה יכול לחשוב עליהם כדי למזער הלם מים במצב כזה?

בדיוק. אז יש מגוון רחב של פתרונות שונים, ייתכן, שרה. בשטח בעל טופוגרפיה תלולה, בדרך כלל יש לנו לחצים סטטיים גבוהים. כלומר, כאשר המשאבות אינן פועלות, עדיין יש לנו לחץ גבוה מאוד בצנרת, אך כאשר המשאבות מתחילות לעבוד, אנו מעלים את הלחץ כדי לאפשר למים לזרום. לכן, חלק מהפתרונות האפשריים, תלוי בתוצאות, יכולים להיות מה שנקרא מיכל הלם או מיכל הלם חד-כיווני. אלה מיכלים גדולים מאוד בגודל מסוים, שבתוכם יש שלפוחית או לחץ אוויר, המסייעים בבלימת גל החזרה וגם מוודאים שלא ייכנס אוויר לרשת. הם ממלאים את החלל במקרה של הפרדת עמוד מים, טכנולוגיה מוכחת, טובה מאוד, יקרה, מיכלים גדולים מאוד, פתרונות טובים, אך לעיתים מבחינה מעשית זה לא ישים.

לדוגמה, אם היינו בעיר גדולה והייתה לנו תחנת העברה גדולה והיינו צריכים להציב שני מיכלים של 20,000 ליטר ליד כביש, זה לא היה מעשי. אז מהם חלק מהפתרונות האחרים? ייתכן שישנם שסתומי פורק לחץ, כלומר, שסתומים מהירים מאוד שיכולים לפרוק את גל ההלם באופן מיידי. או ייתכן שיש לנו שסתומי שחרור אוויר שיכולים לאפשר כניסת אוויר ולשלוט בפליטה שלו. או אפילו ייתכן שיש לנו מוצר שמתחבר למשאבה כדי לומר: אנחנו הולכים למנוע מהמשאבה להיסגר מהר מדי; וזה נקרא בקרת משאבה. כלומר, כאשר המשאבה מתחילה לפעול, נפתח את המגוף לאט ובהדרגה וניתן למים להיכנס לרשת בהדרגה. וכאשר היא נכבית, או בעצם לפני שהיא נכבית, נסגור את המגוף באיטיות ובהדרגה, ואז נכבה את המשאבה כאשר הספיקה כמעט אפסית. כך שישנם פתרונות רבים ליישומים שונים, לאיכויות מים שונות, למגזרי שוק שונים, שמייצרים את המחיר הנכון, את הפתרון הנכון והמעשי לבעיה שעלולה להתרחש.

מרתק, אז בואו נהפוך את התרחיש מעט.

בטח.

נניח שיש לך טופוגרפיה שטוחה. אילו פתרונות יהיו מתאימים?

כן. אז יש כאן שתי סיטואציות שונות מאוד. ניקח דוגמה מעשית של חווה באזור כפרי שטוח מאוד, שבה יש רשת צינורות ארוכה מאוד שמובילה לממטירים, למשל. כאשר אין לחץ סטטי גבוה, כלומר לחץ שנמצא כאשר המשאבות כבויות, יש סבירות גבוהה מאוד להיפרדות עמוד מים. זה מצב שבו הלחץ בצינור יורד מתחת לאפס, אוויר נשאב פנימה בכמויות גדולות, וכמובן, כאשר האוויר הזה נמצא בצנרת, שהיא גמישה, זה עלול ליצור הלם מים. לכן אנחנו צריכים מוצרים שיכולים באמת למתן את התופעה הזו ולשחרר את האוויר בקצב מבוקר.

אז, למרות שמכלי חיפוש (search vessels) היו אידיאליים במצב כזה, ייתכן שהם יהיו כל כך גדולים וכל כך יקרים עבור מגדל השקיה, שזה פשוט לא מעשי.

נכון.

אבל אם זו הייתה רשות מים, ייתכן שהם יחליטו, טוב, לא, יש לנו את הקרקע, יש לנו את המקום. ייתכן שנחליט לעשות זאת. אז זה מה שפרקטי עבור איזו התקנה. אין כאן משהו נגד זה או אחר, אלא מה שנכון לעבודה הנכונה.

בהחלט. בהחלט. והאם קיימות אפשרויות בעלות נמוכה?

כן.

האם זה קיים?

בהחלט. ובכן, שסתומי שחרור אוויר הם דוגמה קלאסית לכך, משום ששסתום שחרור בצנרת באורך חמישה קילומטרים עשוי להיות השקעה של כ-5,000 דולר בפרויקט תשתית של עשרה מיליון דולר. אך היעילות של המוצר הזה בפועל, ביכולת שלו לעבוד ולשלוט בפליטת האוויר, יכולה להיות מדהימה וזה מוכח. ניתן לבצע הדמיה, ניתן לראות זאת. והיום, הטכנולוגיה שהתפתחה כדי להמחיש את פעולת המוצרים הללו בצורה טובה ויעילה היא מוכחת. לכן אנחנו מאוד גאים להיות מזוהים עם סוג כזה של מוצר, אבל זה לא רק עניין של להחזיק במוצר, אלא לדעת שהתקנת אותו ביישום הנכון, במיקום הנכון, ושהוא ניתן להדמיה נכונה ונראה שהוא פועל כפי שתוכנן ומתאים למטרה.

בהחלט. זה נשמע שמאוד חשוב לשקול ולהבין את כל הגורמים המעורבים כדי למצוא את הפתרון הנכון. אז הייתי רוצה לדבר על שסתומים למניעת הלם מים (anti-slam).

אילו עיצובים שונים של שסתומי אוויר קיימים בתוך שסתומים למניעת הלם מים שמונעים הלם מים?

בהחלט. באוסטרליה, שרה, יש סעיף שלם שמתאר מהן הפונקציות השונות. יש כנראה ארבעה או חמישה סוגי עיצוב עיקריים שמרבית היצרנים משלבים, אך בדרך כלל הם מתמקדים בשתי פונקציות עיקריות. אחת מהן בעצם אומרת, והיא מוכרת בתעשייה כ-RFP, מניעת מילוי מהיר. המשמעות הכללית היא: אני מאפשר קצב מבוקר של פליטת אוויר ברמה בטוחה, אך אם זה מגיע לרמה לא מבוקרת, כלומר, מהירות היציאה מהמגוף גבוהה מדי ואני עומד ליצור הלם מים, אני אאט אותך.

נכון.

אז כתוב שהוא מתאים למטרה. טוב. אני נותן למגוף להתמלא וזה באמת מצוין. והוא מאפשר כמויות גדולות של אוויר להיכנס חזרה לצינור, אבל זה בטוח. המצב הנוסף שיש לנו הוא מה שאנחנו מכנים שסתום אוויר למניעת הלם, שמיועד למצבים שבהם יש לנו בעיית הלם מים. זה קורה כאשר יש לנו הפרדת עמוד מים. כאן כמויות גדולות של אוויר נכנסות לצינור במהירות כדי למנוע ואקום. לאחר מכן יש לנו אוריפיס קטן מאוד שמוציא את האוויר בקצב איטי ומבוקר מאוד. כך הוא משתמש בכיס האוויר בתוך הצנרת כדי לדחוס ולהחזיר בעדינות את שני חלקי המים יחד.

מכאן המונח "אנטי-סלאם".

נגד הלם! בדיוק כך, כי עד כמה שזה מכעיס אותי, שסתומי אוויר יכולים לגרום להלם מים. אבל שסתומי נגד הלם נועדו למנוע זאת.

נהדר. כל כך מעניין. אז אם תכנון אוריפיס פריקה קבועה, כמו אנטי-הלם, הוא הטוב ביותר, האם עלינו להשתמש בסוג זה של שסתום אוויר לאורך כל קו הצנרת?

תראי, זה אפשרי, שרה, באופן כללי זה טוב אבל זה לא מעשי כי רוב הצינורות נמצאים במצב טעון רוב חייהם. הם באמת מתרוקנים רק במהלך תחזוקה או כאשר מתרחש אירוע משמעותי כלשהו. אבל יחד עם זאת, יש הרבה צינורות, למשל, קווי ביוב עולים שמתחילים ונעצרים 300 פעמים ביום, ואנחנו נמלא ונרוקן חלקית את הצינור כל יום.

אז אם נתקין שסתומי אנטי-הלם בכל מיקום, בגלל שיש להם אוריפיס קטן ומוגבל לפליטת אוויר, זה עלול לקחת יותר מדי זמן למלא את הצינור. לכן, בדרך כלל זה לא מעשי להתקין אותם בכל ההתקנות אלא אם הצינור נשאר טעון כל הזמן. לכן, בדרך כלל נבחן את שסתום האנטי-הלם עם אוריפיס קבוע במיקומים אסטרטגיים שבהם זה קריטי – בתחנת שאיבה, בנקודה שבה דימינו הפרדת עמוד מים, או אולי לפני מגוף ראשי שבו סוגרים פיזית מגוף גדול מאוד, ואנחנו פשוט רוצים לוודא שהפרדת העמודים מתאחדת לאט מאוד. אז זה בעצם שסתום אסטרטגי שנועד לבעיה של הלם מים.

וזה נשמע כאילו, אם נחזור לניסיון שיש לברמד ולתוכנת המידול שדיברנו עליה, היכולת לקבל החלטות אסטרטגיות לגבי היכן למקם את סוג המגוף המסוים הזה הופכת לקריטית.

וזה מה שתוכנת מידול יכולה לעשות בדיוק, מה שאני לא יכול. יש לי תחושת בטן טובה איפה זה עומד לקרות, אבל היא תגיד לך בדיוק בנקודה הזו. ולפעמים אתה מסתכל בדוח וחושב שזה לא נראה נכון, אבל אלה העובדות. ולכן לפעמים כשמתקינים אותם, אנשים ישאלו ויגידו, לא יודעים למה זה לא מותקן כאן, אבל בכל מקרה, זה מה שנעשה. אבל התוכנה באמת מזהה את זה.

נהדר, מעניין. קולין, תודה שהצטרפת אליי היום. הייתה שיחה מצוינת על הלם מים. למדתי כל כך הרבה.

זה תענוג. תודה.

למידע נוסף על תעשיית המים, כולל מוצרים, טיפים, התקנות, הפעלה וטכניקות תחזוקה, בקרו באתר Bermad.com עוד היום. תוכלו גם להירשם לניוזלטר התעשייתי שלנו. תצטרפו ליותר מ-3000 אנשי מקצוע מהתחום ותלמדו מצוות המומחים המנוסה של ברמד.

תודה שהצטרפתם לפרק זה של "Controlling Water". לפרקים נוספים, משאבים ומידע נוסף, בקרו בכתובת https://www.bermad.com.au עוד היום.