Verminderen van drukstoten en waterslag in brandbeveiligingssystemen

Een waterstoot of waterslag is een drukgolf in een leidingsysteem die ontstaat wanneer een stromende vloeistof plotseling tot stilstand wordt gebracht of van snelheid of richting verandert. Drukstoten in brandwaterinstallaties kunnen door verschillende factoren worden veroorzaakt, zoals het te snel sluiten of openen van een afsluiter of het plotseling starten of stoppen van een pomp. Deze verandering in momentum kan een aanzienlijke en mogelijk schadelijke drukstijging veroorzaken.

De meeste brandbeveiligingssystemen zijn ontworpen voor een maximale werkdruk van 12 barg (175 psi). Drukgolven door waterslag of drukstoten kunnen echter gemakkelijk 50 barg (740 psi) overschrijden, wat een reëel risico op schade aan leidingen en instrumentatie vormt.

De onderstaande foto’s tonen twee voorbeelden van catastrofale schade aan leidingen en accessoires veroorzaakt door drukstoot/waterslag in brandbeveiligingssystemen.

<< Download onze whitepaper en ontdek meer over
het voorkomen van waterslag in brandbeveiligingssystemen >>

Een afsluiterhuis gescheurd door drukstoot, Leidingen beschadigd door waterslag.

5 manieren om drukstoten in brandbeveiligingssystemen te voorkomen

Er zijn verschillende methoden die kunnen worden toegepast om drukstoten te verminderen of te voorkomen. De volgende vijf oplossingen geven enkele van de meest gebruikte benaderingen voor het aanpakken van problemen met waterslag of drukstoten.

1. Anti-surge pompregelafsluiter

Een effectieve manier om drukstoten of waterslag als gevolg van het opstarten van verticale as turbinepompen te voorkomen, is het gebruik van een normaal open, vooraf instelbare ontlastklep zoals de BERMAD model FP-730-48-BL om de opstartdrukgolf van de pomp bij de bron te voorkomen.

Omdat het een normaal open afsluiter is, zal deze efficiënt alle lucht en mogelijke drukstoten afvoeren bij het opstarten van de pomp. Zodra de pompdruk onder het ingestelde maximum bij de inlaat van de afsluiter komt, sluit de afsluiter en blijft deze functioneren als een ontlastklep.

2. Anti-surge brandpomp regeling en terugslagklep

Wanneer het opstarten van de pomp tijdelijk een onaanvaardbaar drukstootniveau veroorzaakt, biedt een brandpompregelafsluiter die geschikt is voor de meeste pompconfiguraties een efficiënte allesomvattende oplossing.

Wanneer de brandpomp inactief is, wordt dit ventiel gesloten gehouden door de druk van de jockeypomp van het systeem. Wanneer de pomp start, wordt de eerste drukstoot voorkomen door het gesloten ventiel, dat vervolgens gecontroleerd opent en water op gecontroleerde wijze in het systeem laat stromen, waardoor drukstoten of waterslag worden voorkomen.

Een goed voorbeeld van zo’n afsluiter is de UL-gecertificeerde BERMAD 42T-20. Indien nodig kan deze afsluiter dubbel of zelfs drievoudig functioneren als drukregelafsluiter en terugslagklep, terwijl hij tegelijkertijd schade door drukstoten of waterslag bij het opstarten van de pomp voorkomt.

3. Snelheidsregeling voor het sluiten of openen van de afsluiter

Waterslag kan worden veroorzaakt door een te snelle reactie van brandbeveiligingsafsluiters. De meeste brandbeveiligingssystemen houden rekening met het agressieve karakter van de waterstroom, die is ontworpen om het blusmiddel zo snel mogelijk bij de toepassingsapparatuur te krijgen. Toch is er soms behoefte aan regeling van de afsluiterreactie wanneer het niveau van de drukstoot onaanvaardbaar is en leidingen en instrumenten beschermd moeten worden.

Bepaalde afsluiters kunnen worden uitgerust met een reactiesnelheidsapparaat om de openings- en/of sluitsnelheid te regelen en zo schadelijke drukstoten te voorkomen. Op deze manier kunnen we de sluitsnelheid en/of openingssnelheid van de afsluiter naar wens regelen en het effect van de drukstoot tot een aanvaardbaar niveau verzachten.

4. Jockeypompdruk

Om verschillende redenen kan de jockeypomp of onderhoudsdruk vaak aanzienlijk lager worden ingesteld dan de bedrijfsdruk van het systeem. Wanneer een pomp start in een onder druk staand brandbeveiligingssysteem, moet deze de druk die door de jockeypomp wordt aangehouden, verhogen tot de bedrijfsdruk van het systeem. Dit veroorzaakt altijd een vorm van drukstoot, soms kan het niveau van de drukstoot schadelijk zijn.

Door het verschil tussen de startdruk van de jockeypomp en de bedrijfsdruk van de brandpomp te verkleinen, kunnen we de drukstoot tot een beheersbaar niveau terugbrengen. Bijvoorbeeld: wanneer de bedrijfsdruk 12 barg is en de systeemonderhoudsdruk of jockeypompdruk 6 barg bedraagt, moet de hoofdpomp de druk snel met minstens 6 bar verhogen, wat bij het opstarten van de hoofdpomp een initiële drukstoot veroorzaakt. Door de onderhoudsdruk dichter bij de bedrijfsdruk in te stellen, wordt de drukstoot effectief verminderd. Hoe kleiner het drukverschil, hoe kleiner de drukstoot zal zijn.

5. Anti-surge membraantanks

Een effectieve oplossing voor bestaande drukstoten of waterslag is een waterslagbeveiligende membraantank die op de leiding kan worden geïnstalleerd. De stalen tank bevat een flexibele membraan die is bevestigd aan de aansluiting van de tank met de hoofdleiding van het watersysteem. De vorm van de membraan komt overeen met die van de tank, zodat deze kan uitzetten tot de volledige capaciteit van de tank. Samengeperste lucht bevindt zich tussen de membraan en de buitenwand van de tank, op een drukniveau dat past bij de systeemvereisten. De interne en externe druk van de membraan zijn altijd gelijk, waardoor water naar binnen en naar buiten kan stromen wanneer dat nodig is.

Wanneer een drukgolf het membraantank bereikt, zal de tank het membraan verplaatsen en daarmee het volume van het systeemleidingwerk waarop de drukstoot wordt afgeleverd vergroten. De stroming naar het vergrote gebied absorbeert en onderdrukt zo de drukstootgolf.