Waterslag in watertransportleidingen.

Hallo en welkom bij Controlling Water, een plek waar we praten over watermeters en interessante inzichten in de watersector. In elke aflevering gaan we in gesprek met professionals uit de sector die gespecialiseerd zijn in alles wat met afsluiters, meters en best practices op het gebied van water te maken heeft. Vandaag zijn we hier met Colin Kirkland van BERMAD Australia, een van de ingenieurs bij BERMAD AU. Colin heeft meer dan 30 jaar ervaring in de sector en werkt met leidingen die gevoelig kunnen zijn voor waterslag.

Colin, ik kijk er echt naar uit om hierover met je te praten. Waterslag is een onderwerp en een gebied waar we veel over horen, en het is ook iets waarbij grote gevolgen en consequenties kunnen optreden als het niet goed wordt beheerd, of als het niet wordt voorkomen of gestopt. Voordat we ingaan op de details van waterslag, kun je ons uitleggen wat waterslag eigenlijk is?

Wel, waterslag is een fenomeen dat optreedt wanneer je een zeer snelle, plotselinge drukstijging ziet, veel hoger dan je normaal gesproken in een leiding zou verwachten. Dit wordt meestal veroorzaakt door een snelle verandering van de stroming in de leiding.

Een heel eenvoudige manier om dit uit te leggen is de situatie in een huishouden. In ons huis weet ik wat er gebeurt. Wanneer we de wasmachine aanzetten en het solenoidventiel opent, stroomt het water in de wasmachine. Zodra het water het juiste niveau bereikt, schakelt het solenoidventiel uit en hoor je een harde klap. Dat komt doordat er een snelle verandering van stroming plaatsvindt: het ventiel sluit direct, de druk bouwt zich op en de leidingen beginnen te trillen.

Dit is dus een klein huishoudelijk voorbeeld van waterslag en dat kun je aanpassen. Maar hetzelfde gebeurt ook in hele grote leidingen, bijvoorbeeld bij mijnbouw of watervoorziening, waar het veel ernstigere gevolgen kan hebben omdat er mogelijk tonnen water in beweging zijn.

Zonder twijfel. Wauw.

En wanneer deze waterslag zich voordoet in een leiding, wat zijn dan enkele van de gevolgen? En is het ook gevaarlijk?

Zeker, het kan gevaarlijk zijn. Ja. Afhankelijk van het leidingmateriaal dat je hebt, kunnen deze drukgolven zich met zeer hoge snelheden door de leiding verplaatsen. In metalen leidingen bijvoorbeeld, waar het materiaal erg stijf is, kan de golf tot wel duizend meter per seconde gaan. Je kunt dus een drukpiek krijgen bij een pompstation en één seconde later is die drukgolf al een kilometer verderop. Het resoneert dus door het hele netwerk. Het belangrijkste is dat wanneer je deze drukpieken ziet, het netwerk hiermee om moet kunnen gaan. Zoals bij alles geldt: als je een systeem voortdurend vermoeit door het tot een gevaarlijk niveau op te drukken, kan het falen.

Ik ben in pompstations geweest waar ik bij het pompstation zat en ze de pompen uitzetten. Het is best beangstigend als je de terugslagklep hoort sluiten en je een enorme knal hoort, alles trilt en het voelt gevaarlijk aan. We hebben ook situaties meegemaakt waarbij producten door vermoeiing en overmatige druk zijn bezweken, wat ook gevaarlijk kan zijn voor de bedieners. Dus ja, het kan behoorlijk beangstigend zijn.

Absoluut. Oh, jeetje. Wat zijn de meest voorkomende plekken waar waterslag optreedt in een waterleiding? Kunnen we het daarover hebben?

Meestal gebeurt dit op ongeveer drie verschillende locaties, Sarah, dus overal waar de waterstroom snel verandert, is waar dit zal optreden.

Als we denken aan een pompstation dat naar een reservoir pompt, dan verandert de stroming direct zodra de pomp stopt. Als de pomp langzaam afremt en geleidelijk stopt, krijg je geen waterslag, maar als hij plotseling stopt, dan zien we het optreden. Of bijvoorbeeld, als je naar een reservoir pompt, kan er een afsluiter bij het reservoir zijn die, als hij te snel sluit, die waterslag veroorzaakt, net als het effect bij een wasmachine.

Het kan ook zijn dat we een situatie hebben waarbij een leiding gedeeltelijk leeg is en je de pomp start, waardoor de waterkolommen samenkomen. Wanneer die twee samenkomen, veroorzaken ze een snelle verandering in de stroming, en dat kan het daar veroorzaken. Ik ben zelfs bij leidingen geweest waar ik operators heb horen wegrennen van de locatie omdat ze een afsluiter te snel hadden gesloten en de ontluchters hoorde gillen. Dat is geen ideale situatie. Deze situaties komen voor en mensen weten vaak niet precies waarom, maar het kan op meerdere plekken langs de leiding gebeuren.

Dat moet ontzettend eng zijn om dat ter plaatse te horen en dan te moeten wegrennen.

Nou, dat kan inderdaad gebeuren en dat was een echt voorval dat we hadden op een leiding waar een vlinderklep met een diameter van één meter te snel werd gesloten, en de ontluchter ernaast in een enorme vacuümtoestand terechtkwam. De operators hoorden een enorme hoeveelheid lucht naar binnen gezogen worden en renden weg van de locatie omdat ze dachten dat er iets zou ontploffen. En dat was niet goed.

Helemaal niet.

Nu we de gebieden hebben begrepen die deze waterslagproblemen veroorzaken, hoe pakt Bermad het oplossen van deze problemen aan?

Er zijn twee manieren waarop we ernaar kijken, Sarah. Je kunt kijken wat het probleem veroorzaakt en proberen dat op te lossen. Als voorbeeld: stel dat het pompstation het probleem veroorzaakte, omdat wanneer ze de pomp uitzetten, deze binnen twee seconden uitging en er op het pompstation een flinke waterslag ontstond.

Wat zouden we kunnen doen? We zouden de pomp langer kunnen laten draaien en deze in 30 of 40 seconden kunnen uitschakelen om dat te verminderen. Of we zouden kunnen zeggen: laten we er gewoon een pleister op plakken en een drukontlastklep plaatsen, zodat als de druk te snel oploopt wanneer we hem te snel uitschakelen, ik die kan laten ontsnappen.

Het komt dus neer op twee dingen: laten we kijken wat het probleem is en proberen dat op te lossen. Of laten we er een pleister op plakken om erop te reageren.

Rechts.

De afweging tussen de ene of de andere optie is vooral praktisch van aard. Het kan namelijk erg duur zijn om een oplossing te implementeren die voorkomt dat de pomp heel langzaam afloopt. Misschien moeten we daar een pompregelafsluiter plaatsen die $20.000 kost, of ze zeggen: luister, Colin, we hebben nog maar vijf jaar te gaan in deze mijn. Laten we gewoon een ontlastklep plaatsen die die piek kan opvangen. Dat kost misschien $3.000. Het draait dus om de praktische en financiële kant van de zaak, maar we bekijken het van beide kanten: proberen het probleem te voorkomen of erop reageren.

Zeker. En ik denk dat het altijd gewoon afhangt van de situatie.

Helemaal, en de toepassing ook, Sarah.

Het kan dus zijn dat je dit doet op een irrigatieperceel waar de teler zelf betaalt, en je weet, de boerderij wil misschien een goedkope oplossing die niet te duur is, maar het probleem wel oplost. Of het kan een mijn zijn waar je twee kilometer onder de grond zit. En als ze daar de pomp uitzetten, is dat echt gevaarlijk. De operators daar beneden willen de allerbeste oplossing die het probleem oplost. Het kan ook zijn dat het om de watervoorziening gaat waar we 40% van het water voor een grote stad leveren, en dat willen we niet laten mislukken. Dus laten we het meest robuuste systeem inzetten om dat te waarborgen. Het hangt dus allemaal af van de situatie.

Zeker. Zeker.

Laten we een korte pauze nemen voordat we verdergaan met het bespreken van het minimaliseren van waterslag in complexe installaties met wisselende topografie.

Je luistert naar Controlling Water, de Bermad-podcast. Jouw primaire bron van inzicht over alles wat met watertechnologie, afsluiters en meters te maken heeft. Voor meer informatie over de producten of onderwerpen die in deze aflevering zijn besproken, en een breed scala aan bronnen en artikelen die jou als waterprofessional ondersteunen, ga naar https://www.bermad.com.au. Nu terug naar de uitzending.

Dus als je deze twee algemene benaderingen om het probleem op te lossen begrijpt, waar begin je dan om te zien wat de beste oplossing zou kunnen zijn?

Ja. Vanuit ons perspectief zijn wij geen adviseur. Wij zijn een ingenieursbedrijf dat oplossingen produceert die we in leidingsystemen kunnen toepassen. Een bedrijf kan natuurlijk naar een onafhankelijke adviseur gaan. En tegenwoordig, Sarah, zijn er veel softwareprogramma’s voor dimensionering en modellering beschikbaar, zoals Bentley, Hammer, K Y Pipe, High Trend, en nog veel meer. Wat deze modelleersoftware mogelijk maakt, is dat je de gegevens van de pomp, de leiding en het netwerk nauwkeurig kunt invoeren en daadwerkelijk kunt zien wat er gebeurt als je de pomp in tien seconden of in twee seconden stopt. Of als er een stroomstoring is en de pomp direct stopt, dan kun je zien wat er gebeurt. Zo kunnen ze vaststellen en zien hoe dit het systeem beïnvloedt en aanbevelingen doen. Ze kunnen bijvoorbeeld een zoekvat willen plaatsen, een drukontlastklep of een anti-slam ontluchter, of ze willen een pompregelafsluiter installeren – er zijn heel veel verschillende manieren om ernaar te kijken.

Vanuit ons perspectief hebben wij bijna dertig jaar ervaring in Australië met dit werk. Hoewel wij zelf niet modelleren, werken wij samen met de modelleurs om hen te laten zien hoe de afsluiters zullen reageren en hoe dat werkt. Maar we hebben ook veel praktische ervaring. We nemen veel van onze afsluiters in bedrijf, we engineeren ze en zorgen dat ze werken, en we zien ze in de praktijk. Modelleren en daadwerkelijke ervaring zijn twee totaal verschillende dingen. Soms zie je een rapport van een modelleur dat gewoon niet klopt. Meestal komt dat door foutieve invoergegevens, en wij hebben de ervaring om dat te herkennen en te delen, zodat we de best mogelijke oplossing kunnen bieden.

Dus vanuit ons perspectief bekijken we het vanuit ervaring. We weten doorgaans wat werkt, en als je het wilt onderbouwen, heb je die software. Je kunt ook samen met andere bedrijven naar oplossingen zoeken.

Het is een heel interessant punt dat je aanhaalt over het vermogen om een mogelijke fout in modelleringssoftware te signaleren dankzij jarenlange ervaring. Het lijkt er ook op dat het van grote waarde is om blinde vlekken te kunnen overwinnen, of dat nu via de software is door situaties te kunnen nabootsen, of door te weten: dit klopt niet en dit is waarom.

En je hebt daar helemaal gelijk in, Sarah, want wat veel van deze programma’s aannemen is dat de leiding volledig gevuld is met water, omdat water niet samendrukbaar is. Maar als er langs de leiding luchtzakken zouden zijn die wel samendrukbaar zijn, dan kan dat op verschillende plekken het effect versterken.

Dus er worden veel aannames gedaan. En kijk, de software is ook niet perfect, maar het is enorm vooruitgegaan en wat we daaruit zien komen en de rapporten zijn fantastisch, weet je, als het goed wordt gedaan. Maar het gaat niet alleen om het hebben van de software, het gaat er ook om dat de ingenieur de software echt begrijpt en weet hoe je de juiste gegevens invoert. En dat vergt veel ervaring. Daarom wordt dat overgelaten aan specialisten die dat doen, niet aan mij, maar vaak helpt de praktische, hands-on kant daar ook bij om tot een goede oplossing te komen. Want de oplossing is misschien niet altijd praktisch.

Heel waar. Het is inderdaad interessant dat je ontluchters noemt. We hebben het daar vaak over gehad en we hebben zeker de technische voordelen en enkele van de waterslagproblemen bij het gebruik van ontluchters besproken. Voorkomen ontluchters op de leiding waterslag in het netwerk?

Ja en nee. Dus wanneer je die modelleringssoftware gebruikt, typische ontluchters, en we hebben het over een combinatie-ontluchter, dan betekent dat dat als we een 80 millimeter klep hebben, deze een 80 millimeter orifice heeft voor luchtinlaat en een 80 millimeter orifice voor luchtafvoer. Sommige ontluchters, als er kolomscheiding optreedt—dat is wanneer de druk negatief wordt of we grote hoeveelheden lucht aanzuigen, en de kolommen vervolgens weer samenkomen—kunnen op strategische locaties plaatselijk waterslag veroorzaken. Ze zijn dus heel goed in het beschermen van de leiding tegen vacuüm. Ze zijn heel goed in het ontluchten, maar met het verkeerde product en de verkeerde toepassing kan het juist erger worden. En daarom zijn er tegenwoordig producten op de markt, zoals RFP-kleppen (rapid filling prevention), anti-slam ontluchters of waterslagbeveiligde ontluchters. Wat deze in feite doen, is dat ze grote hoeveelheden lucht in de leiding toelaten, maar de lucht er gecontroleerd en langzamer uit laten.

Rechts.

En er zijn verschillende manieren waarop ze die functie daadwerkelijk hebben bereikt, maar ze zijn zeer veilig en kunnen ook heel eenvoudig en gemakkelijk in deze software worden gemodelleerd.

Hoe interessant. En Colin, waar moeten mensen beginnen als ze willen weten hoe ze een probleem met waterslag kunnen oplossen?

Nou, het hangt af van de toepassing en de complexiteit ervan. Wat we altijd proberen te doen, is dat als ze bij ons komen bij BERMAD Australië, we deze modelleringssoftware niet leveren, maar we bieden wel 30 jaar ervaring en het goed doen. We kunnen ze zeker advies geven over wat het probleem veroorzaakt. En we zeggen vaak, wanneer we op locatie komen, of we bespreken het telefonisch of via een Zoom-vergadering of iets dergelijks. En dan kunnen we met een oplossing komen waarvan wij denken dat die werkt. We kunnen ze advies geven over hoe ze het moeten installeren, hoe het zal functioneren, en we kunnen ze ook adviseren dat als ze het daadwerkelijk willen modelleren en naar een onafhankelijk bedrijf willen gaan, we kunnen laten zien hoe dat werkt en dan kunnen ze het bewijzen. Dus vaak wil je, voordat je iets koopt, weten: gaat het echt werken?

We geven veel referenties van projecten die we hebben uitgevoerd en we delen veel projecten die goed werken en ook projecten die minder goed werken, en we hebben de ervaring. Het belangrijkste, Sarah, is dat je veel leert van fouten en soms aannames doet die niet kloppen. Dat komt omdat we niet kunnen zien wat er daadwerkelijk onder de grond zit. We weten niet of het leidingmateriaal staal was of PVC. En dat heeft invloed op hoe de afsluiter reageert, de snelheid, enzovoort. Het is dus best een complex vraagstuk, maar waar begin je?

Wij zijn een heel goed startpunt om dat gesprek op gang te brengen, absoluut.

Fantastisch. Goed om te horen.

Colin, bedankt dat je er vandaag bij was. Het was een goed gesprek over waterslag.

Dat is geweldig. Dank u.

Voor meer informatie over de waterindustrie, waaronder producten, tips, installaties, bediening en onderhoudstechnieken, ga naar Bermad.com.au en abonneer je op onze branche-nieuwsbrief. Je sluit je aan bij meer dan 3000 professionals uit de sector en leert van het ervaren Bermad-team van vakspecialisten. Bedankt voor het luisteren naar deze aflevering van Controlling Water. Voor meer afleveringen, bronnen en instructies ga je naar Bermad.com.au