WYKLAD 7

Sieć wodociągowa - materiały i uzbrojenie sieci.

Sieć wodociągowa składa się z następujących elementów:

- przewody proste - prostki o przekroju kołowym

- kształtki - elementy do zmiany kierunku przepływu średnicy wykonania odgałęzień

- połączenia przewodów - pomiędzy prostkami i kształtkami oraz uzbrojeniem

Rodzaje rur i kształtek w zależności od materiału z którego są wykonane.

1. Przewody żeliwne - zaletą tych rur jest ich taniość, trwałość(60-100lat, są odporne na korozje) . W normalnych warunkach mogą leżeć w ziemi 60 ÷ 100 lat, nieraz i więcej. Są odporne na związki nieorganiczne oraz organiczne. Wada tych rur jest kruchość, mała odporność na uderzenia i zginanie. Ścianki są stosunkowo grube, co zwiększa ich ciężar, a więc powstają trudności transportowe i montażowe. Ciężar rur ogranicza ich długość (4 ÷ 6 m) co z kolei daje dużą ilość złączy (im więcej złączy, tym więcej możliwych punktów nieszczelności i ewentualna strata wody). Rury i kształtki są znormalizowane. Nominalne ciśnienie robocze 10 kg/cm² (10 atmosfer). Przy ciśnieniu próbnym 16 kg/cm². Produkowane są również rury o podwyższonym ciśnieniu roboczym wynoszącym 16 kg/cm² (próbne 30 kg/cm²). Rury i kształtki w zależności od potrzeb powinny być zaizolowane od wewnątrz i z zewnątrz (rodzaj izolacji zależy od warunków gruntowo - wodnych, a głównie o agresywność wód gruntowych w stosunku do materiału, z którego wykonane są przewody oraz rodzaju płynu, jaki przepływa przez przewód). Powłoka izolacyjna powinna być elastyczna, odporna na odpryski, nie powinna zawierać szkodliwych dla zdrowia substancji oraz psujących smak i zapach wody. Nowoczesne rury wykonywane są z żeliwa sferoidalnego.

Izolowane są:

• dla wody pitnej - wewnątrz izolacja zaprawy z cementu hutniczego - kolor rur niebieski

• rury do wody miękkiej - izolacja wewnątrz z poliuretanu - kolor granatowy

• dla ścieków - izolacja wewnętrzna z cementu glinowego - kolor brązowy

• dla wód deszczowych - izolacja wewnętrzna z cementu glinowego - kolor brązowy

• dla ścieków agresywnych - izolacja wewnętrzna z poliuretanu - kolor granatowy

• dla rur układanych w gruntach agresywnych - z zewnątrz polietylen (granatowy) lub poliuretan (beżowy)

Rury ciśnieniowe dzielą się na kielichowe i kołnierzowe. Wykonywane są o średnicy 50 ÷ 2000 mm, inne wymiary są osiągalne na specjalne zamówienie.

Rury żeliwne kielichowe (rys.1, 2) - jeden koniec rury zaopatrzony jest w kielich a drugi koniec jest bosy. Połączenie polega na tym, że koniec bosy jednej rury wsuwamy w kielich drugiej rury i uszczelniamy sznurem konopnym i ołowiem lub jednym z materiałów zastępczych jak folia aluminiowa, cement, żelazo gąbczaste, preparaty siarkowe, bitumiczne lub inne wchodzące na rynek.

Sznur konopny smołowany ubity na 2/3 kielicha, pozostałą część powinien zajmować inny uszczelniacz(np. ołów).

W przypadku stosowania ołowiu lanego (na gorąco) na warstwę sznura smołowanego czarnego nakłada się warstwę sznura suchego (niesmołowanego tzw. białego). Uszczelnienie ołowiem lanym daje dużą trwałość połączenia i elastyczność. Podobne własności daje folia aluminiowa.

Nowe rury wykonane z żeliwa sferoidalnego są wytrzymałe, nieprzepuszczalne, uszczelniane za pomocą pierścieni gumowych.

Rury żeliwne kołnierzowe (rys. 3, 4) - na końcach tych rur umieszczone są kołnierze służące do połączenia tych rur. Uszczelnienie następuje poprzez włożenie uszczelki gumowej z przekładką płócienną lub klingielitem, następnie kołnierze ściąga się równomiernie śrubami (jak w kole samochodowym śruby dociągamy na przemian). Połączenie tego typu stosowane jest wszędzie tam, gdzie może zajść potrzeba szybkiej wymiany rury czy elementy uzbrojenia, np. w przepompowniach, w zbiornikach, tunelach itp. Należy unikać zakładania rur kołnierzowych bezpośrednio w gruncie, jeśli już jest to nieuniknione, np. Przy zasuwie, wówczas wskazane jest wykonanie tego połączenia w studzience. Są też inne możliwości zabezpieczenia połączenia kołnierzowego takie jak: bandażowanie i asfaltowanie, zastosowanie folii termokurczliwych, ale tego należy unikać.

Rury żeliwne ciśnieniowe o połączeniach elastycznych (rys. 5, 6) - umożliwiają szybki postęp robót oraz zastosowanie rur żeliwnych w warunkach, w których zbyt sztywne połączenie mogłoby być niekorzystne dla trwałości przewodu. Należą tutaj rury z połączeniem gwintowanym typu union dla rur o średnicy 5 ÷ 500 mm oraz połączeniem śrubowym dla rur 600 ÷ 1200 mm. Firmy produkujące armaturę i przewody dają cały wachlarz rozwiązań konstrukcyjnych, z których należy korzystać (np. Hawle).

Kształtki żeliwne ciśnieniowe - mogą być kołnierzowe, kielichowe, kielichowo-kołnierzowe.

Kształtki umożliwiają:

1. zmianę kierunku - kolana, łuki;

2. wykonanie odgałęzienia - trójniki, czwórniki;

3. zmianę średnicy z większej na mniejszą i odwrotnie - zwężki;

4. połączenie dwóch rur o końcach bosych - nasuwki;

5. zamknięcia przewodów - korki, pokrywy, ślepe kołnierze;

6. połączenia rur kielichowych z kołnierzowymi - kieliszki, króćce;

7. odwodnienie - odwadniaki ;

8. odpowietrzanie

2. Przewody stalowe - przewyższają rury żeliwne pod względem wytrzymałości na działanie sił wewnętrznych i zewnętrznych. Mają mniejszą grubość ścianek. Są lżejsze, dzięki temu mogą być wykonywane o długościach do kilkunastu metrów. Mają mniejszą liczbę połączeń, mogą być spawane. Ciśnienie robocze ponad 10 kg/cm², stosowane są w gruntach słabych na terenach szkód górniczych, w syfonach (przejścia wodociągów pod torami kolejowymi, przez rzekę), na mostach. Wadą tych rur jest mała odporność na korozję, co wymaga starannej izolacji wewnętrznej i zewnętrznej (rurociąg powinien być ocieplony). Rury stalowe mogą być łączone na kielichy, kołnierze, spawanie.

3. PCV (polichlorek winylu) - produkowane jako rury kielichowe i proste (bose). Bosy koniec rury jest wciskany w kielich drugiej rury, wewnątrz którego, w specjalnie uformowanym gnieździe pierścieniowym, włożona jest gumowa uszczelka. Ciśnienie do 10 atm. Mogą być stosowane do transportu wody do 40°C. Łączenie szybkie, długość do 12 m, duża gładkość (mały współczynnik szorstkości). Lekkie, łatwe w montażu. ??Bose końce, spawanie, nasówka stalowa??

4. PE (polietylen) - są to rury bardzo lekkie. Zalety podobnie jak PCV. Do 12m, fi do 450mm, gładkie.

5. Rury azbesto-cementowe - spotykane w praktyce (ok. 80% przewodów wodociągowych). Zaletą tych rur jest gładkość, wadą - są mało odporne na obciążenia statyczne i dynamiczne.

6. Przewody betonowe i żelbetowe - rury betonowe muszą mieć odpowiednią szczelność i wytrzymałość. Stosowane są przeważnie do ciśnieniowych (2 ÷ 4atm) jako przewody tranzytowe (średnica 1000 ÷ 1500 mm) wykonane metodą odśrodkową. Są mało odporne na działanie kwasów (środowisko wodno - gruntowe) jak również wstrząsów. Łączone na styk i nasuwkę lub kielichy. Uszczelnienie sznurem konopnym i zaprawą cementową albo pierścieniem gumowym (rys. 10).

Uzbrojenie sieci wodociągowej.

Uzbrojenie możemy podzielić na:

• uzbrojenie regulujące przepływ wody (zasuwy, klapy zwrotne)

• uzbrojenie czerpalne (hydranty, zdroje uliczne)

• uzbrojenie zabezpieczające (odpowietrzniki, wydłużki, zawory regulacyjne, zawory przeciwuderzeniowe)

• uzbrojenie pomiarowe - wodomierze, nanometry, wadłometry, termometry, itp.

1. Zasuwy - służą do zamykania przepływu wody przez przesuw. Konstrukcja zasuwy nie pozwala na nagłe zamknięcie przepływu, mogące wywołać uderzenie hydrauliczne. Zasuwy mogą być wykonane jako kielichowe, kołnierzowe, mogą być płaskie, owalne, okrągłe.

Zasuwy płaskie - stosowane do ciśnienia 4 atm.

Zasuwy owalne - 6 ÷ 10 atm

Zasuwy okrągłe - do 16 atm

Zasuwy stosowane na przewodach w obiektach, np. przepompowniach, zbiornikach, studzienkach, są zwykle kołnierzowe, a umieszczone w ziemi są kielichowymi.

Do średnicy 500 mm wykonane są z obudową (rys. 11, 12), powyżej 500 mm montuje się je w studzienkach lub komorach betonowych, żelbetowych, murowanych i z tworzyw sztucznych.

Zasuwy do średnicy 300 mm posiadają napęd ręczny, większe - napęd elektryczny lub inny (hydrauliczny, pneumatyczny). Zasuwy większe na sieci o dużych średnicach posiadają odciążenia hydrauliczne (na przewodzie głównym jest zasuwa duża a omijana na przewodzie równoległym prowadzona jest mała zasuwa, którą otwieramy gdy chcemy zamknąć lub otworzyć przewód, by nie spowodować uderzenia hydraulicznego).

2. Zawory zwrotne (klapowe, rys. 13) służą do przepuszczenia wody w jednym kierunku, klapy, lub zawory zwrotne z reguły umieszcza się w pompowniach na rurociągach tłocznych. Dla zabezpieczenia pomp przed cofającą się wodą (np. przy zatrzymaniu się pomp). Stosuje się je w zbiornikach wyrównawczych, przy wodomierzach sieciowych itp.

3. Zawory redukcyjne (dławiące, rys. 14) - umieszcza się na sieci w punktach granicznych między strefą wysokiego ciśnienia i niskiego ciśnienia, dla utrzymania ustalonych wcześniej ciśnień.

4. Zawory bezpieczeństwa (przeciwuderzeniowe rys. 15, 16, 17) - zabezpieczają przewody tranzytowe przed powstaniem w nich nadmiernych, niebezpiecznych dla rurociągów ciśnień. Umieszcza się je przy przepompowniach, na rurociągach tłocznych.

5. Zawory odpowietrzające - napowietrzające (rys. 18, 19, 20) - stosowane są głównie na przewodach tranzytowych i magistralnych. W najwyższych punktach sieci montuje się nawietrzniki które odprowadzają gromadzące się w tych punktach gazy i powietrze wydzielające się z wody.

6. Zawory odwadniające - spusty (rys. 20, 21, 23, 24) - służą do opróżnienia sieci w przypadku takiej konieczności, oraz do płukania sieci. Montuje się je w najniższych punktach sieci, na przewodach większych jak 300 mm. Przewód spustowy musi być zabezpieczony przed przedostawaniem się ścieków i gazów kanałowych (rys. 20, 24). Stosowane głównie na przewodach tranzytowych magistralnych.

7. Hydranty pożarowe - służą do czerpania wody z wodociągu w przypadku pożaru.

Hydranty mogą być nadziemne - zalecane do stosowania.

Hydranty podziemne (rys. 25) - należy stosować tam, gdzie zachodzi ryzyko, że hydrant może być uszkodzony.

Hydranty oraz inne uzbrojenie musi być oznakowane tablicami informacyjnymi. Tablice orientacyjne określają położenie uzbrojenia na przewodach wodociągowych. Średnice hydrantów

- w miastach - 80 ÷ 100 mm

- na osiedlach wiejskich - 80 mm

- w zakładach przemysłowych stosowane są średnice większe - 100 ÷ 150 mm

Wydatek hydrantu powinien wynosić 10 l/s przez okres 2h. Ciśnienie na hydrancie powinno wynosić 20 m słupa wody. Przy średnicach mniejszych jak 300 mm służą jako odpowietrzenie i napowietrzenie sieci.

8. Zdroje uliczne - są to punkty dostępne dla mieszkańców nie posiadających wewnętrznych instalacji wodociągowych, targowiskach, dworcach kolejowych.

9. Wydłużki dylatacyjne (kompensacyjne) - zabezpieczają wodociągi przed powstaniem nadmiernych naprężeń osiowych powstających na skutek zmiany temperatury otoczenia i dotyczą głównie wodociągów odsłoniętych, np. podwieszonych pod mostami, rurociągów dochodzących do zbiorników wieżowych itp. Na naprężenia termiczne narażone są w szczególności rurociągi prowadzące wodę zimną i ciepłą (sieci przemysłowe), dlatego należy je izolować. Na terenach szkód górniczych rurociągi narażone są na inny rodzaj naprężeń - zginanie i rozciąganie. Aby zapobiec powstawaniu tych naprężeń stosuje się specjalne zabezpieczenia w postaci kształtek kompensacyjnych (wydłużek) oraz złączy elastycznych. Wydłużki mogą być sprężyste lub dławikowe (rys. 27).

Wydłużki sprężyste - wykonane z blachy miedzianej, z kołnierzami połączeniowymi, stosuje się głównie tam, gdzie mogą wystąpić naprężenia zginające, np. przy przejściach wodociągu z gruntu w ścianę studni, zbiornika, itp. (tu gada coś o buszmenach <Lol>) Rurociąg osiada w gruncie odmiennie niż na podporze murowanej (zachodzi możliwość złamania).

Wydłużki dławikowe - pozwalają na odkształcenia podłużne rurociągu. Wykonanie z różnych materiałów. Stosowane np. w zbiornikach wieżowych.

10. Uzbrojenie pomiarowe służy do pomiarów przepływu, temperatury i ciśnienia. Pomiar ilości wody przesyłanej do sieci mierzy się wodomierzami silnikowymi lub zwężkowymi, zainstalowanymi na ujęciach i pompowniach. Pomiaru ilości wódy pobieranej przez użytkowników wody - wodomierzami domowymi lub przemysłowymi.

Rodzaje wodomierzy zostaną omówione odrębnie.

Specjalne obiekty na sieci wodociągowej

Montaż rurociągów, uzbrojenia wymaga często stosowania specjalnych obiektów, które ułatwiają montaż oraz kontrolę i eksploatację wodociągu. Do tych obiektów możemy zaliczyć studzienki i tunele (galerie).

• Studzienki wodociągowe PN-91/B-10728 - budowane szczególnie dla pomieszczenia w nich uzbrojenia, które powinno być zabezpieczone i łatwo dostępne do kontroli. W studzienkach umieszcza się zasuwy, odpowietrzniki, odwodnienia (spusty), wodomierze i inne.

• Studzienki zasuwowe (rys. 28) - budowane dla zasuw > 500 mm. Odległości w świetle między ścianką przewodu a -ścianką studzienki powinna wynosić 0,5 ÷ 0,7 m. Głębokość studzienek zależy od zagłębienia rurociągu, oraz wymiarów zasuw i połączeń, długość zależy od długości kształtek połączeniowych, długości zasuwy. Dno studzienki powinno mieć spadek umożliwiający odwodnienie (wgłębienie w dnie). Strop rozbieramy (ewentualna wymiana zasuwy). Otwór włazowy z pokrywą włazową klasy A lub B w chodniku lub klasy B, C, D w jezdni PN-87/H-74051/00, /01, /02. Studzienki mogą być wykonane z kręgów betonowych, murowane, żelbetowe, tworzyw sztucznych.

• Studzienka spustowa (odwadniająca) (rys. 24) - są stosowane, gdy nie można odprowadzić wody z odwadnianego przewodu wprost do kanalizacji. Po otwarciu zasuwy woda przedostaje się do studzienki i równocześnie jest odpompowana na zewnątrz. Studzienka musi być szczelna i posiadać odpowiednią pojemność.

• Studzienki odpowietrzające (rys. 29) mają mniejsze wymiary niż poprzednie.

• Studzienki wodomierzowe sieciowe (rys. 30) - muszą pomieścić wodomierz z kształtkami, zasuwami, i armaturą przy przestrzeganiu długości prostych przejściowych odcinków wymaganych dla danego typu wodomierza. Studzienki sieciowe mają zwykle obejście wodomierzowe(przypadek pożaru). Wodomierze domowe montuje się w konsoli.

• Tunele (galerie) (rys. 31) - stanowią obudowę przewodu przechodzącego pod przeszkodą lub obok przeszkody. Tunel stanowi obudowę przełazową, może być budowany dla przejścia kilku przewodów np. przejście pod torami.

---