Systemy ciœnieniowe - informacje techniczne

czerwiec 2000

Systemy ciœnieniowe informacje techniczne SPIS TREŒCI Informacje ogólne 4 Rury z PVC 6 Rury z PE 7 Zasuwy i armatura z eliwa 8 Trwa³oœæ systemu 8 Dane techniczne 9 Podstawy obliczeñ 10 Parametry hydrauliczne 10 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PVC PN 6 11 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PVC PN 10 12 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PE 80 (MDPE) PN 7,5 13 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PE 80 (MDPE) PN 12,5 14 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PE 100 (HDPE) PN 6 15 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PE 100 (HDPE) PN 10 16 Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PE 100 (HDPE) PN 16 17 Uderzenia wodne 18 Wzmocnienia kszta³tek kielichowych 20 Wzmocnienia ³uków 21 Wzmocnienia zwê ek 22 Próba ciœnienia 23 Próba szczelnoœci wodoci¹gów polietylenowych 25 Transport i magazynowanie 28 Szczelnoœæ uk³adów z PVC 29 Monta ruroci¹gów z PE 30 Prace ziemne 33 Liniowa rozszerzalnoœæ termiczna rur z tworzyw sztucznych 33 Uk³adanie ruroci¹gów na podporach 35 Po³¹czenia ko³nierzowe 37 Instrukcja realizowania przy³¹cza na czynnym ruroci¹gu z PVC 40 Instrukcja realizowania przy³¹cza PE z u yciem zasuwy do nawiercania HAWLE 41 Renowacja starych ruroci¹gów z wykorzystaniem rur PE 42 Strona 2

Wavin MetalplastBuk Wavin to jeden z najwiêkszych w Europie producentów systemów instalacyjnych z tworzyw sztucznych. Ponad 45letnia dzia³alnoœæ koncernu na rynkach ca³ego œwiata zaowocowa³a nie tylko doskona³¹ jakoœci¹ oferowanych wyrobów, ale równie doœwiadczeniami w sferze informacji technicznej, serwisu, doradztwa, a przede wszystkim znajomoœci potrzeb ró nych grup klientów. Wavin MetalplastBuk czerpie korzyœci z tych doœwiadczeñ oferuj¹c polskiemu odbiorcy nowoczesne i sprawdzone produkty dostosowane do krajowych wymagañ. Potwierdzeniem s¹ certyfikaty ISO 9001 i ISO 14000. Certyfikaty przyznane zosta³y przez 3 niezale ne firmy certyfikuj¹ce DQS, IQNet i PCBC. W naszej ofercie mog¹ Pañstwo znaleÿæ: systemy ciœnieniowe do przesy³ania wody i gazu, systemy kanalizacji zewnêtrznej, systemy drenarskie (w tym drena opaskowy odwodnienie budynków), odwodnienia liniowe, indywidualne uk³ady oczyszczania œcieków, systemy kanalizacji wewnêtrznej, systemy instalacji sanitarnych i grzewczych, sp³uczki, rynny. Wy ej wymienione wyroby stanowi¹ kompletne systemy. Strona 3

Informacje ogólne Punktem wyjœciowym przy projektowaniu rur jest wytrzyma³oœæ materia³u. Tworzywa termoplastyczne (np. polichlorek winylu PVC, polietylen PE) zmieniaj¹ swoj¹ wytrzyma³oœæ wraz z up³ywem czasu (rysunek 1). W wyniku badañ laboratoryjnych okreœla siê, jak¹ co najmniej wytrzyma³oœæ bêdzie mia³ materia³ po up³ywie 50ciu lat przy za³o eniu, e temperatura materia³u nie bêdzie w tym czasie wy sza ni 20 o C, a medium, z którym materia³ ca³y czas mia³ kontakt, to woda. Wyznaczon¹ w ten sposób wartoœæ okreœlamy jako: MRS minimaln¹ wymagan¹ wytrzyma³oœæ (ang. Minimum Required Strength). Rys. 1. D³ugotrwa³e naprê enie od ciœnienia hydrostatycznego (krzywa regresji). W³aœnie ta wielkoœæ, po podzieleniu jej przez wartoœæ projektowego wspó³czynnika bepieczeñstwa informuje nas, jakie maksymalne naprê enia obwodowe mog¹ wyst¹piæ w œciance rury na skutek dzia³ania ciœnienia przesy³anego medium. Wartoœæ MRS dla nieplastyfikowanego polichlorku winylu (upvc) zosta³a okreœlona na poziomie 25,0 MPa. Ze wzglêdu na w³aœciwoœci jakie wykazuje ten materia³ w warunkach eksploatacyjnych przyjêto, e projektowy wspó³czynnik bezpieczeñstwa nie mo e byæ mniejszy ni 2,0. Dla wartoœci wspó³czynnika równej 2,0 poziom naprê eñ projektowych w œciance rury wynosi 12,5 MPa (125 atm), a rury wykonane przy takich za³o eniach okreœlane s¹ mianem rur typu σ = 125 (sigma 125). W przypadku, gdy przyjmowana jest wiêksza wartoœæ wspó³czynnika bezpieczeñstwa równa 2,5 poziom naprê eñ projektowych jest wówczas równy 10,0 MPa (100 atm) i rury takie okreœlane s¹ mianem rur typu σ = 100 (sigma 100). Istnienie dwóch typów rur na to samo ciœnienie nominalne ale o ró nych wspó³czynnikach bezpieczeñstwa daje projektantom i wykonawcom szersze mo liwoœci wyboru optymalnego rozwi¹zania. Np. przy uk³adaniu wodoci¹gu w terenie na którym nie wystêpuj¹ du e obci¹ enia dynamiczne (pola uprawne) mo na z powodzeniem stosowaæ rury σ = 125, a wiêc o ni szym wspó³czynniku bezpieczeñstwa, cieñszej œciance i tañsze. W obrêbie przejœæ pod drogami o du ym natê eniu ruchu, du ych obci¹ eniach dynamicznych, rozs¹dne i uzasadnione mo e byæ zastosowanie rur σ = 100, czyli o wy szym wspó³czynniku bezpieczeñstwa, grubszej œciance i niewiele tylko dro szych od rur σ = 125. Postêpuj¹c w ten sposób zwiêkszamy prawdopodobieñstwo bezawaryjnej pracy wodoci¹gu, co nie jest bez znaczenia dla ogólnego rachunku ekonomicznego inwestycji i kosztów jej póÿniejszej eksploatacji. Wartoœæ projektowanego wspó³czynnika bezpieczeñstwa dla rur PE jest nie mniejsza ni 1,25. Polietylen 1szej generaji zosta³ sklasyfikowany jako PE 63 (stare oznaczenie: typ 50), poniewa jego MRS jest równy 6,3 MPa. Dla tej wartoœci naprê enia projektowe przyjêto jako równe 5,0 MPa i przyjêto wymiary geometryczne rur dla poszczególnych wartoœci ciœnieñ nominalnych. Polietylen 2giej generacji, poniewa charakteryzuje siê wy sz¹ wytrzyma³oœci¹ jego MRS jest równy 8,0 MPa, zosta³ sklasyfikowany jako PE 80. Fakt wy szej wytrzyma³oœci tego polietylenu wykorzysta³o zaledwie kilka pañstw i okreœli³o nowe parametry rur (bez zmiany wymiarów geometrycznych podniesiono wartoœæ ciœnienia nominalnego). Strona 4

W Polsce, gdzie normy nie by³y zmieniane, stosowanie do produkcji rur polietylenu PE 80 wp³ynê³o na wzrost projektowego wspó³czynnika bezpieczeñstwa do poziomu 1,6. W 1995 roku WAVIN METALPLASTBUK poszerzy³ swoj¹ ofertê rur wodoci¹gowych o rury polietylenowe z materia³u 3ciej generacji, klasyfikowanego jako PE 100 (MRS 10,0 MPa). Poziom naprê eñ projektowych zosta³ tutaj przyjêty na poziomie 8,0 MPa przy wspó³czynniku bezpieczeñstwa równym 1,25. W roku 2000 nast¹pi³o dostosowanie wartoœci wspó³czynnika bezpieczeñstwa dla rur z polietylenu klasy PE 80 do obowi¹zuj¹cych standardów europejskich (c=1,25). Wzajemn¹ relacjê naprê eñ projektowych, maksymalnego ciœnienia i wymiarów geometrycznych rury przedstawia równanie (tzw. zadanie Lamégo): p Dy eÿ σ p = 20 e gdzie: σ p p D y e naprê enia projektowe w œciance rury [MPa], ciœnienie nominalne [bar], œrednica zewnêtrzna rury [mm], gruboœæ œcianki rury [mm]. (1) Poniewa poziomy ciœnieñ nominalnych i œrednice rur (dla rur z tworzyw sztucznych s¹ to ich œrednice zewnêtrzne) s¹ znormalizowane, to ze wzoru (1) mo na wyliczyæ, jak¹ gruboœæ œcianki winna mieæ rura nale ¹ca do danego typoszeregu: ÿ = σ + ÿ (2) gdzie: oznaczenia jak we wzorze (1). Teoretycznie, je eli eksploatowana rura posiada w³aœciwe wymiary geometryczne, ciœnienie robocze nie przekracza wartoœci nominalnej, temperatura rury (czêsto odpowiadaj¹ca temperaturze transportowanego medium i temperatury jej otoczenia) nie przekracza 20 o C oraz nie oddzia³ywuj¹ na rurê czynniki przyspieszaj¹ce degradacjê polimeru (np. zwi¹zki chemiczne, promieniowanie UV itd.), to jej trwa³oœæ przekroczy 50 lat. W praktyce mo e byæ ró nie. Je eli ciœnienie robocze jest du o ni sze od nominalnego, temperatura eksploatacyjna ni sza od 20 o C, to trwa³oœæ rury mo e wynieœæ nawet kilkaset lat. O ile jednak parametry konstrukcyjne (np. gruboœæ œcianki rury), eksploatacyjne (np. ciœnienie robocze) lub wytrzyma³oœæ samego materia³u rury bêd¹ odbiega³y od za³o eñ projektowych, to dla takiego stanu awaryjnego za³o ony projektowy wspó³czynnik bezpieczeñstwa mo e okazaæ siê niewystarczaj¹cy. S¹ to jednak przypadki których mo na unikn¹æ stosuj¹c wyroby o sprawdzonej jakoœci oraz w³aœciwe techniki instalacyjne i eksploatacyjne. Strona 5

Rury z PVC Nieplastyfikowany polichlorek winylu (upvc) jest najtañszym surowcem wœród tworzyw sztucznych stosowanych do produkcji rur ciœnieniowych. Rury wykonane z tego surowca posiadaj¹ (po 50 latach w temp. 20 o C) wytrzyma³oœæ na naprê enia obwodowe w œciance rury na poziomie nie mniejszym ni 25 MPa. Jednak e typowy poziom naprê eñ nie przekracza po³owy tej wartoœci ze wzglêdu na relatywnie wysoki poziom wspó³czynnika bezpieczeñstwa: od 2,0 do 2,5. Przyjêcie tak wysokiego wspó³czynnika bezpieczeñstwa jest czêœciowo efektem wra liwoœci rur na zarysowania. Stwierdzono, e aby zredukowaæ tê wra liwoœæ nale y stosowaæ surowiec o okreœlonej minimalnej d³ugoœci ³añcuchów polimeru, oznaczanej jako wartoœæ K (sta³a Fikentscher a). Odpowiedni¹ jakoœæ wyrobu zapewnia stosowanie surowca o wartoœci K równej 65 lub wiêkszej oraz w³aœciwa technologia jego przetwarzania. Zmiany struktury upvc w trakcie jego przetwarzania pzedstawiono na rysunku 2. Sam surowiec dostarczany jest w postaci proszku. Ka da drobina proszku sk³ada siê z wielu setek cz¹stek, a te z kolei mo na podzieliæ na jeszcze mniejsze cz¹steczki, tzw. klastry moleku³. W procesie przetwarzania surowca, drobiny proszku ulegaj¹ rozpadowi na klastry, po czym nastêpuje wzajemne ich ³¹czenie siê okreœlane mianem elowania. Niski poziom elowania oznacza ma³¹ wytrzyma³oœæ rury ale jednoczeœnie du ¹ elastycznoœæ, natomiast wysoki poziom elowania zapewnia du ¹ wytrzyma³oœæ rury przy mniejszej odpornoœci na obci¹ enia udarowe. Na poziom elowania maj¹ czêœciowo wp³yw parametry procesu wyt³aczania. Istniej¹ ró nego typu testy pozwalaj¹ce oceniæ jakoœæ po³¹czeñ cz¹steczek (a wiêc poziom elowania). Jednym z takich testów s¹ badania przeprowadzane w dwuchlorku metylenu wykonywane na próbkach rur w temperaturze 12 o Ci15 o C lub wy szej. Je eli powierzchnia pozostaj¹ca w kontakcie z dwuchlorkiem metylenu ulegnie wybieleniu, œwiadczy to o niskim poziomie elowania. Miejsca, gdzie wybielenie nie wyst¹pi³o, s¹ miejscami o wysokim poziomie elowania. Rys. 2. Struktura upvc. W³aœciwy poziom elowania ma zasadnicze znaczenie dla walorów eksploatacyjnych rur i kszta³tek. Zwracanie uwagi jedynie na poziom cenowy wyrobów bez uwzlêdniania ich cech jakoœciowych mo e byæ okupione wysokim poziomem awaryjnoœci ruroci¹gu w przysz³oœci. WAVIN METALPLAST BUK oferuje Pañstwu kompletny system z PVC do przesy³ania wody pitnej obejmuj¹cy swym zakresem: rury ciœnieniowe kielichowe od φ 50 mm do φ 630 mm w klasach ciœnieñ PN 6iPN10, kszta³tki kielichowe WAVIN (nasuwki, ³uki ciœnieniowe), kszta³tki kielichowe STEMU (trójniki, redukcje, kszta³tki ko³nierzowe), system do realizacji przy³¹czy domowych WAVIN, armatura i akcesoria HAWLE i inne. Strona 6

Rury z PE Mówi¹c o wytrzyma³oœci rur polietylenowych powinniœmy braæ pod uwagê co najmniej trzy wielkoœci: 1. Wytrzyma³oœæ materia³u po 50ciu latach w temperaturze 20 o C (tzw. MRS), 2. Odpornoœæ rur na powolny wzrost pêknieæ (ang. Slow Crack Growth), 3. Odpornoœæ rur na szybk¹ propagacjê pêknieæ (ang. Rapid Crack Propagation). Kwestie zwi¹zane z wytrzyma³oœci¹ materia³u i kryteriami projektowymi omówiono wczeœniej w czêœci ogólnej. Poni ej zostan¹ omówione pozosta³e aspekty wytrzyma³oœci rur PE. Podczas instalowania rur PE czêsto zdarza siê, e powierzchnia zewnêtrzna rury ulegnie porysowaniu, lekkiemu naciêciu itp. uszkodzeniom. W zale noœci od kszta³tu tych rys oraz poziomu naprê eñ w œciance rury, mog¹ one propagowaæ w g³¹b œcianki. W sytuacji wyst¹pienia takich okolicznoœci, po up³ywie pewnego okresu czasu, propaguj¹ca rysa zmniejsza rzeczywist¹ gruboœæ œcianki w takim stopniu, e naprê enia wystêpuj¹ce w tym przekroju osi¹gaj¹ wartoœæ krytyczn¹ i nastêpuje kruche pêkniêcie rury. Prêdkoœæ propagacji i poziom naprê eñ przy którym zjawisko to zachodzi zale ¹ od w³aœciwoœci samego materia³u. Dla stosowanych dzisiaj surowców, przy zachowaniu w³aœciwej technologii produkcji, monta u i eksploatacji rur, zjawisko powolnego wzrostu pêkniêæ nie powinno wystêpowaæ wcale. Praktyka wykazuje jednak, e zjawisko wzrostu pêkniêæ stanowi nadal powa n¹ czêœæ przyczyn awarii ruroci¹gów. Przyczyn tego stanu rzeczy mo na doszukiwaæ siê w braku unormowañ okreœlaj¹cych potrzebê badañ odpornoœci rur na powolny wzrost pêkniêæ na poziomie kontroli jakoœci wyrobów u producenta oraz ci¹gle niezadowalaj¹ca kultura instalacyjna niektórych wykonawców. Wraz z powstawaniem nowych generacji PE zwiêkszy³a siê te ich odpornoœæ na szybk¹ propagacjê pêkniêæ. Zjawisko to polega na rozprzestrzenianiu siê pêkniêæ w œciance rury z prêdkoœci¹ 100300 m/s na d³ugoœci nawet kilkuset metrów. Awarie ruroci¹gów na skutek zadzia³ania tego zjawiska s¹ niezwykle rzadkie, poniewa aby ono wyst¹pi³o musz¹ byæ jednoczeœnie spe³nione nastêpuj¹ce warunki: temperatura rury jest ni sza od 6 o C, gruboœæ œcianki rury jest wiêksza ni 25 mm, zawartoœæ gazu we wnêtrzu rury jest nie mniejsza ni 12 % (obecnoœæ samej wody w rurze nie jest wystarczaj¹ca), medium w rurze znajduje siê pod odpowiednio wysokim ciœnieniem, istnieje zewnêtrzna przyczyna inicjuj¹ca pêkniêcie rury. W przypadku rur wykonanych z materia³u 2giej generacji (PE 80), gdy zachodzi mo liwoœæ wyst¹pienia zjawiska szybkiej propagacji pêkniêæ, dla rur o œrednicy wiêkszej ni 250 mm nale y obni yæ maksymalne ciœnienie robocze do poziomu podanego w tabeli 1. Dla rur wykonanych z polietylenu 3ciej generacji (PE 100), zjawisko szybkiej propagacji pêkniêæ mo e wyst¹piæ przy ciœnieniu przekraczaj¹cym 24 bary, co znacznie przekraczapoziomstosowanych ciœnieñ nominalnych (6, 10 i 16 bar). WAVIN METALPLAST BUK oferuje Pañstwu dwa kompletne systemy z PE do przesy³ania wody pitnej (z PE 80 i PE 100) oraz kompletny system z PE 80 do przesy³ania gazu obejmuj¹ce swym zakresem: rury ciœnieniowe od φ 25 mm do φ 400 mm w klasach ciœnieñ PN 6, PN 10 i PN 16 do wody, rury ciœnieniowe od φ 20 mm do φ 400 mm w klasach ciœnieñ PN 2,5 i PN 4 do gazu kszta³tki elektrooporowe i bose systemu MONOLINE (gaz i woda), kszta³tki doczo³owe WAVIN (gaz i woda), kszta³tki zaciskowe POLYRAC (woda), zawory kulowe z PE (gaz), inne kszta³tki do gazu, armatura i akcesoria HAWLE i inne. Tabela 1 Maksymalne ciœnienie robocze dla rur PE* Œrednica rury [mm] MDPE, PE 80 HDPE, PE 100 (SDR 11) [bar] (SDR 17) [bar] (SDR 11) [bar] (SDR 17) [bar] 20250 280 315 355 400 450 500 10,0 9,4 8,9 8,4 7,9 7,5 7,1 6,0 5,7 5,3 5,0 4,7 4,5 4,2 16 16 16 16 16 16 16 10 10 10 10 10 10 10 * dla przyjêtej wartoœci wsp. bezpieczeñstwa równej 1,6. Strona 7

Zasuwy i armatura eliwna i z tworzyw sztucznych Zasuwy z eliwa modyfikowanego pokryte epoksydow¹ warstw¹ ochronn¹ produkowane s¹ przez Fabrykê Armatury HAWLE w Kozieg³owach k./poznania oraz innych zak³adach tej firmy w Europie. Du ¹ trwa³oœæ zasuwy zawdziêczaj¹ zastosowanym rozwi¹zaniom technicznym. S¹ doskonale przystosowane do pracy w gruncie posiadaj¹ mocn¹ obudowê nie wymagaj¹c¹ konserwacji, konstrukcja ich jest prosta i ogranicza siê do niewielkiej liczby zastosowanych elementów sk³adowych. Umo liwia ona tak e w koniecznych przypadkach wymianê klina oraz pokrywy. System prowadzenia klina zasuwy jest trójpunktowy, sztywny uniemo liwia odchylenie siê klina, odci¹ga wrzeciono i wymaga niewielkiej si³y zamykania. Zasuwy s¹ pe³noprzelotowe z wulkanizowan¹ pow³ok¹ gumow¹ p³yty zamykaj¹cej, zapewniaj¹c¹ szczelnoœæ w ka dych warunkach. Zakres produkcji obejmuje m.in. zasuwy kielichowe z uszczelkami gumowymi do rur PVC, zasuwy z koñcówkami z rur PE, klasyczne zasuwy ko³nierzowe (krótkie i d³ugie) oraz zasuwy na przy³¹cza (w szczególnoœci do rur PE). Armatura eliwna produkowana jest z eliwa szarego lub sferoidalnego (o jakoœci GG25 i GGG40) zgodnie z DIN 1694 lub DIN 1693 i zabezpieczona jest warstw¹ ochronn¹ lakieru ekpoksydowego o gruboœci min. 250 µm. Pokrywanie fluidyzacyjne ywic¹ epoksydow¹ zapewnia jej wysok¹ przyczepnoœæ, eliminacjê powstawania porów w pow³oce, wysok¹ rozci¹gliwoœæ oraz g³adk¹ powierzchniê bez inkrustacji, a tak e wysok¹ wytrzyma³oœæ udarow¹. Zasuwy do przy³¹czy domowych wykonane s¹ z ywicy polioksymetylenu (POM), a ich korpusy ³¹czy siê za pomoc¹ spawania rotacyjnego. Profile gumowe klina przy zamykaniu osadzaj¹ siê w korpusie bez tarcia, co zapobiega zu yciu czêœci uszczelniaj¹cych. Trwa³oœæ systemu Budowane sieci sk³adaj¹ siê g³ównie z rur, kszta³ek i armatury. Tworzywa sztuczne s¹ coraz czêœciej wykorzystywane do budowy infrastruktury podziemnej z powodu ich du ej trwa³oœci, odpornoœci na korozjê, du ej pewnoœci po³¹czeñ, ³atwoœci monta u i wielu innych zalet. Na rynku oferowane s¹ systemy obejmuj¹ce nie tylko rury, ale tak e kszta³tki i armaturê. Nale y tutaj podkreœliæ du ¹ ró norodnoœæ stosowanych rozwi¹zañ konstrukcyjnych kszta³tek i armatury oraz sposobów ich po³¹czenia z rurami. Ka dy ³añcuch jest tak mocny, jak jego najs³absze ogniwo. Stosowanie do budowy sieci w³aœciwych materia³ów determinuje ich niezawodnoœæ. Bior¹c pod uwagê minimum 50cio letni¹ trwa³oœæ rur nale y d¹ yæ do zapewnienia podobnej trwa³oœci ca³emu systemowi. Przy stosowaniu odpowiednich materia³ów i sposobów ich ³¹czenia efekt taki mo e byæ bez trudu osi¹gniêty. Strona 8

Dane techniczne Rury PE i PVC Tabela 2 Parametr PE 80 PE 100 PVC Jednostka Uwagi Gêstoœæ 943 954 1410 kg/m 3 ISO 1183 Modu³ Younga E (1 mm/min.) 700 1200 3000 MPa ISO 527 WskaŸnik p³yniêcia 0,9 0,4 g/10 min ISO 1133 warunek 18 Liniowy wspó³cz. rozszerzal. termicz. 1,8x10 4 1,3x10 4 0,7x10 4 K 1 VDE 0304 Ciep³o w³aœciwe 1,9 1,9 1,0 J/g K Kalorymetrycznie przy 23 0 C Wspó³czynnik przewodnoœci cieplnej 0,36 0,38 0,15 W/m K DIN 52612 przy 23 o C Min. promieñ giêcia 25xD y 25xD y 300xD y mm przy 20 o C Odpornoœæ chemiczna patrz tabela odpornoœci chemicznej na transportowane p³yny zamieszczona w odpowiedniej instrukcji monta owej wydawnictwa Wavin Metalplast Buk Sp. z o.o. Po³¹czenia ko³nierzowe Tabela 3 DN D k D 1 œruba iloœæ otworów PN10 PN16 PN10 PN16 PN10 PN16 PN10 PN16 PN10 PN16 25 115 85 14 M12 4 32 140 100 18 M16 4 40 150 110 18 M16 4 50 165 125 18 M16 4 65 185 145 18 M16 4 80 200 160 18 M16 8 100 220 180 18 M16 8 125 250 210 18 M16 8 150 285 240 22 M20 8 200 340 340 295 22 22 M20 M20 8 12 250 395 405 350 355 22 26 M20 M24 12 12 300 445 460 400 410 22 26 M20 M24 12 12 350 505 520 460 470 22 26 M20 M24 16 16 400 565 580 515 525 26 30 M24 M27 16 16 500 670 715 620 650 26 33 M24 M30 20 20 600 780 840 725 770 30 36 M27 M33 20 20 Strona 9

Podstawy obliczeñ Rury ciœnieniowe firmy Wavin W przesz³oœci uk³ady wodoci¹gowe by³y g³ównie wykonywane z rur sztywnych ( eliwo, azbestocement). Problem trwa³oœci tych rur, umieszczonych w gruncie, by³ tematem szerokiej dyskusji, opracowañ naukowych i bardzo wielu praktycznych badañ. Nadejœcie ery tworzyw sztucznych spowodowa³o wprowadzenie zupe³nie nowego rodzaju rur o specyficznej charakterystyce, wymagaj¹cych innych metod projektowych i wykonawczych. Rury z tworzyw s¹ z regu³y giêtkie, co oznacza, e nie zawsze mog¹ automatycznie zast¹piæ rury sztywne. Nale y równie zaznaczyæ, e pewne rodzaje rur z tworzyw powinno siê czasem traktowaæ jako rury sztywne. W latach 60tych w krajach skandynawskich podjêto wspólne badania nad czynnikami oddzia ³ywuj¹cymi na rury z tworzyw sztucznych. W efekcie tych prac Dr Jan Molin ze Szwecji opracowa³ zasady obliczeñ rur z tworzyw umieszczonych w ziemi. Przepisy te s¹ przestrzegane w ca³ej Skandynawii. Dziêki wieloletnim doœwiadczeniom Wavin potwierdzi³ zgodnoœæ tych obliczeñ z wynikami uzyskiwanymi w praktyce. Parametry hydrauliczne Natê enie przep³ywu oblicza siê na podstawie wzoru Colebrooka White a: (3) gdzie: Q Natê enie przep³ywu [m 3 /s], D i Œrednica wewnêtrzna rury [m], I spadek hydrauliczny (spadek linii ciœnieñ) [ ], k chropowatoœæ bezwzglêdna przewodu [m]: dla φ 200 mm k = 0.00001 m, dla φ > 200 mm k = 0,00005 m. Krzywe okreœlaj¹ce przep³yw oznaczone s¹ nazwami handlowymi okreœlaj¹cymi œrednice zewnêtrzne, ale wartoœci przep³ywów obliczane s¹ dla œrednic wewnêtrznych. Umo liwia to odczyt rzeczywistego przep³ywu bez potrzeby interpolacji wyników. Z diagramu odczytujemy liniowy spadek ciœnienia dla danej rury. Wartoœci oporów miejscowych takich elementów jak: ³uki, zawory, zwê ki, trójniki, wloty, wyloty, itp., nie s¹ brane do obliczeñ. Dla typowych projektów wodoci¹gowych wartoœci te siê pomija. W takim przypadku dodaje siê 25 % do wartoœci obliczonych strat liniowych ruroci¹gu. Dla projektów o wiêkszych prêdkoœciach przep³ywu wody lub w przypadku, gdy powinny byæ uwzglêdnione straty ciœnienia na poszczególnych elementach, nale y zastosowaæ nastêpuj¹cy wzór: (4) gdzie: H strata ciœnienia [m s³upa H 2 O], ζ wspó³czynnik oporu miejscowego, v prêdkoœæ przep³ywu [m/s], g przyspieszenie ziemskie [g = 9.81 m/s 2 ]. Je eli potrzebna jest wartoœæ ζ naszego wyrobu prosimy o kontakt. Strona 10

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PVC PN 6 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 11

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z PVC PN 10 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 12

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z MDPE (PE 80) PN 7,5 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 13

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z MDPE (PE 80) PN 12,5 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 14

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z HDPE (PE 100) PN 6 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 15

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z HDPE (PE 100) PN 10 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 16

Wykres doboru parametrów hydraulicznych dla rur ciœnieniowych z HDPE (PE 100) PN 16 w obliczeniach uwzglêdniono œrednicê wewnêtrzn¹ rur Strona 17

Uderzenia wodne Wielkoœæ strumienia wody transportowanego przez system jest zmienna w czasie, co powoduje powstawanie fali ciœnienia. Mo e ona powodowaæ tak wielkie wahania ciœnienia, e powstanie uderzenie wodne, którego si³a mo e przewy szaæ dopuszczaln¹ wytrzyma³oœæ rury. W uk³adach pompowych krytyczne zmiany w poziomie strumienia wody mog¹ wystêpowaæ w przypadku np. awarii zasilania elektrycznego pomp, nag³ej blokady, szybkiego zamkniêcia zaworów. Je eli ma to miejsce w jednym koñcu d³ugiej nitki, to fala ciœnienia odbije siê od drugiego koñca i powracaj¹c do punktu swojego powstania mo e spowodowaæ zniszczenie rury. Szczególnie je eli ten koniec jest ca³kowicie zamkniêty, a podwy szone ciœnienie nie znajdzie ujœcia. Ryzyko uderzeñ wodnych mo e wymagaæ zainstalowania sprzêtu minimalizuj¹cego ich wystêpowanie, oraz czêsto wymaga specjalnej obs³ugi instalacji. Istnieje obszerna literatura z tego zakresu. Kompleksowe informacje s¹ przedstawione w metodach obliczeniowych, ale s¹ one skomplikowane i czasoch³onne. Jednak e, programy komputerowe pozwalaj¹ obecnie na rozwi¹zanie nawet najbardziej skomplikowanych problemów. Programy te zawieraj¹ informacje o charakterystyce pomp, wysokoœci ciœnienia, momencie obrotowym, zamkniêciu zaworów, itp. W rezultacie mo liwe jest obliczenie np. wahañ ciœnienia, zmiany szybkoœci przep³ywu strumienia, czêstotliwoœci drgañ, objêtoœci powietrznej zaworów i zmian ciœnienia wzd³u nitki wodoci¹gu w funkcji czasu. Szybkie nape³nianie ruroci¹gu ciœnieniowego i wahania miêdzy masami powietrza wype³niaj¹cego ruroci¹g mog¹ równie powodowaæ gwa³towny wzrost ciœnienia. Dlatego te ruroci¹gi powinny byæ tak projektowane, aby zapewniæ ujœcie ciœnienia tam gdzie jest to konieczne, oraz utrzymanie niewielkiej prêdkoœci nape³nienia. Szybkoœæ fali ciœnienia zale y od materia³u rury, gruboœci œcianki i rodzaju transportowanego p³ynu: (5) gdzie: a prêdkoœæ rozchodzenia siê fali ciœnienia [m/s], B wspó³czynnik œciœliwoœci transportowanego p³ynu (dla wody o temp. 10 o C B = 487,8 x 10 12 [Pa 1 ], ρ gêstoœæ p³ynu (dla wody: ρ =1000 [kg/m 3 ]), E modu³ Younga dla materia³u rury (patrz tab. 2 str. 9), D i e œrednica wewnêtrzna rury [mm], gruboœæ œcianki rury [mm]. Bior¹c pod uwagê, e: (6) gdzie: D y e œrednica zewnêtrzna rury [mm], gruboœæ œcianki rury [mm]. wzór (5) mo emy przekszta³ciæ do postaci: (7) Strona 18

Nastêpuj¹ce wartoœci prêdkoœci fali ciœnienia a [m/s] mog¹ wystêpowaæ dla wody i œcieków w rurach firmy Wavin: Tabela 4 SDR PVC PE 80 PE 100 a [m/s] Klasa ciœnienia a [m/s] Klasa ciœnienia a [m/s] Klasa ciœnienia 11 248 PN 12,5 321 PN 16 13,6 479 PN 16 σ 100 17 427 PN 16 σ 125 201 PN 8,0 261 PN 10 21 383 PN 10 σ 100 26 343 PN 10 σ 125 212 PN 6 34,4 298 PN 6 σ 100 41 272 PN 6 σ 100 Wzrost ciœnienia wywo³any uderzeniem wodnym mo na wyliczyæ ze wzoru: (8) gdzie: H amplituda zmian ciœnienia wywo³anego uderzeniem wodnym [m s³upa wody], e prêdkoœæ rozchodzenia siê fali ciœnienia [m/s], ν zmiana prêdkoœci p³ynu [m/s], g przyœpieszenie ziemskie (9,81 [m/s 2 ]). Wszystkie znane materia³y wykazuj¹ zmêczenia pod wp³ywem dzia³ania si³ dynamicznych. Stopieñ zmêczenia materia³u jest jego cech¹ indywidualn¹. Wystêpowanie uderzeñ wodnych powoduje skrócenie czasu eksploatacji rur. Wielkoœæ tej redukcji zale y od charakterystyki oddzia³uj¹cych si³, czyli od: czasu trwania wzrostu ciœnienia maks. wartoœci wzrostu ciœnienia w porównaniu z poziomem œredniego ciœnienia statycznego okresu miêdzy kolejnymi wzrostami ciœnienia (czêstotliwoœci) itd. Dopuszczalne s¹ nastêpuj¹ce wartoœci wzrostu ciœnienia w przewodach wodoci¹gowych: A) Gdy wzrost ciœnienia pojawia siê sporadycznie (próba ciœnienia, uszkodzenie zasilania itp.), dopuszczalne ciœnienie maks. mo e przewy szaæ nominalne ciœnienie o 50 %. B) Gdy wzrost ciœnienia pojawia siê cyklicznie (maks. 106 razy w ci¹gu 50 lat), maks. dopuszczalne ciœnienie mo e byæ wy sze od ciœn. nominalnego o 25 %, ale amplituda ciœnienia nie mo e przekraczaæ 30 %. (patrz rysunek poni ej) Jeœli potrzebne s¹ Pañstwu pe³niejsze informacje, prosimy o kontakt z Wavin MetalplastBuk. Strona 19

Wzmocnienia kszta³tek kielichowych Takie kszta³tki jak ³uki, trójniki, zwê ki i zawory, które nara one s¹ na naprê enia œcinaj¹ce w wyniku wewnêtrznego ciœnienia wody, powinny byæ wzmocnione. Wielkoœæ si³y wzd³u nej zale y od wymiarów instalacji i ciœnienia roboczego (próbnego) i dla ruroci¹gu jest ona obliczana nastêpuj¹co: = π ÿ ÿ (9) gdzie: N si³a wzd³u na [kn], Dy zewnêtrzna œrednica rury [mm], p maksymalne ciœnienie wystêpuj¹ce w sieci [bar] (zwykle ciœnienie próbne). widok z góry widok z boku Rys. 3. Blok oporowy dla trójnika. Nastêpuj¹ce si³y wzd³u ne wystêpuj¹ w przypadku wystêpowania wewnêtrznego ciœnienia 1 bar: Tabela 5 Dy [mm] 40 50 63 75 90 110 125 140 160 200 225 250 280 315 400 500 630 N 1 [kn] 0,13 0,20 0,32 0,45 0,64 0,95 1,23 1,54 2,00 3,15 4,00 4,90 6,16 7,80 12,60 19,60 31,20 Wypadkowa si³a wzd³u na, która za poœrednictwem wzmocnienia dzia³a na grunt, mo e byæ zatem obliczona wed³ug nastêpuj¹cego uproszczonego wzoru: = (9a) ÿ gdzie: p wartoœæ rzeczywistego maksymalnego ciœnienia wewnêtrznego (w barach). Równanie to mo e byæ u ywane dla trójników, zaœlepek kielichowych, zwê ek i zaworów. Strona 20

Wzmocnienia ³uków Wypadkowa si³ wzd³u nych dla ³uków mo e byæ obliczona w sposób nastêpuj¹cy: = ÿ α ÿ gdzie: N 1 si³a wzd³uzna przy ciœnieniu 1 bar [kn], p maksymalne ciœnienie wystêpuj¹ce w sieci [bar], α k¹t ³uku [ o ] (kszta³tki), R si³a wypadkowa [kn]. Si³a wypadkowa dla ³uków zgodnie z równaniem (10) mo e byæ obliczona wed³ug wzoru (10a) przy u yciu tabeli 6. = Tabela 6 ÿ (10a) Do niezbêdnych obliczeñ przy okreœlaniu rozmiaru K¹t α [ o ] 11 22 30 45 60 90 wzmocnienia nale y wzi¹æ pod uwagê œredni¹ wytrzyma³oœæ gruntu, która w indywidualnych przypadkach musi byæ wyznaczona poprzez badania geologiczne. K 0,19 0,38 0,52 0,77 1,00 1,41 Jednak w wiêkszoœci przypadków zupe³nie wystarczaj¹ce jest przyjêcie nastêpuj¹cego za³o enia: (10) σ = ÿ Szerokoœæ wzmocnienia mo e byæ obliczona na podstawie nastêpuj¹cego równania: = σ þýüÿûü (11) gdzie: b szerokoœæ wzmocnienia [m], h wysokoœæ wzmocnienia [m], R si³a wypadkowa [kn], σ gruntu wytrzyma³oœæ gruntu [kn/m 2 ]. Przyk³ad: uk φ 200 mm 45 o ciœn. próbne (maks. ciœn.) 9 bar R=K p N 1 K = 0,77 patrz tab. 6 p=9bar N 1 = 3,15 zgodnie z tab. 5 R = 0,77 9 3,15 = 21,83 kn Je eli ³uk jest oparty na bloku betonowym i σ gruntu = 200 kn/m 2, to przy za³o eniu, e wysokoœæ bloku oporowego wynosi h = 0,20 m (równa œrednicy rury), szerokoœæ wyliczona zgodnie ze wzorem (11) bêdzie równa: = = ÿ widok z góry widok z boku Rys. 4. Blok oporowy dla ³uków. Strona 21

Wzmocnienia zwê ek Przyk³adowa zwê ka φ 200/110 ciœn. próbne 9 bar = π ÿ ÿ = π ÿ ÿ = ÿ zak³adaj¹c: h = 0,2 m σ gruntu = 200 kn/m 2 obliczamy: = = ÿ = ÿ Warunkiem odpowiedniej skutecznoœci wzmocnienia jest wylanie betonu na twardej œcianie wykopu. Jednak e czasami niezbêdne jest wylanie betonu na nieutwardzonym gruncie. W takim przypadku wype³nienie wykopu musi byæ bardzo dok³adnie i ostro nie ubite. Aby zabezpieczyæ kszta³tkê przed zniszczeniem przez beton powinno siê stosowaæ foliê oddzielaj¹c¹ (taœmê z tworzywa). A eby unikn¹æ wzmacniania ciœnieniowych ruroci¹gów betonem, je eli niemo liwe jest otrzymanie wystarczaj¹cej podpory na gruncie, lub gdy okolicznoœci wymagaj¹ poddanie ruroci¹gu wewnêtrznemu ciœnieniu wody (ciœnieniu próbnemu) przed ubijaniem wykopu, Wavin zaleca zastosowanie specjalnych kszta³tek. widok z góry widok z boku Rys. 5. Blok oporowy dla ³uków. Strona 22

Próba ciœnienia Mo liwe jest przeprowadzenie próby ciœnienia sieci ciœnieniowej z PE lub z PVC przed oddaniem jej do eksploatacji (przekazaniem jej klientowi). Próba ciœnienia powinna byæ przeprowadzona zgodnie z obowi¹zuj¹cymi normami (PNB10725:1997). Je eli próba ciœnienia jest wymagana, to powinna stanowiæ czêœæ projektu przy zachowaniu nastêpuj¹cych warunków: 1. Profil ruroci¹gu powinien byæ zaprojektowany z lekkim nachyleniem aby umo liwiæ odpowietrzenie instalacji. 2. Urz¹dzenia odpowietrzaj¹ce (rêczne b¹dÿ automatyczne) powinny byæ zainstalowane we wszystkich wierzcho³kach sieci lub nieco poni ej. 3. Realizacja wzmocnieñ powinna byæ tak ustalona, aby za pomoc¹ zasuw mo liwe by³o odcinkowe przeprowadzenie próby ciœnienia. 4. Powinno byæ mo liwe nape³nienie instalacji w najni szym punkcie, a odpowietrzanie w najwy szym (na sprawdzanym odcinku). 5. uki, trójniki, zwê ki, zawory, zaœlepki itd. powinny byæ odkryte podczas próby ciœnienia. 6. Wymagania inwestora co do próby ciœnienia, powinny byæ okreœlone w opisie projektu, aby umo liwiæ wykonawcy przedsiêwziêcie koniecznych œrodków do przeprowadzenia próby. 7. Zgodnoœæ materia³u rury i robót wykonawczych z obowi¹zuj¹cymi normami. Je eli powy sze warunki zosta³y ca³kowicie spe³nione, to kolejnym etapem jest praktyczne wykonanie zadania. Aby unikn¹æ problemów przy realizacji próby ciœnienia, nale y zapewniæ: odpowiedni transport, magazynowanie, prze³adowywanie rur i kszta³tek, w³aœciwe wykonanie prac ziemnych (uk³adanie, zasypywanie i ubijanie), u ywanie zalecanych elementów ³¹cz¹cych i metod wykonawczych. Z chwil¹ rozpoczêcia budowy wykonawca powinien poprosiæ dostawcê o instrukcje i doradztwo wykonawcze. Jest niezwykle wa ne, aby powy ej wspomniane zasady by³y przestrzegane, poniewa maj¹ one wp³yw na koñcowy wynik inwestycji. W niezwykle trudnych warunkach (deszcz, wysoki poziom wód gruntowych itd.) mo e byæ niemo liwe przeprowadzenie próby szczelnoœci z³¹czy zgodnie z obowi¹zuj¹cymi normami. W takich przypadkach stosuje siê inne metody przeprowadzania próby ciœnienia ruroci¹gu. Szczegó³owe informacje na ten temat znajduj¹ siê w fiñskiej normie SFN nr 3115, której g³ówne za³o enia dotycz¹ nastêpuj¹cych zasad: 1. Ruroci¹g powinien byæ realizowany zgodnie z odpowiednimi normami (instrukcja producenta). 2. Ruroci¹g powinien byæ odkryty w czasie próby ciœnienia. 3. Odpowietrzaæ w najwy szych punktach. 4. Nape³niaæ ruroci¹g z najni szego punktu. 5. Zawór odpowietrzaj¹cy powinien byæ otwarty w czasie nape³niania. 6. Prêdkoœæ nape³nienia niezale nie od œrednicy wynosi 7 godz./km. 7. Próbê ciœnienia przeprowadziæ najwczeœniej 48 godz. po zasypaniu prostych odcinków rur. 8. Przed prób¹ ciœnienia ruroci¹g musi byæ wype³niony wod¹ przez 2 godz. 9. Maks. temp. wody podczas próby ciœnienia nie powinna przekraczaæ 20 o C. Strona 23

Przygotowan¹ do próby szczelnoœci sieæ nale y nape³niæ wod¹ i odpowietrzyæ. Podnieœæ ciœnienie do wartoœci 1,5 x majwy sze ciœnienie robocze ale nie mniej ni 1,0 MPa (dla rur PVC PN 6 zalecamy zachowaæ szczególn¹ starannoœæ i ostro noœæ). Ciœnienie to w okresie 30 minut nale y dwukrotnie podnieœæ do pierwotnej wartoœci co 10 minut. Po dalszych 30 minutach spadek ciœnienia nie powinien przekroczyæ 0,02 MPa. W przypadku wyst¹pienia w trakcie próby przecieków, nale y je usun¹æ i ponownie wykonaæ ca³¹ próbê od pocz¹tku. Uwaga! Zmiany temperatur w trakcie trwania próby mog¹ w istotny sposób wp³ywaæ na wielkoœæ zmian ciœnienia. Wszystkie próby musz¹ byæ przeprowadzone przed ostatecznym zasypaniem ruroci¹gu. Rys. 6. Przyk³adowy schemat uk³adu pomiarowego do próby szczelnoœci. Strona 24

Próba szczelnoœci wodoci¹gów polietylenowych w oparciu o projekt Normy Europejskiej pr. EN 805 : 1996 Zdaniem Wavin Metalplast Buk, dla ruroci¹gów z tworzyw termoplastycznych ze wzglêdu na lepkosprê yste w³aœciwoœci tych materia³ów procedura przeprowadzenia badañ szczelnoœci ruroci¹gów powinna uwzglêdniaæ zmiany wymiarów geometrycznych badanych odcinków przewodów w trakcie trwania próby, generowanych przez zjawisko pe³zania materia³u. Poddane dzia³aniu sta³ego naprê enia materia³y lepkosprê yste ulegaj¹ odkszta³ceniu tak d³ugo jak d³ugo dzia³a naprê enie, a materia³ mo e swobodnie siê odkszta³caæ. W przypadku próby ciœnieniowej zwiêkszaniu ulega œrednica i d³ugoœæ badanego odcinka ruroci¹gu pod wp³ywem oddzia³ywania ustalonej dla warunków próby, sta³ej wartoœci ciœnienia wewnêtrznego. Zmiany wymiarów geometrycznych badanych przewodów w prostej konsekwencji skutkuj¹ spadkiem zadanej wartoœci ciœnienia próbnego. W rezultacie dla ruroci¹gów wykonanych z tworzyw termoplastycznych praktycznie nie daje siê spe³niæ wymaganego w myœl obowi¹zuj¹cych przepisów warunku, który stanowi i w ci¹gu 30 minut trwania próby ciœnienie na manometrach nie mo e spaœæ poni ej wartoœci ciœnienia próbnego. Dlatego WMB proponuje stosowanie procedury badania szczelnoœci ruroci¹gów wykonanych z polietylenu i polipropylenu zgodnie z wytycznymi normy europejskiej pren 805: 1996 za³¹cznik A.27. Sprzêt potrzebny do przeprowadzenia prób szczelnoœci wg proponowanego schematu jest taki sam, jak wymagany w obowi¹zuj¹cej normie krajowej PNB10725, zaœ samo wykonanie próby stosunkowo krótkotrwa³e i nieskomplikowane. Proponowana procedura przeprowadzania próby szczelnoœci ruroci¹gu PE Projekt normy europejskiej pren 805: 1996. Za³¹cznik A.27 do pkt. 11.3.3.4 G³ówna próba szczelnoœci. A.27.1 Uwagi ogólne Ta alternatywna metoda przeznaczona dla ruroci¹gów wykazuj¹cych w³aœciwoœci lepkosprê yste (ruroci¹gi polietylenowe i polipropylenowe) wynika z nieuwzglêdniania w g³ównej próbie szczelnoœci opisanej w punkcie 11.3.3.4 faktu pe³zania materia³u. W zwi¹zku z tym odpowiedni¹ procedurê przeprowadzania próby szczelnoœci przedstawiono poni ej. A.27.2 Procedura próby Ca³a procedura próby szczelnoœci obejmuje fazê wstêpn¹ zawieraj¹c¹ okres relaksacji, po³¹czon¹ z ni¹ próbê spadku ciœnienia i zasadnicz¹ próbê szczelnoœci. A.27.3 Faza wstêpna Pomyœlne zakoñczenie fazy wstêpnej jest warunkiem wstêpnym dla przeprowadzenia zasadniczej próby szczelnoœci. Celem fazy wstêpnej jest uzyskanie odpowiednich warunków pocz¹tkowych testowanego uk³adu, które zale ¹ od ciœnienia, czasu i temperatury. Nale y unikaæ wszelkich b³êdów, które mog³yby wp³yn¹æ na wynik zasadniczej próby szczelnoœci. W zwi¹zku z tym wstêpn¹ próbê szczelnoœci nale y przeprowadziæ nastêpuj¹co: po przep³ukaniu i odpowietrzeniu ruroci¹gu obni yæ ciœnienie do poziomu ciœnienia atmosferycznego i przez co najmniej 60 min pozwoliæ na relaksacjê naprê eñ w ruroci¹gu, aby unikn¹æ wstêpnych naprê eñ pochodz¹cych od ciœnienia wewnêtrznego; zabezpieczyæ ruroci¹g przed wtórnym zapowietrzeniem; Strona 25

po up³ywie okresu relaksacji nale y szybko (nie d³u ej ni 10 minut) i w sposób ci¹g³y podnieœæ ciœnienie do poziomu STP (ang. System Test Pressure oznacza ciœnienie próbne; najczêœciej STP=1,5xPN). Utrzymywaæ ciœnienie STP przez 30 minut przez dopompowywanie wody w sposób ci¹g³y lub z krótkimi przerwami. W tym czasie nale y przeprowadziæ wzrokow¹ inspekcjê ruroci¹gu aby zidentyfikowaæ ewentualne nieszczelnoœci; przez okres 1 godziny nie pompowaæ wody pozwalaj¹c badanemu odcinkowi na rozci¹ganie siê na skutek lepkosprê ystego pe³zania; na koniec fazy wstêpnej zmierzyæ poziom ciœnienia w ruroci¹gu. W przypadku pomyœlnego zakoñczenia fazy wstêpnej nale y kontynuowaæ procedurê testow¹. Je eli ciœnienie spad³o o wiêcej ni 30% STP, to nale y przerwaæ fazê wstêpn¹ i obni yæ ciœnienie wody w badanym odcinku do zera. Po ustaleniu przyczyny nadmiernego spadku ciœnienia zapewniæ w³aœciwe warunki testu (przyczyn¹ mo e byæ np. zmiana temperatury, istnienie nieszczelnoœci). Ponowne przeprowadzenie próby mo liwe jest po co najmniej 60cio minutowym okresie relaksacji. Rys. 7. Przyk³adowy przebieg próby szczelnoœci ruroci¹gu PE. A.27.4 Zintegrowana próba spadku ciœnienia Prawid³owa ocena zasadniczej próby szczelnoœci jest mo liwa pod warunkiem odpowiednio niskiej zawartoœci powietrza we wnêtrzu badanego odcinka. W zwi¹zku z tym nale y: w koñcu fazy wstêpnej gwa³townie obni yæ ciœnienie w ruroci¹gu o p=10 15% STP poprzez upuszczenie wody z badanego odcinka; dok³adnie zmierzyæ objêtoœæ upuszczonej wody V; obliczyæ dopuszczalny ubytek wody V max wed³ug poni szego wzoru i sprawdziæ, czy upuszczona iloœæ wody V nie przekracza wartoœci dopuszczalnej V max. Strona 26

(12) gdzie: V max dopuszczalny ubytek wody [litry], V p E W D e objêtoœæ testowanego odcinka [litry], zmierzony spadek ciœnienia [kpa], wspó³czynnik œciœliwoœci wody [kpa] ( 2,06 106kPa), wewnêtrzna œrednica ruroci¹gu [m], gruboœæ œcianki ruroci¹gu [m], E R modu³ Younga materia³u rury na kierunku obwodowym [kpa] (tab. 2 str. 10), 1,2 wspó³czynnik poprawkowy (uwzglêdniaj¹cy zawartoœæ powietrza) dla zasadniczej próby szczelnoœci. Dla w³aœciwej interpretacji uzyskiwanych wyników istotne jest zastosowanie odpowiedniej wartoœci E R oraz uwzglêdnianie zmian temperatury i czasu przeprowadzania próby szczelnoœci. Szczególnie w przypadku badania ruroci¹gów o ma³ych œrednicach i krótkich odcinków p i V winny byæ mierzone tak dok³adnie, jak to tylko mo liwe. Je eli V jest wiêksze ni V max, to nale y przerwaæ badanie i po obni eniu ciœnienia do zera jeszcze raz dok³adnie odpowietrzyæ ruroci¹g. A.27.5 Zasadnicza próba szczelnoœci Lepkosprê yste pe³zanie materia³u rury pod wp³ywem naprê eñ wywo³anych ciœnieniem próbnym STP jest przerwane przez zintegrowany test spadku ciœnienia. Nag³y spadek ciœnienia wewnêtrznego prowadzi do kurczenia siê ruroci¹gu. Nale y przez okres 30 minut (zasadnicza próba szczelnoœci) obserwowaæ i rejestrowaæ wzrost ciœnienia wewnêtrznego wywo³any tym kurczeniem siê ruroci¹gu. Zasadnicz¹ próbê szczelnoœci mo na uznaæ za pozytywn¹, je eli linia zmian ciœnienia wykazuje tendencjê wzrostow¹ i w ci¹gu 30 minut, co jest zazwyczaj wystarczaj¹co d³ugim okresem czasu aby uzyskaæ odpowiednio dok³adne okreœlenie szczelnoœci, nie wykazuje spadku (patrz rysunek A.6). Je eli w tym czasie krzywa zmian ciœnienia wyka e jednak spadek, to jest to oznak¹ nieszczelnoœci badanego odcinka. W przypadku w¹tpliwoœci nale y zasadnicz¹ próbê szczelnoœci przed³u yæ do 90 minut. W takim przypadku dopuszczalny spadek ciœnienia jest ograniczony do 25 kpa wzglêdem maksymalnej wartoœci ciœnienia uzyskanej w fazie kurczenia siê rury. Je eli ciœnienie spadnie o wiêcej ni 25 kpa, to test nale y uznaæ za negatywny. Zaleca siê sprawdzenie wszystkich po³¹czeñ mechanicznych przed inspekcj¹ wizualn¹ po³¹czeñ zgrzewanych. Usun¹æ wszystkie zidentyfikowane w trakcie próby uszkodzenia instalacji i powtórzyæ ca³¹ próbê. Powtórne wykonanie zasadniczej próby szczelnoœci jest dopuszczalne pod warunkiem przeprowadzenia ca³ej procedury testowej ³¹cznie z 60cio minutowym okresem relaksacji w fazie wstêpnej. Strona 27

Transport i magazynowanie Rury ciœnieniowe z PVC do φ 500 mm w³¹cznie s¹ dostarczane w oryginalnie zapakowanych paletach, aby zapewniæ odpowiednie zabezpieczenie w czasie transportu i magazynowania. Rury s¹ dostarczane z fabryki wraz z gumowymi pierœcieniami uszczelniaj¹cymi, które s¹ wstêpnie smarowane specjalnym smarem silikonowym o przed³u onej trwa³oœci. Zarówno zakoñczenia kielichowe jak i bose koñce rur s¹ dodatkowo zaopatrzone w wieczka z tworzywa, które skutecznie zabezpieczaj¹ wnêtrze rury przed zabrudzeniem itp. W czasie transportu i magazynowania rur z tworzyw sztucznych, powinny byæ przestrzegane nastêpuj¹ce zasady: Rys. 8. Rury powinny byæ sk³adowane tak d³ugo jak to mo liwe w oryginalnym opakowaniu. Rys. 9 Rury powinny byæ podparte na ca³ej d³ugoœci. Wysokoœæ podk³adów winna uwzglêdniaæ maksymaln¹ œrednicê kielicha. Za³adunek i roz³adunek rur powinien byæ prowadzony ze szczególn¹ uwag¹. Niedopuszczalne jest np. zrzucanie rur z samochodu. Rys. 10 Wi¹zki rur lub rury luzem nale y przechowywaæ na stabilnym pod³o u. Przy uk³adaniu wi¹zek w sterty, ramy wi¹zki wy szej powinny spoczywaæ na ramach wi¹zki ni szej. Gdy rury s¹ sk³adowane luzem, nale y zastosowaæ boczne wsporniki i podk³ady.warstwy rur nale y uk³adaæ naprzemiennie. Kielichy rur winny byæ wysuniête tak, aby koñce rur w wy szej warstwie nie spoczywa³y na kielichach warstwy ni szej. Rys. 11 Rury o mniejszych œrednicach mo na przenosiæ bez u ycia sprzêtu Rys. 12 Niedopuszczalne jest ci¹gniêcie rury po ziemi. Nale y chroniæ rurê przed kontaktem z ostrymi krawêdziami. Rys. 13 Rury o mniejszych œrednicach mo na wk³adaæ do wykopu bez pomocy sprzêtu pomocniczego. Rys. 14 W przypadku rur o wiêkszych œrednicach mo e byæ konieczne u ycie pasów (lin). Rys. 15 W przypadku bardzo du ych œrednic zalecane jest u ycie dÿwigu. Rura winna byæ zawieszona na elastycznych zawiesiach i trawersie. Strona 28

Szczelnoœæ uk³adów z PVC Aby zapewniæ jak naj³atwiejszy i jak najbezpieczniejszy monta, wszystkie rury ciœnieniowe Wavin wraz z towarzysz¹cymi kszta³tkami, posiadaj¹ efektywny i bezpieczny system uszczelnieñ. System ten jest oparty na montowanych fabrycznie gumowych uszczelkach wargowych. Uszczelki s¹ wstêpnie smarowane w fabryce za pomoc¹ specjalnego smaru silikonowego, który posiada nastêpuj¹ce zalety: ma w³aœciw¹ konsystencjê zarówno w wysokich jak i niskich temperaturach, jest wodoodporny, nie zawiera substancji szkodliwych, posiada pozytywn¹ ocenê Pañstwowego Zak³adu Higieny do stosowania w systemach do przesy ³ania wody pitnej. Aby zapewniæ czystoœæ wnêtrza rury nawet w wykopie, oba koñce s¹ zamkniête specjalnym korkiem ochronnym. System uszczelniaj¹cy u³atwia ³¹czenie zarówno rur jak i kszta³tek. Prawid³ow¹ technologiê wykonywania po³¹czeñ kielichowych przedstawiono poni ej: Rys. 16 Usuñ korek ochronny z kielicha i bosego koñca ³¹czonych rur. Rys. 17 Montowane fabrycznie uszczelki wargowe s¹ posmarowane smarem silikonowym u³atwiaj¹cym poœlizg. Je eli zachodzi taka potrzeba lub przy ³¹czeniu kszta³tek koniec bosy nale y posmarowaæ œrodkiem u³atwiaj¹cym poœlizg. Rys. 18 Ustaw wspó³osiowo ³¹czone elementy. W trakcie ³¹czenia nie powinno byæ odchyleñ od osi. Je eli rura by³a skracana, wióry i zadziory nale y usun¹æ no em lub skrobakiem. Fazowanie, (ukosowanie) koñca rury nie jest konieczne, ale u³atwia wykonanie po³¹czenia. Rys. 19 W³ó koniec bosy do kielicha i wsuñ do oznaczonego miejsca. Czynnoœæ tê nale y wykonaæ rêcznie, ewentualnie mo na pos³u yæ siê dÿwigni¹ (w tym przypadku nale y koniec rury zabezpieczyæ drewnianym ko³kiem). Rys. 20 W niektórych przypadkach do monta u nale y u yæ sprzêtu pomocniczego (pasy, bloki itd)... Rys. 21... lub lewarka (podnoœnika œrubowego) opartego o ³y kê koparki. Strona 29

Wa ne przy ³¹czeniu rur ciœnieniowych PVC Usuñ korek ochronny z obu koñców rur. Ustaw wspó³osiowo ³¹czone elementy. W³ó koniec bosy do kielicha ³¹czenie jest zakoñczone. Ukosowanie nie jest konieczne. Je eli przyci¹³eœ rurê to usuñ zadziory za pomoc¹ no a lub pilnika. Zabezpiecz rurê u ywaj¹c poprzecznie ustawionej deski, ³¹czenia. jeœli u ywasz dÿwigni do wykonania Nigdy nie u ywaj ³y ki koparki do wciskania rury w kielich, a jedynie jako punktu podparcia dla lewarka (dotyczy du ych œrednic). Uwagi koñcowe Po zmontowaniu ruroci¹gu nale y go przysypaæ ziemi¹ (pozostawiaj¹c z³¹cza odkryte), aby jej ciê ar ustabilizowa³ rury przed przeprowadzeniem próby ciœnienia. Nale y równie upewniæ siê, czy wszystkie kszta³tki (³uki, trójniki, redukcje itd.), a zw³aszcza zaœlepki s¹ w³aœciwie wzmocnione, zabezpieczone. Po przeprowadzeniu próby ciœnienia wype³niæ wykop w obszarze po³¹czeñ rêcznie do poziomu odrobinê wy szego ni górna powierzchnia rury, uwa aj¹c eby ziemia stosowana do zasypki nie zawiera³a kamieni. Udeptaæ zasypkê. Dalsze prace ziemne nale y wykonywaæ zgodnie z obowi¹zuj¹cymi normami. Szczegó³owy opis metod monta u ruroci¹gów z rur PVC mo na znaleÿæ w "INSTRUKCJI MON TA OWEJ Uk³adanie w gruncie ruroci¹gów z PVC produkowanych przez Wavin Metalplast Buk". Zasady te winny byæ œciœle przestrzegane. Monta ruroci¹gów z PE Zgrzewanie jest dziœ najbardziej rozpowszechnion¹ metod¹ ³¹czenia elementów PE. Metodê tê mo na stosowaæ do ³¹czenia rury z rur¹, rury z kszta³tk¹ lub kszta³tki z kszta³tk¹. Inne metody ³¹czenia rur i kszta³tek z PE to np. ³¹czenie przy u yciu dwuz³¹czek z uszczelkami, ³¹czników mechanicznych itp. Zgrzewanie ¹czenie rur metod¹ zgrzewania posiada wiele zalet. Nale y wymieniæ tu niektóre z nich: Po³¹czenie zgrzewane jest co najmniej tak mocne jak sama rura. Sprawia ono, e odpornoœæ polietylenu na korozjê nie os³abnie w miejscach ³¹czeñ czyli zgrzewany odcinek mo na traktowaæ jako jedn¹, bardzo d³ug¹ rurê. ¹czenie rur metod¹ zgrzewania pozwala na zachowanie charakterystycznej dla rury polietylenowej giêtkoœci na ca³ej d³ugoœci zgrzanego odcinka. Wysoka wytrzyma³oœæ po³¹czeñ wykonanych t¹ technik¹ sprawia, e mo na d³ugie ci¹gi rur przygotowaæ na powierzchni, a nastêpnie umieœciæ je w ziemi, niezale nie od tego czy chodzi o tradycyjne u³o enie rury w wykopie, uk³adanie pod ziemi¹ metod¹ bezwykopow¹, czy np. relining itp. Do ³¹czenia rur i kszta³tek ciœnieniowych PE stosuje siê obecnie dwie techniki zgrzewania: Zgrzewanie doczo³owe. Zgrzewanie elektrooporowe. Strona 30

Zgrzewanie doczo³owe Zgrzewanie doczo³owe jest metod¹, która od wielu lat stosowana jest do ³¹czenia rur i kszta³tek o œrednicy 63 mm i wiêkszych. Urz¹dzeniem umo liwiaj¹cym poprawne wykonywanie takich po³¹czeñ jest zgrzewarka doczo³owa. Koñce ³¹czonych elementów mocuje siê w zaciskach zgrzewarki, po czym za pomoc¹ struga (wchodz¹cego w sk³ad zgrzewarki) wyrównuje siê powierzchnie czo ³owe ³¹czonych elementów. Nastêpnie przy pomocy p³yty grzewczej (równie wchodz¹cej w sk³ad zgrzewarki) nagrzewa siê jednoczeœnie oba koñce elementów, a kiedy s¹ dostatecznie uplastycznione, usuwa siê p³ytê grzewcz¹ i dociska je do siebie, pozostawiaj¹c dociœniête do koñca czasu ch³odzenia. Rys. 22. W procesie zgrzewania doczo³owego powstaje wyp³ywka zarówno na zewn¹trz Zgrzewanie doczo³owe. jak i wewn¹trz rury. W razie potrzeby mo na j¹ usun¹æ przy u yciu specjalnego urz¹dzenia. Kontrola wzrokowa wyp³ywki pozwala na szybk¹ i pewn¹ ocenê jakoœci zgrzeiny. Szczegó³owy opis metody zgrzewania doczo³owego oraz dane techniczne procesu zgrzewania mo na znaleÿæ w INSTRUKCJI MONTA OWEJ Uk³adanie w gruncie ruroci¹gów z PE produkowanych przez Wavin MetalplastBuk. Zasady te winny byæ œciœle przestrzegane. Zgrzewanie elektrooporowe Zgrzewanie elektrooporowe jest stosunkowo now¹ technik¹, wypieraj¹c¹ technikê zgrzewania polifuzyjnego. W metodzie tej wykorzystuje siê kszta³tki PE z wbudowanym elementem grzejnym. Istnieje wiele systemów kszta³tek elektrooporowych. Kszta³tki tego typu mog¹ byæ u ywane do budowy sieci rozdzielczych i przy³¹czy. Podstawowymi kszta³tkami elektrooporowymi s¹: mufy i trójniki (odga³êzienia) siod³owe. Czêœæ producentów powiêksza swoj¹ ofertê równie o redukcje, trójniki, zaœlepki, kolana elektrooporowe i inne. Kszta³tka elektrooporowa posiada wbudowany element grzejny w postaci spiralnie zwiniêtego drutu oporowego i zatopionego w wewnêtrznej powierzchni kszta³tki. Podczas przep³ywu pr¹du elektrycznego przez drut, wydzielaj¹ce siê ciep³o topi polietylen na wewnêtrznej powierzchni kszta³tki elektrooporowej i zewnêtrznych powierzchniach ³¹czonych elementów. Pe³n¹ wytrzyma³oœæ po³¹czenie uzyskuje po ostygniêciu. Rys. 23. Zgrzewanie elektrooporowe. Zgrzewanie rozpoczyna siê od przygotowania koñcówek ³¹czonych elementów. Ich powierzchnie czo³owe winny byæ prostopad³e do osi i wolne od wiórów, zadziorów itp. Z powierzchni ³¹czonych elementów nale y usun¹æ utlenion¹ warstwê polietylenu i oczyœciæ. Nastêpnie elementy zestawia siê i unieruchamia specjalnymi przyrz¹dami (zaciskami monta owymi), po czym do zacisków kszta³tki pod³¹cza siê kable zgrzewarki elektrooporowej i rozpoczyna w³aœciwy proces zgrzewania. Po pomyœlnym zakoñczeniu zgrzewania i up³ywie czasu ch³odzenia mo na zdemontowaæ zaciski monta owe. Szczegó³owy opis metody zgrzewania elektrooporowego oraz dane techniczne procesu zgrzewania mo na znaleÿæ w INSTRUKCJI MONTA OWEJ Uk³adania w gruncie ruroci¹gów z PE produkowanych przez Wavin MetalplastBuk. Zasady te winny byæ œciœle przestrzegane. Strona 31

Inne metody ³¹czenia rur PE Z³¹czki zaciskowe POLYRAC W dziedzinie budowy instalacji z PE istniej¹ sytuacje, gdy nie jest mo liwe lub uzasadnione ekonomicznie ³¹czenie elementów metod¹ zgrzewania doczo³owego lub elektrooporowego. Rozwi¹zaniem tego problemu mo e byæ u ycie odpowiednich ³¹czników mechanicznych. Nale y tu podkreœliæ s³owo odpowiednich. Nie jest dopuszczalne stosowanie kszta³tek wykonywanych domowym sposobem lub przeznaczonych do innych zastosowañ (konstruowanych do ³¹czenia innych materia³ów lub do pracy w innych warunkach). Przyk³adem odpowiednich kszta³tek s¹ z³¹czki zaciskowe POLYRAC produkowane przez szwajcarsk¹ firmê GEORG FISCHER +GF+. Spe³niaj¹ one wszelkie wymagania stawiane kszta³tkom stosowanym do budowy instalacji wodoci¹gowych z PE. Nie jest dopuszczalne stosowanie tych kszta³tek w instalacjach gazowych. Rys. 24. Kszta³tka zaciskowa POLYRAC. 1. Korpus kopolimer PP 2. Nakrêtka kopolimer PP 3. Uszczelka wargowa guma NBR 4. Tuleja dociskowa kopolimer PP 5. Pierœcieñ zaciskowy POM (poliacetal) Szeroki asortyment kszta³tek POLYRAC umo liwia rozwi¹zanie wiêkszoœci problemów pojawiaj¹cych siê podczas wykonywania przy³¹czy wodoci¹gowych, uk³adów zasilania placów budów, instalacji tryskaczowych, uk³adów irygacji kroplowej i innych. Do zalet tego systemu zaliczyæ mo na równie prosty i szybki monta, mo liwoœæ wielokrotnego zastosowania (s¹ demontowalne), odpornoœæ na korozjê (wykonane ca³kowicie z tworzyw sztucznych) i promieniowanie ultrafioletowe. Brak koniecznoœci u ycia specjalistycznego sprzêtu do monta u sprawia, e roœnie popularnoœæ takich systemów. Monta kszta³tki jest prosty. Obciêt¹ prostopadle do osi rurê nale y sfazowaæ. Dla z³¹czek o œrednicy do 32mm wystarczy poluzowaæ nakrêtkê i wcisn¹æ koniec rury do oporu, a nastêpnie nakrêtkê dokrêciæ rêk¹. W przypadku z³¹czek o wiêkszych œrednicach nale y z³¹czkê zdemontowaæ, zamontowaæ jej elementy na rurze, a nastêpnie ca³oœæ z³o yæ i skrêciæ, w czym mo e byæ pomocny np. klucz ³añcuchowy do rur. W niektórych przypadkach istnieje mo liwoœæ uzyskania kszta³tek nie wystêpuj¹cych bezpoœrednio w ofercie. Na przyk³ad ³¹cz¹c z³¹czkê przejœciow¹ z gwintem zewnêtrzym φ 25/1" z trójnikiem z gwintem wewnêtrznym φ 40/1" uzyskujemy nie istniej¹cy w programie trójnik redukcyjny φ 40/25. Dla po³¹czeñ gwintowych (np. z³¹czka przejœciowa z gwintem wewnêtrzym rura stalowa, lub przyk³ad przedstawiony powy ej) zalecane jest stosowanie jako uszczelnienia taœmy teflonowej zamiast tradycyjnie stosowanych paku³ (szczeliwa konopnego). Strona 32