Proiectarea sistemului de canalizare

Proiectarea sistemului de canalizare

1 Generalitati

Controlarea presiunii in sistemele de canalizare reprezinta alte provocari. Adevarat, avem apa si in acest tip de canalizare, totusi impreuna cu debitul de apa avem un continut semnificativ de aer care curge in jos impreuna cu debitul de apa. In cazul de fata teoria suna in felul urmator : curgerea apei intr-o conducta verticala tinde sa se lipeasca de peretile conductei, comportandu-se ca o maneca de apa cu un gol de aer in interior, alunecandu-se in jos de-a lungul peretilor conductei pana atinge un raport de aproximativ 6/24 din suprafata transversala a conductei. Aceasta maneca apoasa traverseaza cu aproape 15 lbs/s ( 4,5 m/s) impins de gravitatie dar franat de frecare. Cand conducta ramane verticala, aerul antrenat este relativ simplu de controlat, dar cand conducta isi schimba directia de la pozitia verticala, viteza fluidului scade considerabil, umpland diametrul intreg a conductei. Orizontal, conducta inclinata are si o viteza de curgere de aproximativ 4-8 fps ( 1,2-2,4 m/s) asadar este usor de prevazut ca o lovitura puternica a apei se poate usor developa. Aceasta poate conduce la comprimarea aerului pe drumul fluidului . Impactul acestor fluide si fluctuatii de aer pot fi controlate de conducte de legatura intre coloana de canalizare si coloana de aerisire,(reprezentate pe desenele de mai jos sub numele de ‘Yoke vents’), ventilator de aerisire, si conexiuni de ventilatii la bazele coloanelor. Aici, inca o data ne intalnim cu anumite solutii care au fost folosite cu succes in mai multe instalatii cu inaltimi inalte si foarte inalte de-a lungul timpurilor.

Pentru a evidentia caracterul curgerii apelor uzate in conductele de canalizare trebuie aratat drumul parcurs de apa si anume: apa uzata colectata in obiectul sanitar este evacuata prin ventilul si sifonul acestuia in conducta de legatura, apoi in coloana de scurgere, in conducta colectoare orizontala si prin caminul de racord, la canalizarea exterioara.

In timpul curgerii apelor uzate, gazele nocive dizolvate in acestea se degaja treptat si avand o viteza de curgere mai mare decat apa si de cele mai multe ori o densitate mai mica decat cea a aerului, tind sa iasa prin conductele de legatura si prin obiectele sanitare in incaperi, poluand aerul din interior.

Pentru evitarea acestor neajunsuri, la fiecare obiect sanitar se monteaza cate un sifon care mentine in permanenta o cantitate de apa de o anumita inaltime h numita garda hidraulica, garda ce opreste propagarea gazelor din reteaua de canalizare in incapere.

In coloane curgerea apei uzate are un caracter complex si influenteaza atat regimul de curgere din conductele orizontale de legatura, cat si regimul de curgere din conductele colectoare la care sunt racordate coloanele, influentarea fiind cu atat mai mare cu cat inaltimea coloanei de scurgere este mai mare.

Este de ramarcat ca exista patru tipuri de curgere a apei uzate in conducte de canalizare:

a.) -curgerea peliculara elicoidala b.) -curgerea instabila in pelicula cu valuri

c.) -diafragme de lichid

d.) -dopuri de lichid

Fig.12    Tipuri de curgere a apei uzate

Cand debitele sunt mici are loc curgere peliculara; pe masura ce debitele cresc curgerea peliculara din coloane este perturbata, formandu-se diafragme de lichid, dupa care pot forma dopuri de lichid, separand zone de depresiune (p < p_atm) și zone de suprapresiune (p > p_atm).

Fig.13 Curgerea apei uzate

In zonele de depresiune ale coloanei are loc desifonarea obiectelor sanitare prin aspirarea garzii hidraulice, iar in zonele de suprapresiune, refularea apelor uzate prin conductele de legatura in obiectele sanitare. Trebuie sa fie asigurata ieșirea imediata in atmosfera gazelor nocive in coloana pe o cale cu rezistențe hidraulice cat mai mici. De acea se prelungește coloana de canalizare a apelor uzate menajere pana la partea superioare a acoperișului, care se numesc conducta principala de ventilare a coloanei de canalizare. La cladiri inalte se poate folosi o coloana de ventilare separate, care au legatura in mai multe puncte cu conducta de canalizare. Coloana de ventilare reduce fluctuația a presiunii in coloana principala de canalizare.

Cand apa curge prin sistemul sanitar, presiunea in coloanele de canailzare și de venntilare se variaza. Conducta de legatura intre ele nu poate sa preia toate variațille ale presiunii, de acea este recomandat punerea conductei de legatura dupa fiecare 10 etaje (ramificație).

Lungimea maxima admisibila a coloanei de ventilare este data de relația:

L = 2226d⁵/fq²

unde: - L = lungimea conductei de ventilare, ft. (foot)

- d = diametrul conductei, inches

- f = coeficientul de frecare al conductei

ESEU: Examen - curs specializare - electrician navalist ESEU: Sigurante fuzibile - constructie si principiu de functionare, alegerea sigurantelor fuzibile

- q = debit, gpm (gallons per minute)

1 [foot] = 30.48 [cm]

1 [inch] = 2.54 [cm]

1[gallon] = 3.78 [l]

La iesirea conductelor de ventilatie pe acoperis se vor lua masuri de protejare impotriva intemperiilor prin prevederea caciulilor de protectie pe acestea, iar pentru asigurarea unei circulatii corespunzatoare a aerului se vor inalta aceste conducte cu minimum 0,50 m deasupra acoperisului sau terasei.Amplasarea conductelor de ventilatie pe acoperisuri trebuie astfel facuta incat gazele nocive evacuate sa nu influenteze negativ microclimatul.

Pentru o buna functionare a instalatiei interioare de canalizare, in componenta acesteia se gasesc o serie de dispozitive de curatire. Amplasarea dispozitivelor de curatire trebuie astfel facuta incat accesul la orice punct al retelei pentru efectuarea desfundarilor sa fie cat mai usor.

2 Metode clasice de sisteme de canalizare folosite la cladiri foarte inalte

Yoke vents-conducte de relief, de legatura intre coloana principala de canalizare si coloana de aerisire.

Vent stack-coloana de aerisire

Metode utilizate la cladiri cu peste 8 etaje

Soil or vaste stack-coloana de canalizare

Vent Stack-coloana de aerisire

Yoke vent-reprezinat legatura intre coloana de aerisire sic ea de canalizare

Horizontal branch-ramura orizontala a canalizarii

Modul de legare a obiectelor sanitare la coloana de cnalizare

O problema asemanatoare este impactul sariturii hidraulice in conducte. Masa de apa si schimbarea rapida de viteza din vertical in orizontal cauzeaza aceasta saritura. Totusi, presiunea asociata cu aceasta saritura fiind semnificativa, aceasta nu distruge fitingurile de la baza coloanei. Mai bine , miscarea conductelor afecteaza , streseaza fortele de frecare care tin impreuna imbinarile cu conducta, conducand la o eventuala distrugere a cuplajelor. O buna proiectare trebuie sa compenseze impacturile puternice care apar la schimbarea directiei. O metoda reusita implica cresterea gurii de varsare orzintale, folosind blocaje pentru impacturi sau imbinari de retinere cu biela filetata sau aranjamente asemanatoare, care din pucnt de vedere mecanical ancoreaza fitingurile la conducta de intrare respectiv la cea de plecare.

Ventilarea coloanelor

Odata ca apa este ridicata si uzata, este preluata de sistemul de drenaj, care include un sistem de ventilare insotitor, care este responsabil cu curgerea aerului prin reteaua de canalizare. Acest aer este critical pentru procesul de drenare pentru ca varsarea apei uzate este actionat numai prin forta gravitationala. Lipsa aerului va conduce drenajul de la neregulat la nonexistent. Cand apa din retea curge la o zona cu un nivel mai scazut, trebuie adaugata aer pentru inlocuirea apei, sau va aparea o zona de presiune negativa. Daca aceasta zona este langa o armatura , aerul va fi introdus in sistemul de drenare printr-o armatura de inchidere cu un sunet de inghitire usor de identificat si cu o permormanta de drenare foarte scazuta. Aceste conditie conduce la performante scazute prin sistemul de canalizare si la pierderi la guri de inchidere datorita sifonarii si loviturilor. Remedierea pentru aceasta conditie este ventilarea. La o armatura indiviuala la un anumit nivel, aceasta consista o armatura de ventilare. Cum numarul armaturilor cresc, asa va trebui sa creasaca si ventilarea, si un sistem de ventilare evoluaza, prin ramificatii, circuite si bucle de ventilare aproape de locatia respectiva. Cand vine vorba de coloane de drenaj la cladiri inalte, o coloana trebuie sa fie separata pentru coloana de ventilare, permitand trecerea aerului cu o presiune de egalizare prin toata lungimea si latimea sistemului de canalizare. Pe langa reducerea presiunii in sistemul de canalizare , aceasta permite aerului sa circule in ambele directii ca si raspuns la curegerea variabila in sistemul de drenaj. In foarte multe instalatii pentru cladiri inalte, unde este nevoide de schimbarea orizontala a coloanei verticale la un anumit nivel, este nevoie de o ventilare pentru reducerea presiunii.

Totusi, nu de fiecare data evidentiat, sistemul de ventilare serveste ca si supliment pentru canalul municipal, aerisind gaze cu anumite noxe, permitand astfel o curgere mai libera fara limitari de presiune.

In figura de mai sus este prezentata o schema foarte des intalnita pentru un sistem de canalizare pentru cladiri foarte inalte.

Fig.15   Tipurile de legare a coloanelor de ventilare pentru cladiri inalte

2 Metode moderne folosite in ziua de azi pentru sistemele de canalizare pentru cladiri foarte inalte

In acest capitol am prezentat cateva principii de utilizare care au stranse legatura mai ales cu realizarea aerisirii la coloanele de canalizare. Ca si o solutie foarte bine gandita am ales solutia de aerisire prezentata de doua mari producatori la nivel mondial, de la firma Geberit (Elvetia) si Akatherm (Olanda).

Ei recomanda utilizarea unui fiting de aerisire amplasata la fiecare nivel, in locul utilizarii unor coloane ajutatotoare pentru aerisire.Materialul folosit este polietilena (PE) usoara :

Sisteme de drenaj Akatherm pentru cladiri inalte folosesc doar o singura piesa de curatire. Un fiting aerator Akaventh intrerupe marimea impactului pe fiecare nivel, reducandu-se astfel viteza. Ca o consecinta conducta de aerisire este depasita si diferenta de presiune sta bine in limita de 3 mbar.

Forma unica creste capacitatea coloanei. Fluxurile dseurilor de la etajele superioare converg fara probleme cu fluxul de la etajul inferior. Folosind utilitarul de completare snap-prize pentru a face conexiunea la fiecare etaj ofera o usoara modalitate pentru a face o tranzitie la alte materiale.

Diferenta intre metoda clasica si fitingul de aerisire Akatherm sau Geberit

Coloana de canalizare prin metoda prezentata de Akatherm

Metodologia de legare a coloanei Akatherm inaintea varsarii in retea de canalizare exterioara

11.Bibliografie:

Gheorghe Badea: Instalații Sanitare, editura Risoprint Cluj-Napoca 2005

http://ro.wikipedia.org/wiki/Zgarie-nori

http://www.zf.ro/business-construct/arhitectura-cat-de-profitabil-este-un-zgarie-nori-3025897/

http://en.wikipedia.org/wiki/Chrysler_Building

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_tallest_buildings_and_structures_in_the_world

Peter și Cornelius Neufert, Lugwig Neff, Corinna Franken: Manualul arhitectului:

Elemente de Proiectare și de Construcție, Alutus Miercurea Ciuc 2004 (p316,347,348)

Indicativ I9 – 94 Normativ pentru proiectarea și executarea instalațiilor sanitare

http://www.pmengineer.com/PME/Home/Images/PME_0707_Feat4_Fig1_Lg.jpg

date despre sisteme de canalizare cu fiting de aerisire de pe situl http://www.akatherm.com

date despre sisteme de pompe pentru ridicarea presiunii de pe situl http://www.grundfos.com/

date despre tevi rezistente la inalta presiune de pe situl http://www.alvenius.com/

Articol scris de inginerul american Dennis M. Connelly cu titlul „ High-Rise Building Design”, in revista „Plumbing Systems & Design”, publicat de ASPE-Asociatia Inginerilor Instalatori in America -editia mai/iunie 2007

Articol scris de inginerul american Jim Beveridge cu titlul „Domestic Water Systems Design for High – Rise Buildings” in revista „Plumbing Systems & Design”, publicat de ASPE-Asociatia Inginerilor Instalatori in America -editia mai/iunie 2007

Articol scris de inginerul american Alfreed Steele cu titlul „High Rise DWV and Strorm Systems” in revista „Plumbing Systems & Design”, publicat de ASPE-Asociatia Inginerilor Instalatori in America -editia septembrie/octombrie 2003