Λύσεις — Κεφάλαιο 8: Σωλήνες Υδραυλικών Εγκαταστάσεων (σελ. 209) – ΥΔΡΕΥΣΗ – ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 8: Σωλήνες Υδραυλικών Εγκαταστάσεων

Εννέα ερωτήσεις αξιολόγησης του κεφαλαίου των σωλήνων υδραυλικών εγκαταστάσεων, αρκετές αριθμητικές/τεχνικές: έλεγχος συμμόρφωσης πάχους τοιχώματος χαλύβδινου σωλήνα με τις προδιαγραφές, διαφορά σύνδεσης με σπείρωμα και με συγκόλληση, επιλογή ηλεκτροδίου ηλεκτροσυγκόλλησης, πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα λυόμενων συνδέσμων, επιλογή διαμέτρου σιδηροσωλήνα για μεταφορά θερμικού φορτίου, απόσταση στηριγμάτων αμόνωτου χαλυβδοσωλήνα, σωστή αποθήκευση χαλυβδοσωλήνων και πλαστικών σωλήνων, επιλογή πλαστικού σωλήνα πίεσης για δεδομένη παροχή, και υπολογισμός παροχής σωλήνα με τον τύπο Q=(3,14×D²×υ)/4.

Συμμόρφωση πάχους τοιχώματος βαρέος τύπου σωλήνα ½''

Ερώτηση: Χαλύβδινος σωλήνας “βαρέος τύπου” και διαμέτρου ½‘‘, έχει πάχος τοιχώματος 2,65mm. Είναι σύμφωνος με τις προδιαγραφές;

Απάντηση:

• Πίνακας 8.2.1.β (Σωλήνες βαρέος τύπου με σπείρωμα): για ονομαστική διάμετρο 1/2” (15mm), εξωτερική διάμετρο 21,3mm, το απαιτούμενο πάχος τοιχώματος είναι 3,25mm. Η τιμή 2,65mm αντιστοιχεί, σύμφωνα με τον Πίνακα 8.2.1.α, στον ημιβαρέος τύπου σωλήνα ίδιας διαμέτρου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όχι, δεν είναι σύμφωνος με τις προδιαγραφές του βαρέος τύπου. Σύμφωνα με τον Πίνακα 8.2.1.β, ένας χαλύβδινος σωλήνας βαρέος τύπου με σπείρωμα, ονομαστικής διαμέτρου 1/2” (εξωτερική διάμετρος 21,3mm), πρέπει να έχει πάχος τοιχώματος 3,25mm. Ο συγκεκριμένος σωλήνας έχει πάχος μόλις 2,65mm, τιμή που αντιστοιχεί στον Πίνακα 8.2.1.α στον ημιβαρέος τύπου σωλήνα ίδιας ονομαστικής διαμέτρου. Επομένως, ο σωλήνας αυτός δεν πληροί τις προδιαγραφές του βαρέος τύπου — στην πραγματικότητα έχει το πάχος τοιχώματος ενός ημιβαρέος τύπου σωλήνα, που είναι ανεπαρκές για τη χρήση που δηλώνεται (βαρέος τύπου).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Απαιτούμενο πάχος για βαρέος τύπου 1/2'': 3,25mm· ο σωλήνας έχει 2,65mm (τιμή ημιβαρέος τύπου) — ΔΕΝ είναι σύμφωνος

Βασική διαφορά σύνδεσης με σπείρωμα και με συγκόλληση

Ερώτηση: Ποια είναι η βασική διαφορά στη σύνδεση χαλύβδινων σωλήνων με σπείρωμα και εκείνης με συγκόλληση;

Απάντηση:

• §8.2.2.β: «Στους σωλήνες κατασκευάζεται εξωτερικό κωνικό σπείρωμα ενώ στις μούφες... εσωτερικό σπείρωμα. Τα ειδικά εξαρτήματα μπορεί να είναι δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα, για να είναι δυνατή η λύση μιας σύνδεσης...» §8.2.2.γ: «Είναι η σταθερή σύνδεση δυο ή περισσότερων τεμαχίων με τη βοήθεια θερμότητας ή πίεσης και την προσθήκη κάποιου υλικού συγκόλλησης.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η βασική διαφορά είναι ότι η σύνδεση με σπείρωμα είναι λυόμενη σύνδεση, ενώ η σύνδεση με συγκόλληση είναι σταθερή (μόνιμη) σύνδεση. Στη σύνδεση με σπείρωμα, ο σωλήνας αποκτά εξωτερικό κωνικό σπείρωμα και τα ειδικά εξαρτήματα (μούφες, φλάντζες) εσωτερικό σπείρωμα· μπορούν μάλιστα να είναι δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα, ακριβώς για να είναι δυνατό να λυθεί η σύνδεση όποτε χρειαστεί. Στη σύνδεση με συγκόλληση, τα τεμάχια ενώνονται μόνιμα με τη βοήθεια θερμότητας ή πίεσης και προσθήκη υλικού συγκόλλησης (αυτογενής συγκόλληση με αέριο ή ηλεκτροσυγκόλληση), οπότε η σύνδεση δεν μπορεί να λυθεί χωρίς καταστροφή της — αν χρειαστεί επέμβαση, πρέπει να κοπεί ο σωλήνας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σπείρωμα → λυόμενη σύνδεση· συγκόλληση → σταθερή/μόνιμη σύνδεση

Επιλογή ηλεκτροδίου για ηλεκτροσυγκόλληση χαλύβδινων ελασμάτων 4mm

Ερώτηση: Προκειμένου να ηλεκτροσυγκολλήσουμε δυο χαλύβδινα ελάσματα, πάχους 4mm, τι ηλεκτρόδιο θα χρησιμοποιήσουμε;

Απάντηση:

• Πίνακας 8.2.2.α (Διάμετρος ηλεκτροδίου και ένταση συγκόλλησης — Χάλυβας): για πάχος ελάσματος 3-5mm αντιστοιχεί διάμετρος ηλεκτροδίου 3mm και ένταση ρεύματος 65-120 Αμπέρ.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για χαλύβδινα ελάσματα πάχους 4mm, σύμφωνα με τον Πίνακα 8.2.2.α, το πάχος αυτό εμπίπτει στο εύρος «3-5mm» της στήλης χάλυβα, στο οποίο αντιστοιχεί ηλεκτρόδιο διαμέτρου 3mm, με ένταση ρεύματος συγκόλλησης 65-120 Αμπέρ. Θα χρησιμοποιήσουμε επομένως ηλεκτρόδιο Ø3mm, ρυθμίζοντας το τροφοδοτικό σε ένταση μέσα σε αυτό το εύρος (π.χ. γύρω στα 90-100 A), ώστε να εξασφαλιστεί καλή τήξη του ηλεκτροδίου χωρίς «ψυχρή» (χαμηλή ένταση) ή «καμένη» με πόρους (υψηλή ένταση) συγκόλληση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Πάχος 4mm → εύρος 3-5mm του πίνακα → ηλεκτρόδιο Ø3mm, ένταση 65-120 A

Ένωση σωλήνων με λυόμενους συνδέσμους: πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα

Ερώτηση: Περιγράψτε την ένωση δυο σωλήνων με λυόμενους συνδέσμους. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου ένωσης των σωλήνων;

Απάντηση:

• §8.2.2.ε: «Οι συνδέσεις αυτές εφαρμόζονται όλο και πιο συχνά στα υδραυλικά δίκτυα, γιατί εξασφαλίζουν ευκαμψία στους σεισμούς και επιτρέπουν την ταχύτατη τροποποίηση των εγκαταστάσεων.» (σχήματα: λυόμενη σύνδεση σε δίκτυο ύδρευσης και σε δίκτυο πυρόσβεσης).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ένωση δύο σωλήνων με λυόμενους συνδέσμους γίνεται με ειδικό εξάρτημα σύνδεσης που σφίγγει τα δύο άκρα των σωλήνων μεταξύ τους (συνήθως με ελαστικούς δακτυλίους στεγανοποίησης και μηχανισμό σύσφιξης), χωρίς να απαιτείται θέρμανση, συγκόλληση ή κοπή σπειρώματος. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου, όπως αναφέρει το βιβλίο, είναι ότι εξασφαλίζει ευκαμψία στο δίκτυο κατά τη διάρκεια σεισμών (απορροφά μικρές σχετικές μετακινήσεις σωλήνων) και επιτρέπει την ταχύτατη τροποποίηση των εγκαταστάσεων (εύκολη προσθήκη, αφαίρεση ή αντικατάσταση τμήματος δικτύου χωρίς ειδικό εξοπλισμό συγκόλλησης). Ως μειονέκτημα, η στεγανότητα της σύνδεσης εξαρτάται αποκλειστικά από την καλή κατάσταση των ελαστικών δακτυλίων της (που μπορεί να φθαρούν ή να χαλαρώσουν με τον καιρό, σε αντίθεση με μια μόνιμη συγκόλληση), ενώ το κόστος του ειδικού λυόμενου εξαρτήματος ανά σημείο σύνδεσης είναι συνήθως υψηλότερο από μια απλή συγκόλληση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Λυόμενη σύνδεση με ειδικό εξάρτημα χωρίς συγκόλληση· πλεονεκτήματα: ευκαμψία σε σεισμούς, ταχεία τροποποίηση δικτύου· μειονέκτημα: εξάρτηση από τη στεγανότητα των δακτυλίων, υψηλότερο κόστος ανά σύνδεση

Επιλογή διαμέτρου σιδηροσωλήνα για μεταφορά 20.000 kcal/h

Ερώτηση: Για να μεταφέρουμε με σιδηροσωλήνα 20.000 kcal/h, τι διάμετρο θα επιλέξουμε καταρχήν;

Απάντηση:

• Πίνακας 8.2.3.α (Μεταφορά θερμικού φορτίου από σιδηροσωλήνες, για ταχύτητα νερού μέχρι 0,6 m/s): για ΔΤ=14°C, ο σωλήνας 1” μεταφέρει 8.500-18.000 kcal/h και ο 1 1/4” μεταφέρει 17.000-31.000 kcal/h· για ΔΤ=20°C, ο σωλήνας 1” μεταφέρει 12.000-25.000 kcal/h.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Καταρχήν, χωρίς να γνωρίζουμε ακόμη την ακριβή πτώση θερμοκρασίας ΔΤ στα θερμαντικά σώματα, χρησιμοποιούμε τον Πίνακα 8.2.3.α για μια πρώτη εκτίμηση: για τη συνηθέστερη περίπτωση ΔΤ=20°C, ο σιδηροσωλήνας διαμέτρου 1” καλύπτει εύρος φορτίου 12.000-25.000 kcal/h, στο οποίο εμπίπτουν τα 20.000 kcal/h — άρα επιλέγουμε καταρχήν σωλήνα 1”. Αν όμως το δίκτυο έχει τη μικρότερη τυπική πτώση θερμοκρασίας ΔΤ=14°C, τότε τα 20.000 kcal/h ξεπερνούν το ανώτατο όριο του σωλήνα 1” (8.500-18.000 kcal/h) και χρειάζεται η αμέσως μεγαλύτερη διάμετρος, δηλαδή σωλήνας 1 1/4” (εύρος 17.000-31.000 kcal/h). Συνεπώς, η τελική επιλογή διαμέτρου εξαρτάται από την πραγματική τιμή του ΔΤ του συγκεκριμένου δικτύου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Για ΔΤ=20°C αρκεί σωλήνας 1'' (12.000-25.000 kcal/h)· για ΔΤ=14°C χρειάζεται 1 1/4'' (17.000-31.000 kcal/h)

Απόσταση στηριγμάτων για αμόνωτο χαλυβδοσωλήνα 4''

Ερώτηση: Σε δίκτυο από αμόνωτους χαλυβδοσωλήνες, διαμέτρου 4‘‘, ανά πόσα μέτρα θα βάλουμε τα στηρίγματα;

Απάντηση:

• Πίνακας 8.2.4.α (Αποστάσεις στηριγμάτων για χαλύβδινους σωλήνες): για ονομαστική διάμετρο DN100 (4”), η απόσταση μεταξύ στηριγμάτων χωρίς μόνωση είναι 6,2m (με μόνωση 4,2m).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ονομαστική διάμετρος 4” αντιστοιχεί σε DN100. Σύμφωνα με τον Πίνακα 8.2.4.α, για χαλύβδινο σωλήνα DN100 χωρίς μόνωση (αμόνωτο), η απόσταση μεταξύ των στηριγμάτων είναι 6,2 μέτρα (ενώ αν ο ίδιος σωλήνας ήταν μονωμένος, η απόσταση θα ήταν μικρότερη, 4,2m). Θα τοποθετήσουμε δηλαδή στηρίγματα ανά 6,2m περίπου, φροντίζοντας επιπλέον να τοποθετήσουμε πρόσθετα στηρίγματα στις αλλαγές διεύθυνσης του δικτύου καθώς και στην αρχή και στο τέλος της γραμμής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• DN100 (4''), χωρίς μόνωση → στηρίγματα ανά 6,2m (με μόνωση θα ήταν 4,2m)

Πού δεν αποθηκεύονται χαλυβδοσωλήνες και πλαστικοί σωλήνες

Ερώτηση: Πού δεν πρέπει να αποθηκεύονται οι χαλυβδοσωλήνες και πού οι πλαστικοί σωλήνες;

Απάντηση:

• §8.2.5: «Μεγάλος εχθρός των σιδηροσωλήνων είναι η βροχή και η υγρασία. Η, έστω και προσωρινή, αποθήκευσή τους στο ύπαιθρο οδηγεί στα αποτελέσματα...» (κακή αποθήκευση/σκούριασμα). §8.4.4: «Οι υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου καταστρέφουν... τους πλαστικούς σωλήνες. Μπορεί μέσα σε λίγους μήνες... να χάσουν σημαντικό ποσοστό (μέχρι 50%) της αντοχής τους σε θραύση. Η αποθήκευση των πλαστικών σωλήνων πρέπει να γίνεται σε προστατευμένους από τις ακτίνες του ήλιου χώρους.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι χαλυβδοσωλήνες (σιδηροσωλήνες) δεν πρέπει να αποθηκεύονται στο ύπαιθρο, εκτεθειμένοι σε βροχή και υγρασία — αυτοί είναι ο μεγαλύτερος εχθρός τους, γιατί οδηγούν σε σκούριασμα/διάβρωση ακόμη και με σύντομη προσωρινή έκθεση. Οι πλαστικοί σωλήνες, αντίθετα, δεν πρέπει να αποθηκεύονται σε χώρους εκτεθειμένους στις υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου, γιατί ο ήλιος μπορεί να τους αφαιρέσει μέχρι και 50% της αντοχής τους σε θραύση μέσα σε λίγους μήνες· η σωστή αποθήκευσή τους πρέπει να γίνεται σε προστατευμένους από τον ήλιο χώρους (π.χ. σκεπασμένη αποθήκη).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Χαλυβδοσωλήνες: όχι σε βροχή/υγρασία (ύπαιθρο)· πλαστικοί σωλήνες: όχι σε ηλιακή ακτινοβολία

Επιλογή πλαστικού σωλήνα πίεσης 10 bar για παροχή 100 m³/h

Ερώτηση: Για την ύδρευση ενός χωριού απαιτούνται 100m3/h νερό. Τι πλαστικό σωλήνα, πίεσης 10 bar, θα επιλέξουμε;

Απάντηση:

• Πίνακας 8.6.4.α (Πλαστικοί σωλήνες ύδρευσης, στήλη 10 bar): Ø140mm/πάχος 6,7mm → παροχή 90 m3/h· Ø160mm/πάχος 7,7mm → παροχή 120 m3/h (παροχές για ταχύτητα νερού 2 m/s).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σύμφωνα με τον Πίνακα 8.6.4.α, στην κατηγορία πίεσης 10 bar ο πλαστικός σωλήνας εξωτερικής διαμέτρου 140mm (πάχος τοιχώματος 6,7mm) δίνει παροχή 90 m3/h, ενώ ο αμέσως μεγαλύτερος, διαμέτρου 160mm (πάχος 7,7mm), δίνει παροχή 120 m3/h. Επειδή η απαιτούμενη παροχή των 100 m3/h ξεπερνά τα 90 m3/h που αντιστοιχούν στα 140mm (θα σήμαινε ταχύτητα ροής πάνω από τα κανονικά 2 m/s του πίνακα, άρα περισσότερο θόρυβο, μεγαλύτερη πτώση πίεσης και φθορά), επιλέγουμε τον αμέσως μεγαλύτερο τυποποιημένο σωλήνα πίεσης 10 bar, δηλαδή διαμέτρου 160mm, ο οποίος καλύπτει άνετα τα 100 m3/h μέσα στο ονομαστικό του εύρος παροχής (έως 120 m3/h).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Απαιτούνται 100 m3/h· 140mm καλύπτει έως 90 m3/h (ανεπαρκές)· επιλέγεται 160mm/10 bar (έως 120 m3/h)

Παροχή σωλήνα DN100 για ταχύτητα 3 m/s

Ερώτηση: Πόση είναι η παροχή ενός σωλήνα διαμέτρου DN100, αν η ταχύτητα είναι 3m/s;

Απάντηση:

• Τύπος 8.8.α: Q = (3,14 × D² × υ) / 4. Πίνακας 8.8.α (Παροχή νερού σε σωλήνες): για DN100 και υ=3 m/s, η παροχή είναι 84 m3/h.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Εφαρμόζοντας τον τύπο Q = (3,14 × D² × υ) / 4 με D=0,1m (DN100=100mm) και υ=3 m/s, προκύπτει: Q = (3,14 × 0,1² × 3) / 4 = (3,14 × 0,01 × 3) / 4 = 0,0942 / 4 ≈ 0,0236 m3/s, δηλαδή περίπου 23,6 Lit/s ή, μετατρέποντας σε m3/h (×3600), περίπου 84,8 m3/h. Το αποτέλεσμα αυτό επιβεβαιώνεται και από τον Πίνακα 8.8.α, όπου για DN100 και ταχύτητα υ=3 m/s δίνεται απευθείας παροχή 84 m3/h. Άρα η παροχή του σωλήνα DN100 με ταχύτητα ροής 3 m/s είναι περίπου 84 m3/h.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Q=(3,14×D²×υ)/4 με D=0,1m, υ=3m/s ⇒ Q≈0,0236 m3/s ≈ 84 m3/h (επιβεβαιώνεται από τον Πίνακα 8.8.α)