Su ve atık su uygulamalarında neden vantuz kullanılmalıdır?

Tüm su ve atık su boru hatlarında hava mevcuttur. Bu nedenle, güvenli ve verimli bir çalışma için, havanın sürekli olarak çıkarılması gereklidir. Vantuzlar, boru hatlarında düzgün bir akışa ve bakım ve değiştirme maliyetlerinin azalmasına katkıda bulunur.

Tüm su temin sistemleri, suyu kaynağından varış noktasına ileten borulardan oluşur. Bu süreçte, boru hatlarında hapsolmuş hava cepleri oluşabilir. Hava ve atık gaz ceplerinin tespit edilmesi zordur ve boru sisteminin genel verimliliğini düşürür. Hava cepleri ayrıca koç darbesi sorunlarına, akışın tamamen durmasına, boru patlamalarına, sistem gürültüsüne ve boru korozyonuna neden olabilir. Boru hattındaki hava ayrıca kontrol vanalarının, sayaçların ve ekipmanın dengesiz çalışmasına neden olabilir. Bu nedenle, güvenli ve verimli bir işletme sağlamak için hava ve atık su gazlarını su sisteminden sürekli olarak çıkarmak çok önemlidir.

Boru hatlarında neden hava oluşur?

Çözünmüş hava tüm akışkan iletim sistemlerinde bulunur. Başlıca kaynaklar şunlardır:

Boru hattı tepe noktalarında hava cepleri bırakarak hattın eksik doldurulması
Basınç düştüğünde ve/veya sıcaklık yükseldiğinde sıvıdan salınan çözünmüş hava
Ek yerleri, kırılmalar/patlamalar ve aksesuarlardaki açıklıklardan sisteme emilen hava

Hava ve atık su gazı cebinin hacmi, özellikle hava ceplerinin doğal olarak toplandığı boru hattı zirvelerinde meydana gelen belirli bir büyüklüğe ulaşırsa, akışta bir kısıtlama meydana gelir ve bu da su akışının tamamen durmasını riskini doğuran gereksiz yük kaybına neden olur.

Boru hatlarında neden vakum oluşur?

Sistemde hava eksikliği nedeniyle borularda vakum oluşabilir ve vakum geri dönüşü olmayan ciddi sorunlara neden olabilir. Yönetilmeyen negatif basınçların aşağıdakilere neden olduğu kanıtlanmıştır:

Hatalı bağlantılar, boru ve aksesuarlardaki çatlaklar nedeniyle kirleticilerin, çamurun ve kirin emilmesine neden olan boru hattı hasarları
Boru duvarına etki eden pozitif ve negatif basınçlar nedeniyle boru hattının kullanım ömrünün kısalması. Bu işlem, malzemeyi yorarak sonunda boru çepherinin kırılmasına sebep olabilir. Bu, özellikle malzeme bozulmasının muhtemel olduğu eskiyen boru hatlarında önemlidir.
Aşırı durumlarda anında boru patlamasına da sebebiyet verebilir.

Su dağıtım sistemlerinde kirletici madde girişinin gerçekleşmesi için üç husus bir arada bulunmalıdır:

1) Dağıtım borusunun dışında bir kirletici kaynağının varlığı (örn. kirlenmiş yer altı suyu)
2) Sisteme giriş sağlayan bir yol (bozuk boru bağlantıları veya sızıntılar)
3) Bir itici güç (boru hattı içindeki negatif basınç)

Kirlenmeyi önlemenin bir çözümü buna sebep olan üç sorundan birini ortadan kaldırmaktır: itici güç. Vantuzlar, bunu başarmak için en verimli ve uygun maliyetli araçtır. Vantuz içeren bir sistem kurulduğunda, negatif basınç yönetilir ve denklemden çıkarılır, bu da eskiyen bir şebekenin bile topraktan kaynaklanan kirlenmeye karşı korunmasını sağlar.

Bu nedenle, basınçlı bir boru hattında vakum, boru hattında vantuz bulunmamasından, mevcut vantuzların verimsiz olmasından veya vantuzların bakım yapılmadığı için hidrolik koşullara tepki verememesinden kaynaklanabilir.

Vantuzlar genellikle şebekeden hava tahliyesi ile ilişkilendirilir ve bu nedenle genellikle hava tahliye valfleri olarak bilinir. Bununla birlikte, vakumu önlemek için sisteme hava verme işlevleri de aynı derecede önemli olduğundan, bu isim yanıltıcıdır.

Vantuzların işlevi

Vantuzlar, bir boru sisteminin doldurulması, boşaltılması ve çalıştırılması sırasında sıkışan hava ve atık su gazlarını serbest bırakmak için tasarlanmış hidromekanik cihazlardır.

Ayrıca, pozitif basıncı korumak için boşaltma sırasında hava girişini sağlarlar. Negatif basınç, borunun çökmesine ve şebekeye kirleticilerin girmesine neden olabilecek vakuma neden olduğundan buönemlidir.

Bu nedenle, vantuzlar, boru hatlarının patlaması, çökmesi ve kırılmasının ana nedenleri olan geçici basınçlardan ve boru hatlarında hapsolmuş havaya karşı koruma sağlar.

Vantuzlar doğru kullanıldığında şu faydaları sağlar:

Azaltılmış enerji tüketimi ve işletme maliyetleri
Azaltılmış basınç kaybı
Boru hattını doldururken daha az gecikme
Azaltılmış su darbesi riski
Debi ölçümünde azaltılmış arıza veya yanlışlıklar
Azaltılmış korozyon
En aza indirilen kontaminasyon riski
Azaltılmış boru patlaması ve çökme riski
Azaltılmış değiştirme maliyetleri
Artan şebeke ömrü nedeniyle azaltılmış amortisman
Daha düşük yük kaybı nedeniyle azaltılmış gerekli pompa kapasitesi

Üç ana tip vantuz

Su sistemlerine takılan üç tip vantuz vardır: otomatik vantuzlar, kinetik vantuzlar ve üç işlevli vantuzlar.

Otomatik vantuzlar, basınçlı bir hattan sürekli olarak nispeten küçük hacimlerde hava salar. Otomatik vantuzlar ayrıca küçük delikli vantuz ve basınçlı hava valfi olarak da bilinir.
Kinetik vantuzlar, bir boru hattını doldururken büyük hacimlerde havayı tahliye eder. Kinetik vantuzlar, hatlar boşaltıldığında veya basınç aniden atmosferik basıncın altına düştüğünde büyük hacimlerde havanın boru hattına alınmasını mümkün kılar. Kinetik vantuzlar ayrıca hava ve vakum valfi, büyük orifisli vantuz, vakum kesici, düşük basınçlı vantuz, hava tahliye valfi ve tek etkili vantuz olarak da bilinir.
Üç işlevli vantuzlar, otomatik ve kinetik vantuzların işlevini birleştirir. Otomatik hava boşaltma işlevi, sistem basınç altındayken biriken havayı serbest bırakır ve hava ve vakum işlevi, boru hatlarının doldurulması veya boşaltılması sırasında büyük hacimlerde havayı boşaltır veya içeriye alır. Üç işlevli vantuzlar ayrıca çift orifisli vantuz ve çift etkili vantuz olarak da bilinir.

Vantuzların boyutlandırılması ve konumu

Vantuzlar, debi, konum ve vantuz performansı dikkate alınarak belirli bir şebeke için özel olarak boyutlandırılır. Bu nedenle, vantuzun çapı, üzerine monte edildiği borunun çapına eşit değildir. Belirli bir proje için vantuzların boyutu ve konumu, doluluk oranı analizi, drenaj analizi, patlama analizi, su sütunu ayırma analizi ve enerji tasarrufu analizi gibi analizler sağlayan gelişmiş hesaplama programları aracılığıyla belirlenir.

Bir vantuzun birincil işlevi, istenmeyen hava ceplerini bir boru hattından çıkarmaktır. Ancak vantuzlar yalnızca doğru şekilde monte edildiğinde etkili bir şekilde çalışır. Vantuzun doğru yere yerleştirilmesi, su akış performansını önemli ölçüde artırabilir. Bu nedenle, boru hattının vakum koşullarına en duyarlı olduğu noktalara vantuz takılmalıdır. Genel olarak, bir vantuzun optimum konumu boru hattı en tepe noktasındadır ve vantuz her zaman dikey olarak monte edilmelidir.

Bir vantuzun montajından önce, vantuzun donmaya, kirlenmeye ve su basmasına karşı korunacağı şekilde yerleştirilmesine dikkat edilmelidir. Bakım, çalıştırma ve incelemeye izin vermek için hava valfine kolayca erişilebilir olmalıdır.

Önerilen vantuz yerleşimi

(Kaynak: 3. American Water Works Association, AWWA M11 "Steel Pipe: A Guide for Design & Installation"; 3rd ed., 1989, pp. 98 to 99.)

Yüksek noktalar: Üç işlevli vantuz
Uzun yatay hatlar: 380 metre ila 760 metre aralıklarla otomatik veya üç işlevli vantuz
Uzun inişler: 380 metre ila 760 metre aralıklarla üç işlevli vantuz
Uzun çıkışlar: 380 metre ila 760 metre aralıklarla kinetik vantuz
Yukarı yönlü eğimde azalma: kinetik vantuz
Aşağı yönlü eğimde artış: üç işlevli vantuz

Çok uzun yatay hatlarda, boru hattı boyunca dönüşümlü olarak otomatik vantuz ve üç işlevli vantuz kullanılmalıdır. Üç işlevli vantuzlar, boru hattı üzerinde ilave hava tahliye kapasitesi sağlamak için herhangi bir yerde otomatik veya kinetik vantuz yerine kullanılabilir.