Traducere din limba engleză
Cum se poate etanşa cu adevărat spațiul dintre ţeava dumneavoastră şi golul din peretele căminului, cuvei, bazinului sau planșeului din beton, în care tocmai a fost realizată o gaură pentru a face loc ţevii? Este o întrebare la care vom încerca să răspundem în aceste pagini. Vă prezentăm tehnologia disponibilă, dar și combinațiile de materiale speciale cu elemente de îmbinare mecanică, pentru a obține și menţine un montaj de diverse elemente pe termen lung și în condiții sigure de exploatare.
Dezvoltate iniţial pentru a etanșa şi amortiza vibraţia din furtunele hidraulice care erau montate în carcase din oţel, sistemele modulare mecanice sunt acum utilizate pentru a etanşa și pentru a proteja în mod permanent conductele care trec prin pereţi din beton, pardoseli, tavane și alte bariere. Acestea pot fi utilizate pentru a etanşa ţevile din fontă cenușie sau ductilă, pe bază de ciment, metal sau plastic, față de orificiile pe care le traversează, pentru țevi cu diametrul de până la 144 inch (3650 mm), asigurând o etanşare hidrostatică de pâna la 5 bari.
Aceste dispozitive sunt instalate în jurul circumferinţei externe a ţevii, operațiune care se realizează mai rapid şi mai eficient decât îmbinările realizate prin: stemuire cu câlţi și plumb, piese de etanșare prefabricate de tip A sau B, injecție cu mastic, sau burdufuri de protecţie (Figura 1).
Garniturile se extind atunci când șuruburile sunt strânse, rezultând umplerea spaţiului anular dintre ţeavă și gaura din perete, care poate fi carotată, turnată sau formată, care este definită ca fiind jumătatea diferenţei dintre diametrul intern al penetrării și diametrul extern al ţevii.
Dispozitivele mecanice modulare de etanșare constau dintr-o combinație de cinci componente: un element elastomeric de etanşare (za de etanșare), două plăci de presiune, și o combinaţie șurub / piuliţă. Elementul de etanşare (Figura 2) este, de obicei, realizat din monomer virgin de dienă propilenă etilenă (EPDM), un cauciuc sintetic cu o duritate specifică Shore A de 50 ± 5%.
Garniturile subţiri pentru țevi și conducte de perete sunt realizate din EPDM mai moale, cu o duritate Shore A de 40 ± 5%. Acest cauciuc de duritate mai redusă face posibilă o etanşare la un cuplu mai redus, evitând prin urmare deformarea unei conducte sau a unor țevi. Unele etanşări sunt realizate din cauciuc virgin nitrilic pentru rezistenţa la uleiuri, gazolină și solvenţi, precum și din cauciuc din silicon sintetic, pentru aplicaţii la temperaturi ridicate sau țevi de transport aburi.
Formula elastomerului și dimensiunile elementului de etanşare sunt concepute pentru a oferi o suprafață netedă, uniformă volumetric. Cauciucul virgin este utilizat pentru a se asigura că elementul de etanşare este vulcanizat în mod uniform într-o unitate solidă, dilatabilă.
Deoarece garniturile sunt livrate ca un lanț de zale, este obligatoriu ca duritatea acestor segmente să fie aproape identică, pentru aceleași tipodimensiuni, indiferent de șarja din care fac parte. De exemplu, dacă se combină elemente din lanțuri de etanşare diferite, care au valori diferite de duritate, atunci când sunt folosite la aceeaşi penetrare, chiar dacă acelaşi cuplu este aplicat fiecărei îmbinări, acestea nu se vor extinde în mod uniform, iar garniturile pot fi compromise.
Fiecare element de etanșare prezintă două găuri străpunse pentru șuruburile de strângere, câte una pe fiecare parte, de formă conică, astfel încât, în urma strângerii șurubului, cauciucul se comprimă pe șurub.
Un adaos turnat de asistare a compresiei pe fiecare parte a plăcii de presiune permite o sarcină mărită de comprimare, împiedicând pătrunderea lichidelor în cavitate, pentru un control optim al coroziunii (Figura 3).
Trebuie să observăm faptul că, volumul umărului sau grosimea cauciucului care înconjoară cavitatea orificiilor pentru bolţuri trebuie să fie astfel determinat, încât să prevină ruperea bolţului sau pierderea etanșeității în garnitură, atunci când este strâns.
Dispozitivele mecanice modulare utilizate aveau inițial plăci de presiune realizate dintr-o combinaţie între o placă de oţel și PVC (Figura 4).
Bolţul a fost filetat prin plăci de oţel iar cuplul aplicat și forțele au fost distribuite prin carcasa din PVC. În urma observațiilor făcute în timpul exploatării în domeniu, s-a stabilit că materialul din PVC nu era potrivit, acesta fiind supus fisurării, dar şi expus la contracţia remanentă din jurul porţiunii din oţel al plăcilor de presiune, care cauzează lărgirea garniturilor odată cu trecerea timpului.
Un studiu realizat cu metoda elementelor finite a sistemului, de către Universitatea din Michigan, a avut ca rezultat înlocuirea plăcilor de presiune din PVC cu inserție din oţel, cu plăci realizate din material compozit, pe bază de nailon armat. Prin injectarea cu nervuri turnate, plăcile de presiune reconcepute distribuie forțele mai uniform, oferind rezistenţă dielectrică mai mare şi rezistenţă îmbunătăţită la coroziune.
Combinaţiile Șurub / Piuliţă
Diferite combinaţii șurub / piuliţă au fost utilizate pentru dipozitivele modulare, de la strat suport din oţel carbon placat cu cadmiu, până la cele de astăzi, mai exotice, cu bicromat de zinc în doua straturi, conform ASTM B-663, sub un înveliş exterior de ungere specific pentru o rezistenţă superioară la coroziune. Pentru a testa rezistenţa coroziunii acestor combinaţii diverse, patru bolţuri au fost introduse în mod continuu în apa de la robinet timp de patru ani, rezultatele acestora fiind indicate în Figura 5.
Bolţul etichetat cu A este un oţel carbon placat cu cadmiu, B este un oţel carbon placat cu cadmiu cu un înveliş anti-coroziune, C este un oţel carbon placat cu dicromat de zinc din două părţi cu un înveliş organic rezistent la coroziune, iar D este un oţel inoxidabil de Tip 316. Observaţi rezistenţa crescândă împotriva coroziunii de la bolţul A, la bolţul D. În plus, garniturile modulare care utilizează bolţuri cu învelişuri organice rezistente la coroziune peste subînvelişuri din dicromat de zinc au fost supuse la 1.470 ore de pulverizare cu sare, conform ASTM B117-97 fără a demonstra o coroziune semnificativă.
Diferențele dintre diametrele bolţului și cavitatea bolţului sunt minime, astfel încât elementul de etanşare din cauciuc se extinde pentru a umple, cu precădere, spaţiul anular dintre ţeavă și gaura din perete, față de spaţiul dintre bolţ şi cavitatea bolţului. Bolţurile sunt lubrifiate, mai precis, cele realizate din oţel inoxidabil Tip 316, cu un lubrifiant pe bază de PTFE, pentru a preveni griparea în timpul strângerii. La majoritatea garniturilor modulare, piuliţa aplică cuplul pentru plăcile de presiune prin două planuri de distribuţie (Figura 6).
Garniturile mecanice modulare trebuie să fie instalate astfel încât să nu creeze o cale pentru lichide în timpul penetrării.
Aşa cum s-a observat, garniturile sunt furnizate în curele / lanțuri de elemente, având dimensiunile și numărul de îmbinări corespunzătoare pentru o aplicaţie specifică. Aceste curele sunt strânse pentru a fixa echipamentul, astfel încât acesta să ajungă la locul activităţii, fără piese lipsă. Cureaua care conţine îmbinările trebuie să fie slăbită astfel încât toate crăpăturile, zonele în care elementele de etanşare se îmbină, să fie închise (Figura 7).
În caz contrar, acestea pot crea o cale sau un spațiu pentru lichid prin garnitura însăşi.
Centrul orizontal al fiecărei plăci de presiune din garnitură trebuie să fie aliniat cu tangenta ţevii, astfel încât, cuplul din strângerea bolţului să fie distribuit uniform cu elementul de etanşare. Axa ţevii trebuie să fie paralelă cu axa penetrării și centrată în deschidere. Ţeava trebuie să fie sprijinită în mod adecvat la ambele capete, întrucât garniturile modulare nu sunt concepute pentru a sprijini greutatea ţevii.
După conectarea în jurul ţevii a lanțului de garnituri individuale, toate lungimile bolţurilor care ies din plăcile de presiune anterioare trebuie să aibă o lungime egală, astfel încât garnitura să fie strânsă uniform. Toate suprafeţele ţevilor şi a găurilor din perete trebuie să fie lipsite de murdărie, sufluri și resturi de turnare. Dacă se găsesc stropi de sudură pe amprenta garniturii, acestea trebuie îndepărtate la recomandările producătorului de ţevi, înainte de instalarea garniturii.
După introducerea garniturii în jurul ţevii, aparența de colier slăbit sau necircular este normală. Unii instalatori tind să desfacă ceea ce pare a fi o legătură suplimentară, astfel încât garnitura să alunece uşor în penetrare. Totuşi, ansamblurile de garnituri modulare sunt furnizate cu numărul corect de garnituri de dimensiuni corespunzătoare pentru penetrările în care acestea trebuie instalate. Demontarea îmbinărilor poate modifica relaţia volum/gol, afectând eficienţa garniturilor. La ţevile cu diametru mai redus, îmbinărilor pot fi întinse. În plus, plăcile de presiune trebuie să fie aliniate, astfel încât suprafeţele lor exterioare să fie toate în acelaşi plan vertical.
Formarea Găurii
În timp ce selectarea şi instalarea adecvată a garniturii sunt esenţiale, trebuie acordată atenţie și formării corecte a găurilor. Găurile prin pereţii din beton turnat pot fi carotate sau formate cu piese de trecere încastrate din oţel, ciment aramat cu fibre, sau materiale termoplastice. Dacă sunt carotate, nu trebuie să existe defecte de turnare, segregări, sufluri înainte de instalarea garniturii, iar penetrarea nu trebuie să prezinte praf și murdărie. Garnitura modulară poate fi instalată direct în gaura carotată. Pentru eliminarea defectelor mici din beton, se poate aplica un strat de rășini epoxidice de corecție și îmbunătățire a suprafeței de contact.
Dacă gaura este formată cu o piesă de încastrare din oţel, diametrul extern al manşonului trebuie să fie prevăzut cu un guler/flanșă de 50 mm în jurul întregii circumferinţe, pentru ancorarea acestuia în peretele de beton și pentru a evita migrarea apei în jurul manşonului. Acest guler trebuie să fie sudat continuu pe ambele părţi pentru a se asigura că apa nu se va scurge pe sub acesta, iar manşonul din perete trebuie să fie circular, curat şi fără zgură de sudură.
Piesele de încastrare din beton armat cu fibre sunt perfect compatibile chimic cu betonul, și prezintă pe suprafața externă, canale de încastare și bariere hidraulice pentru o aderență mai bună. Gama de diametre interioare este cuprinsă între 80 – 1200 mm, cu lungimi de la 200 mm până la 1200 mm. Aceste piese de încastrare sunt testate la 5 bar presiune diferențială.
Piesele de încastrare din PVC au suprafeţe texturate pentru a adera mai bine la beton. Aceste manşoane trebuie să fie capabile să suporte forţele pe care betonul turnat le exercită asupra acestora, fără devieri. Consolidarea adaosurilor turnate şi a capetelor care se fixează în manşoane ajută la poziţionarea acestora și menţinerea concentricităţii lor (Figura 10).
Este importantă menţinerea unei forţe egale în jurul conductelor, pe măsură ce garniturile sunt strânse. Garniturile trebuie să fie strânse în sens orar, şi niciun șurub nu trebuie să fie strâns mai mult de două rotații, pe durata fiecărei treceri succesive.
Garnitura este dimensionată în mod corect dacă diametrele minime și maxime ale ţevii se află în intervalul de dimensiune publicat. Dacă garnitura nu este dimensionată în mod corect, va avea tendinţa de a aluneca și de a ieşi, în cele din urmă, din penetrare.
Toate garniturile modulare permit deviații unghiulare, care variază în funcție de relaţia dintre dimensiunea spaţiului anular care trebuie umplut și plaja de dimensiune a garniturii. Cu cât spaţiul unghiular este mai aproape de mijlocul acestui interval şi cu cât garnitura este mai groasă, cu atât alinierea incorectă poate fi mai uşor de tolerat. Dacă alinierea incorectă a conductelor printr-un perete este un factor determinat din proiectare, trebuie să se ia în considerare manşoanele supradimensionate sau carotarea unor găuri care pot accepta garnituri mai mari. Garniturile modulare pot oferi, de asemenea, un minim de amortizare a vibraţiilor, dacă mişcarea minimă și maximă a conductei se încadrează în intervalul acestora.
Elementele de etanşare EPDM utilizate în aplicaţiile de încălzire, aerisire și aer condiţionat acceptă un set de comprimare de aproximativ 15% din intervalul lor extins (pe baza supunerii la o temperatură de 158oF / 70oC timp de 22 de ore).
Cu cât garnitura este mai mică, cu atât intervalul de extindere este mai redus, limitând posibilitatea de reutilizare.
Garniturile mecanice modulare au evoluat în mod substanţial, de când au fost dezvoltate prima dată acum 45 de ani. Printre instrumentele oferite, putem menționa un program de alegere și calcul, aflat pe site-ul producătorului, pentru a identifica tipul de garnitură și numărul de elemente care vor oferi soluția optimă de etanşare, și inclusiv pentru amortizarea vibraţiilor pentru o anumită penetrare. Bolţurile și plăcile de presiune au fost standardizate cu bolţuri pentru garnituri mai mici, modificate din cap hexagonal în cap Allen, pentru a facilita instalarea în spaţii unghiulare mai mici. În plus, plăcile de presiune au fost reconcepute pentru a oferi cu 15% mai multă rezistenţă (Figura 11).
Garniturile mecanice modulare instalate și concepute în mod adecvat oferă una dintre metodele cele mai eficiente din punct de vedere al siguranței în exploatare, costului și fiabilității, pentru etanşarea ţevilor şi conductelor la trecerea prin pereții căminelor, stațiilor de pompare, bazinelor din stațiile de epurare sau planșeelor din beton. Există numeroşi furnizori pentru aceste garnituri, unii dintre aceştia continuând să utilizeze tehnologia care datează din anii 1980.
În cele din urmă, va fi responsabilitatea specialistului alegerea materialelor care corespund cel mai bine penetrărilor de țevi și conducte, precum și selectarea garniturii care respectă cerinţele unui proiect specific.