Lovitura hidraulică - ce este și ce probleme poate provoca?

2 Views Posted on: 2026-10-12
 

Lovitura hidraulică este un fenomen care poate apărea în instalațiile de apă, de încălzire, de răcire și în multe instalații industriale. Apare atunci când viteza de curgere a lichidului se schimbă brusc, iar efectul poate fi o bătaie puternică și caracteristică în conducte, vibrații sau un vârf de presiune - de aceea fenomenul este numit și "ciocan hidraulic" sau "lovitură de berbec".

Este o problemă care nu ar trebui ignorată, mai ales dacă se repetă. O lovitură hidraulică puternică sau frecventă poate solicita suplimentar conductele, vanele, pompele, garniturile, îmbinările și alte componente ale instalației, iar în anumite condiții poate reprezenta o amenințare și pentru schimbătoarele de căldură cu plăci.

În acest articol explicăm ce este lovitura hidraulică, care sunt principalele ei cauze și simptome, ce daune poate provoca și cum se poate reduce riscul apariției ei.

Ce este lovitura hidraulică sau ciocanul hidraulic?

Lovitura hidraulică, numită și ciocan hidraulic, este o schimbare bruscă de presiune cauzată de o modificare rapidă a vitezei de curgere a lichidului printr-o conductă.

Cel mai simplu exemplu este închiderea bruscă a unei vane care reglează debitul. Apa în mișcare are o anumită viteză și energie. Dacă curgerea ei se oprește brusc, prin instalație se propagă o undă de presiune. Astfel de vârfuri de presiune nu sunt desigur de dorit și nu contribuie cu nimic la durabilitatea, în special, a unor componente ale instalațiilor de încălzire.

Unda se poate reflecta de la vane, coturi, pompe și schimbătoare de căldură. Ca rezultat, presiunea momentană în unele secțiuni ale instalației poate diferi semnificativ de presiunea normală de lucru.

Lovitura hidraulică nu înseamnă întotdeauna doar o creștere a presiunii. În anumite condiții, în unele părți ale instalației pot apărea și scăderi bruște de presiune. Din punct de vedere tehnic avem, deci, de-a face cu un fenomen dinamic, nu simplu cu o creștere constantă a presiunii.

Cum apare lovitura hidraulică într-o instalație?

Lovitura hidraulică apare cel mai frecvent atunci când un curent de lichid în mișcare este oprit brusc sau viteza lui se schimbă rapid. Un caz tipic este închiderea rapidă a unei vane. Dacă prin conductă circulă un volum mare de apă și vana se închide foarte rapid, energia apei în mișcare generează o undă de presiune.

Un efect similar poate apărea atunci când o pompă de circulație se oprește brusc sau pornește, mai ales atunci când pompa este semnificativ supradimensionată în raport cu necesitățile instalației. Cauzele pot fi legate de automatizare, o defecțiune sau o întrerupere a alimentării cu energie electrică.

Intensitatea loviturii hidraulice depinde de mai mulți factori: viteza de curgere, lungimea conductei, diametrul conductei, proprietățile lichidului și viteza cu care se închid vanele.

În instalațiile extinse, cu trasee lungi de conducte, efectele oprii bruște a unei mase mari de lichid în mișcare pot fi deosebit de vizibile.

Ciocanul hidraulic în instalații cu motoare sau compresoare și schimbătorul de căldură

Lovitura hidraulică poate apărea și în instalații cu motoare, compresoare sau alte echipamente a căror pornire sau oprire modifică condițiile de curgere. Acest lucru este deosebit de important atunci când în instalație este prezent un schimbător de căldură cu plăci, de exemplu la răcirea uleiului hidraulic. Funcționarea compresoarelor sau a motoarelor are un mod caracteristic care înseamnă întotdeauna un risc mult mai mare de apariție a loviturilor hidraulice decât în instalațiile de încălzire tradiționale. Ca rezultat, rata de defectare a schimbătoarelor de căldură în astfel de instalații este mai mare, iar o parte dintre producători - inclusiv Nordic Tec - nu acordă garanție pentru schimbătoarele care funcționează împreună cu un motor sau un compresor.

Problema nu este întotdeauna direct legată de depășirea presiunii de lucru a schimbătorului. Schimbătoarele lipite nu ar trebui expuse la schimbări bruște de presiune, deoarece acest lucru este distructiv pentru ele.

Presiunea nominală din timpul funcționării normale nu oferă o imagine completă. Un impuls de presiune momentan, în timpul unei lovituri hidraulice, poate fi prea scurt pentru a fi înregistrat de un manometru standard. Pentru un schimbător de căldură, schimbările dinamice din timpul pornirii, opririi sau modificării modului de funcționare contează la fel de mult ca presiunea de lucru staționară.

În instalațiile cu motoare, pompe sau compresoare, obiectivul ar trebui să fie realizarea unor schimbări line ale debitului. O comandă corespunzătoare, o automatizare adecvată, vanele potrivite și, atunci când proiectul o impune, dispozitivele de amortizare pot limita vârfurile de presiune și pot proteja schimbătorul de căldură cu plăci și celelalte componente.

Cele mai frecvente cauze ale loviturii hidraulice

Lovitura hidraulică poate avea multe cauze. O parte dintre ele sunt legate de un proiect incorect al instalației, în timp ce altele rezultă din modul de comandă a echipamentelor.

Printre cele mai frecvente cauze ale loviturii hidraulice se numără:

  • închiderea prea rapidă a vanelor,
  • deschiderea brusc a vanelor,
  • oprirea bruscă a pompei de circulație,
  • pornirea prea rapidă a pompei, mai ales dacă pompa este supradimensionată,
  • întreruperea de urgență a alimentării pompei, la fel ca mai sus, mai ales dacă aceasta este supradimensionată,
  • viteza prea mare de curgere a lichidului,
  • diametrul incorect al conductelor,
  • acționarea rapidă a electrovanelor,
  • funcționarea incorectă a vanelor de sens unic (clapete de retur),
  • automatizarea proiectată incorect,
  • dezaerarea incorectă a instalației.

Eventuale simptome ale loviturilor hidraulice?

Despre apariția loviturilor hidraulice pot mărturisi și:

  • vibrațiile conductelor,
  • deplasarea conductelor fixate incorect,
  • zguduirea instalației,
  • sunete neobișnuite provenind de la vane,
  • vibrațiile pompelor,
  • desprinderea periodică a îmbinărilor (pierderea etanșeității),
  • deteriorarea frecventă a garniturilor sau a armăturii.

Lovitura hidraulică și schimbătorul cu plăci

Lovitura hidraulică poate afecta și schimbătoarele de căldură, în special schimbătoarele de căldură cu plăci lipite (BPHE, Brazed Plate Heat Exchanger). Acestea sunt frecvent întâlnite în instalațiile de încălzire, de răcire și în instalațiile de proces.

Un schimbător cu plăci are canale interne prin care circulă mediile care fac schimb de căldură. Acesta ar trebui să funcționeze întotdeauna în limitele de presiune și temperatură specificate pentru modelul respectiv.

Problema este că presiunea se poate schimba într-un interval de timp foarte scurt în timpul unei lovituri hidraulice. Un manometru standard, care arată presiunea normală de lucru, poate să nu înregistreze un impuls de presiune de scurtă durată.

Faptul că se cunoaște că o instalație funcționează de obicei la câțiva bari nu oferă o imagine completă a solicitărilor dinamice la care este supus schimbătorul.

Vârfurile de presiune repetate în mod regulat pot provoca solicitări suplimentare asupra schimbătorului și a racordurilor acestuia. La proiectarea unei instalații cu un schimbător cu plăci, proiectanții ar trebui să țină cont de modul de funcționare a pompelor, vanelor și automatizării, nu doar de parametrii nominali.

Poate lovitura hidraulică să deterioreze un schimbător de căldură cu plăci?

Un vârf de presiune suficient de mare poate reprezenta o amenințare pentru un schimbător cu plăci, dar o singură bătaie nu va cauza neapărat o defecțiune.

Factorii esențiali sunt presiunea instantanee reală, construcția schimbătorului și limitele sale nominale, temperatura mediului și frecvența cu care apare lovitura hidraulică. De asemenea, este important dacă schimbătorul a fost construit pentru instalații solicitante, cu vârfuri frecvente. Niciun schimbător nu este complet imun la acest fenomen. Schimbătoarele pentru gaze refrigerante sunt mai rezistente datorită rolului lor specific.

Instalațiile cu o vană cu acțiune foarte rapidă, amplasată în apropierea schimbătorului, necesită o atenție deosebită, pentru că întreruperea brusc a curgerii poate crea o undă de presiune care afectează unitatea.

Pornirea sau oprirea brusc a pompelor prezintă un risc similar.

Lovitura hidraulică în instalația de încălzire centrală

Lovitura hidraulică poate apărea și în instalația de încălzire centrală. Circuitul de încălzire centrală conține pompe, vane de reglare, vane de sens unic, capete termostatice, actuatoare și alte componente care influențează curgerea mediului de încălzire.

Dacă debitul se schimbă prea rapid, pot apărea modificări de presiune nefavorabile.

Acest lucru se poate întâmpla, de exemplu, după închiderea rapidă a unei vane de zonă sau atunci când pompa de circulație se oprește brusc.

Într-o instalație de încălzire centrală cu un schimbător cu plăci, trebuie avute în vedere ambele laturi ale schimbătorului. Fiecare circuit reprezintă un sistem hidraulic separat, cu propria pompă, vane, dispozitive de siguranță și automatizare.

Efectele nu sunt întotdeauna distructive, dar pot fi foarte deranjante. Lovitura hidraulică poate să nu deterioreze direct produsele, dar poate provoca scurgeri la îmbinările filetate din grupurile de pompare, cuplajele hidraulice și distribuitoarele pentru încălzire în pardoseală. Vanele mici, debitmetrele cu flotor, fitingurile și supapele de aerisire sunt toate expuse unor scurgeri minore, care rareori sunt critice, dar care sunt deranjante.

Lovitura hidraulică în instalația de apă

Lovitura hidraulică este frecvent asociată cu rețelele de alimentare cu apă potabilă. Zgomotul caracteristic de bătaie se poate auzi uneori după închiderea rapidă a unui robinet sau la acționarea unei electrovane.

Problema este probabil mai vizibilă în instalațiile cu o presiune relativ mare și cu o viteză mare de curgere a apei.

Vanele cu acțiune rapidă, cum sunt cele din dispozitivele automatizate, pot opri curgerea mult mai brusc decât o vană acționată manual.

Dacă fenomenul se repetă, verificați presiunea din instalație, diametrele conductelor, modul de fixare al conductelor și starea armăturii.

Cum se poate preveni lovitura hidraulică?

Reducerea loviturii hidraulice înseamnă, în principal, limitarea bruscheții cu care se schimbă debitul. Dacă lichidul este accelerat și încetinit gradual, modificările de presiune pot fi mult mai line.

În funcție de tipul instalației, se pot aplica mai multe soluții.

Comanda corespunzătoare a pompei este una dintre aceste soluții. Un convertizor de frecvență poate, în multe instalații, să crească și să reducă gradual viteza pompei, în loc să comute brusc între funcționarea la capacitate maximă și oprire.

Timpul de închidere al vanelor are și el importanță. În instalațiile cu debite mari este necesară o atenție deosebită la vanele și electrovanele care întrerup curgerea foarte rapid.

În funcție de caracteristicile instalației, pot ajuta dispozitivele care absorb o parte din energia generată de schimbările de debit. Exemple includ vasele de expansiune cu membrană dimensionate corespunzător, acumulatoarele hidraulice și amortizoarele de lovituri hidraulice.

Dimensionarea corectă a diametrelor conductelor și limitarea vitezei excesive de curgere sunt, de asemenea, foarte importante.

Cum se protejează schimbătorul de căldură împotriva loviturii hidraulice?

Protejarea unui schimbător de căldură cu plăci împotriva loviturii hidraulice nu ar trebui să se bazeze doar pe alegerea unei unități cu o presiune nominală de lucru ridicată.

Ar trebui analizat întregul sistem din jurul schimbătorului. Factorii relevanți includ amplasarea pompei, a vanelor de izolare, a vanelor de sens unic, a vanelor de reglare, a vasului de expansiune și a altor dispozitive de siguranță.

Modul în care pompa este pornită și oprită, precum și viteza cu care acționează vanele automate, contează de asemenea.

Un schimbător cu o presiune nominală mai mare poate adăuga o marjă de siguranță în cazul apariției loviturii hidraulice, dar nu rezolvă cauza problemei. Primul pas este identificarea sursei schimbărilor bruște de debit și reducerea intensității lor.

Conductele racordate la schimbător trebuie fixate corespunzător. Greutatea conductelor, vibrațiile acestora și tensiunile cauzate de o instalare defectuoasă nu ar trebui transmise direct la racordurile schimbătorului.

Apare ciocanul hidraulic doar în instalațiile cu apă?

Termenul "ciocan hidraulic" (lovitură hidraulică) ar putea să sugereze că fenomenul afectează doar instalațiile cu apă. În practică, schimbările bruște de debit și undele de presiune generate de acestea pot apărea și în instalațiile care transportă alte lichide.

Lovitura hidraulică poate apărea, prin urmare, în instalațiile de încălzire, de răcire, de proces și industriale.

Acest lucru se aplică și sistemelor în care mediul de lucru este un amestec de apă și glicol. Proprietățile fizice ale lichidului influențează comportamentul hidraulic al instalației, așa că proiectarea acesteia ar trebui făcută în funcție de lichidul utilizat efectiv și de intervalul de temperatură de funcționare.

Cum se elimină lovitura hidraulică?

Nu există o metodă universală care să elimine orice lovitură hidraulică. Mai întâi trebuie stabilită cauza acesteia.

Dacă problema apare după oprirea pompei, trebuie verificată comanda pompei. Dacă apare la închiderea unei anumite vane, trebuie examinată viteza de acționare și parametrii de curgere ai acesteia.

Soluția poate include: schimbarea comenzii pompei, utilizarea unei vane cu acțiune mai lentă, corectarea parametrilor de curgere, modificarea diametrului conductelor sau utilizarea unui amortizor.

În instalațiile mai mari și mai complexe, un diagnostic corect poate necesita efectuarea unor măsurători dinamice de presiune.

Lovitura hidraulică - rezumat

Lovitura hidraulică este o schimbare bruscă de presiune cauzată de o modificare rapidă a vitezei de curgere a lichidului. Un simptom tipic este o bătaie puternică, dar poate provoca și vibrații ale conductelor, solicitarea armăturii și probleme la nivelul echipamentelor.

Cele mai frecvente cauze sunt închiderea rapidă a vanelor, oprirea bruscă a pompei și o viteză de curgere prea mare.

Fenomenul poate afecta și schimbătoarele de căldură cu plăci. Un vârf de presiune de scurtă durată poate depăși semnificativ presiunea de lucru, așa că schimbătorul ar trebui ales și montat într-o instalație proiectată corect.

O bătaie care se repetă în mod regulat la închiderea vanelor sau la oprirea pompelor necesită identificarea sursei problemei. Eliminarea cauzei reduce solicitarea conductelor, pompelor, vanelor, schimbătoarelor și a celorlalte componente ale instalației.

BLOG:

 
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele, Cazane de încălzire centrală și tot ce ține de ele, Altele

Related posts

Subdimensionarea schimbătorului de căldură – ce înseamnă în practică?
Subdimensionarea schimbătorului de căldură – ce înseamnă în practică?
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele
2025-02-15
519 views
Ce înseamnă subdimensionarea schimbătorului de căldură și ce impact are asupra instalației mele? Este un fenomen...
Citește mai mult
Supra-dimensionarea schimbătorului de căldură – la ce folosește?
Supra-dimensionarea schimbătorului de căldură – la ce folosește?
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele
2025-02-15
937 views
Mulți consideră că un schimbător de căldură bine dimensionat este cel supra-dimensionat, adică unul cu o rezervă de...
Citește mai mult
Izolația termică a schimbătorului de căldură cu plăci – este necesară? Schimbă cu adevărat ceva?
Izolația termică a schimbătorului de căldură cu plăci – este necesară? Schimbă cu adevărat ceva?
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele
2025-02-15
480 views
O scurtă analiză a problemei – merită să plătești în plus pentru izolația schimbătorului de căldură?
Citește mai mult
Ce schimbător de căldură pentru piscină?
Ce schimbător de căldură pentru piscină?
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele, Încălzirea piscinei și schimbătoarele de căldură pentru piscină
2025-02-15
898 views
Ce tip de schimbător de căldură poate fi utilizat pentru piscină? Ce putere ar trebui să aibă schimbătorul de căldură...
Citește mai mult
Cum să alegi un schimbător de căldură pentru un cazan pe gaz?
Cum să alegi un schimbător de căldură pentru un cazan pe gaz?
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele, Cazane de încălzire centrală și tot ce ține de ele
2025-02-15
487 views
Ai nevoie să conectezi un sistem închis cu un sistem deschis? Instalezi un cazan pe gaz, dar nu vrei încă să renunți...
Citește mai mult
Conectarea schimbătorului de căldură Nordic Tec. Se pot inversa direcțiile de curgere indicate pe plăcuța de identificare?
Conectarea schimbătorului de căldură Nordic Tec. Se pot inversa direcțiile de curgere indicate pe plăcuța de identificare?
Posted in: Schimbătoare de căldură și tot ce este legat de ele
2025-02-15
547 views
Majoritatea oamenilor știu că schimbătoarele de căldură cu plăci sunt conectate în contracurent, dar este posibil să...
Citește mai mult