هدف کلی از مجرا یا کانال، ارائه واضح مسیر محافظت شده برای کابل یا برای مجراهای کوچک تر است، که بعضا به آن ها انتقال دهنده داخلی گفته می شود. پیشرفت در فن آوری های کابل و هم چنین هزینه تعمیر مواد حساس کابل مانند کابل فیبر نوری، باعث ترجیح کانال محافظ نسبت به دفن مستقیم شده است.
مجرای پلی اتیلن (PE) یک محافظت مکانیکی برای مواد کابل شکننده مانند کابل های فیبر نوری و کواکسیال فراهم می کند، هم چنین از رطوبت یا مواد شیمیایی و حتی در بعضی موارد حیوانات، محافظت می نماید.
علاوه بر این، مسیر دائمی ارائه شده توسط مجرا، پروژه های جایگزینی یا نصب های بعدی کابل یا کانال اضافی را تسهیل می کند.
مجرای دفن شده از کاشی های قهوه ای مایل به قرمز، بتن ریخته گری و ترانزیت به پلاستیک در دهه 1960 استنساج شد. در اصل از PVC استفاده می شود اما در نهایت، PE به دلیل داشتن مزایای مشخص در گزینه های نصب، تطبیق پذیری و مقاومت، به عنوان ماده انتخابی ظاهر شده است.
مجرای PE را می توان با روش های مختلفی از جمله حفره باز، کندن مداوم، حفاری جهت دار در زیر زمین نصب کرد. هم چنین انعطاف پذیری و در دسترس بودن آن در طول های پیوسته، نصب در مجراها یا مجاری موجود را به عنوان هادی داخلی تسهیل می کند. به علاوه مجرای PE گزینه های بالای زیرزمینی یا هوایی را فراهم می کند.
مشخصات کانال
مشخصات زیر توسط صنعت برای تولید مجرا و محل عبور سیم برق در ساختمان استفاده شده است:
- مجراهای های مخابراتی- مشخصات استاندارد ASTM F2160 برای لوله پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) با دیواره جامد بر اساس قطر خارجی کنترل شده (OD)
- مجرای سیم برق- مشخصات استاندارد ASTM F2160 برای لوله پلی اتیلن با چگالی بالا (PE) بر اساس قطر خارجی کنترل شده (OD)
- کانال پلاستیکی برق پلی اتیلن سازگار با دیوار صاف NEMA TC7
- مجرای سیم برق الکتریکی- مجرای PE و مجرای PVC صلب UL 651A نوع EB و A
- مجرای PE طول پیوسته UL 651B
- محل عبور سیم برق فرضی- محل عبور سیم برق فیبر نوری UL2024
برنامه های کاربردی
مجرای PE به دو صنعت اصلی خدمت می کند: ارتباطات (تلفن، CATV، انتقال داده) و برق (انتقال نیرو)
در صنعت ارتباطات، ظهور کابل فیبر نوری به دلیل ظرفیت انتقال داده به طور قابل توجهی، به ویژه به دلیل انفجار اینترنت تاثیر فوق العاده ای داشته است. در سرویس ارتباطات از راه دور (تلفن، انتقال داده) از کابل فیبر نوری به همراه کابل مسی سنتی استفاده می شود. در سرویس تلویزیون کابلی (CATV)، فیبر نوری علاوه بر کابل هم محور در حال رشد است. این پیشرفت به سمت کابل فیبر نوری نیاز به محافظت را بسیار حیاتی کرده است، زیرا این مواد به رطوبت و تنش مکانیکی بسیار حساس هستند. خسارت از نظر قطع خدمات و هزینه تعویض می تواند بسیار گران باشد. هم چنین این کابل ها در مسیرهای طولانی و مداوم نصب می شوند که نیاز به یک مسیر روشن و محافظت شده و هم چنین یک سیستم بدون نشت برای تاسیسات با کمک هوا دارند. علاوه بر فیبر نوری، کابل های کواکسیال نیز بهبودهایی را در افزایش پهنای باند مشاهده کرده اند و این مواد را از نظر مکانیکی حساس تر می کنند.
در صنعت برق، یک نیاز اساسی حفظ خدمات بدون وقفه است. زیرا مصرف کنندگان و مشاغل تحمل کم تری در برابر قطع برق نسبت به قطع خدمات تلفن یا CATV دارند. اگرچه بسیاری از سیستم های کابل برق دفن شده مستقیم برای عمر 30 یا 40 ساله طراحی شده اند، اما در معرض تاثیرات خارجی مانند برخورد سنگ هستند و اغلب به تعمیرات مکرر نیاز دارند.
مجرا در این برنامه ها به علت بهبود حفاظت، نسبت به دفن مستقیم بیش تر مورد توجه قرار گرفته است. اما باید مداوم باشد و عملیات تعمیر سریع را تسهیل کند. از مجرای PE برای حمل کابل های اولیه (پست به ترانسفورماتور) و ثانویه (ترانس به کاربر نهایی) استفاده می شود. برخی از این نصب ها حاوی فیبر نوری نیز هستند که در کنار کابل های برق قرار گرفته اند تا با سنسورهای کنترل بار واقع در شبکه ارتباط برقرار کنند.
مزایای لوله کشی (کانال کشی) PE
پلی اتیلن با چگالی بالا (PE) متداول ترین ماده PE برای مجرا است. مجرای PE مزایای خاصیت فیزیکی قابل توجهی نسبت به سایر مواد مجرا ارائه می دهد:
شکل پذیری
مجرای PE سخت، در برابر شکنندگی با افزایش سن یا هوای سرد بهتر مقاومت می کند.
مقاومت در برابر ضربه در دمای پایین
PE بهتر از هر ماده دیگری در برابر ضربه در دمای پایین مقاومت می کند. این با آزمایش ضربه بر روی مجرای PE در 4 درجه فارنهایت با سایر مواد در 73 درجه فارنهایت مقایسه شده است.
انعطاف پذیری دائمی
مجرای PE بدون شکستگی، حتی با افزایش میدان یا تغییر مکان در طیف وسیعی از دما خم پذیر است.
تطبیق پذیری دما
مجرای PE می تواند در محدوده دمای محیط 30 تا 180 درجه فارنهایت نصب شود. هادی های برق با درجه حرارت 90 درجه سانتی گراد و کابل ولتاژ متوسط با درجه حرارت 105 درجه سانتی گراد برای استفاده با مجرای PE، مجاز هستند.
نصب و راه اندازی
مجرای انعطاف پذیر PE می تواند به چند هزار فوت طول بدون نیاز به خم های ساخته شده، بپیچد و می تواند به راحتی در اطراف انسدادهای غیر منتظره (در زمین یا در مجراهای کوچک) حرکت کند.
تعداد اندکی اتصالات مورد نیاز را می توان با اطمینان از طریق چندین گزینه ایجاد کرد.
مجرای PE برای همه روش های نصب کانال و کابل، از جمله کندن، شیار کردن مستقیم و نصب در مسیرهای اصلی موجود (کشیدن مجرا، لغزش و ترکیدن لوله) مناسب است. کابل را می توان به طور مداوم در مجاری PE در فواصل زیاد و سرعت زیاد به علت ضریب اصطلاک کم آن کشید.
محصولات و لوازم جانبی ویژه PE نیز برای کاربردهای روی زمین یا کاربردهای هوایی موجود است.
امکانات
انواع مختلفی از محصولات مجرای PE برای کاربردهای خاص در دسترس است.
- برای نصب کارآمدتر، می توانید چندین کانال مختلف از ترکیبات و اندازه های مختلف رنگ/ راه راه را روی یک حلقه مشترک تحویل دهید.
- کابل در مجرا (CIC) از پیش نصب شده با قرار دادن یک مرحله ای هر دوکابل و کانال باعث صرفه جویی در وقت و کار می شود. یک پارچگی کابل در طی فرآیند نصب توسط کانال PE محافظت می شود. آزمایش قبل و بعد مجرا خارج شده از پیرامون کابل برای اطمینان از عدم افت عملکرد انجام می شود. کابل در کانال را می توان با فیبر، کواکسیال، جفت پیچ خورده و کابل های الکتریکی تهیه کرد.
- مجرای داخلی موج دار، سبک، انعطاف پذیر با ضریب اصطکاک کم است.
- مجرای آج دار (طولی یا مارپیچی) باعث کاهش اصطکاک در نصب کابل می شود.
- مجرای خود پشتیبانی شامل یک رشته معلق است که از قبل درون کانال برای ثبات بیش تر ابعاد و سهولت نصب در کارخانه هوایی تعبیه شده است.
استقرار کانال ها به صورت هوایی امکان محافظت بیش تر از کابل را فراهم می کند و امکان تعمیر کم تر کابل و گزینه های ارتقا ظرفیت را می دهد.
انتخاب مواد
از مزایای اصلی خاصیت فیزیکی مجرای PE انعطاف پذیری، شکل پذیری و مقاومت شیمیایی است. سایر خصوصیات فیزیکی که برای عملکرد مجرای PE مهم هستند مقاومت در برابر کشش و مقاومت در برابر ترک خوردگی است. با این حال، مهندس طراح یا تعیین کننده باید آگاه باشد که همه مواد PE در این مناطق عملکرد یکسانی ندارند و اطمینان از مطابقت مواد با تمام شرایط نصب و خدمات حیاتی است.
مشخصات فیزیکی
طبقه بندی سلول
طبقه بندی سلول (ASTM D 3350) یک “کد” عددی 6 رقمی است که سطح عملکرد ماده مجرای PE را در شش ویژگی اصلی فیزیکی توصیف می کند. این طبقه بندی 6 رقمی اغلب شامل یک پسوند تک حرف است که نمایانگر یک گروه تثبیت کننده رنگ یا UV است. این طبقه بندی سلولی در مشخصاتی استاندارد مانند ASTM F2160 برای مجرای پلی اتیلن (PE) با چگالی بالای دیواره جامد بر اساس قطر خارجی کنترل شده (OD) استفاده می شود. هر خاصیت به 4-6 محدوده عملکرد خاص تقسیم می شود.
چگالی
چگالی PE معمولا بیش ترین تاثیر را در بسیاری از خصوصیات فیزیکی دارد. به عنوان مثال، چگالی بالاتر باعث افزایش مقاومت کششی سختی می شود، در حالی که چگالی کم تر عموما مقاومت در برابر ضربه و انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ترک خوردگی را مورد توجه قرار می دهد. چگالی هم چنین بر ضریب اصطکاک (COF) نیز تاثیر می گذارد. چگالی بالاتر معمولا مربوط به COF پایین است. بنابراین برای تعادل بخشیدن به خصوصیات مورد نیاز برای یک کاربرد خاص، ممکن است درجه ای از سازش لازم باشد.
شاخص ذوب
شاخص ذوب (MI)، اندازه گیری خصوصیات جریان مذاب یک پلیمر (ASTM D1238)، به وزن مولکولی یا طول زنجیره های پلیمر منفرد مربوط است. به طور کلی، شاخص های ذوب پایین تر نشان دهنده وزن مولکولی بالاتر است در حالی که مقادیر بالاتر، وزن مولکولی کمتری را نشان می دهد. برای هر رزین PE معین، شاخص ذوب پایین تر (وزن مولکولی بالاتر) به طور معمول دارای خواص فیزیکی برتر خواهد بود.
ضریب خمش
ضریب خمش اندازه گیری سختی پلاستیک یا مقاومت آن در برابر خم شدن یا انحراف تحت بار اعمال شده است. در مجرای PE، این خصوصیات سختی به طور کلی بر توانایی تحمل بار، شعاع خمش و تمایل به بیضی شدن (در هنگام پیچش یا خم شدن) تاثیر می گذارد. هنگام تعیین ضخامت دیواره مناسب برای تاسیسات، باید ظرفیت خمشی در نظر گرفته شود.
مقاومت کششی/مقاومت بازده
مقاومت بازده کششی یا نقطه ای که تنش باعث تغییر شکل ماده به خارج از منطقه ی الاستیک خود می شود (تغییر شکل برگشت ناپذیر)، یک ویژگی مهم برای بسیاری از روش های نصب مجرا شامل کشیدن (به عنوان مثال حفاری جهت دار) است. مقاومت بازده می تواند میزان یا طول چنین تاسیساتی را محدود کند و در تعیین بارهای کششی مجاز اهمیت دارد. توجه به این نکته مهم است که هر دو مقاومت خمشی و کششی تحت تاثیر دما قرار می گیرند (هر دو با افزایش دما کاهش می یابند).
رشد ترک آهسته
ASTM D1693 مقاومت ترک خوردگی در برابر فشار محیطی (ESCR) یا ASTM F1473 پلی اتیلن کششی شکاف دار (PENT) می تواند خصوصیات رشد ترک آهسته را اندازه گیری کند. برای برنامه های مجرای PE، از ESCR استفاده می شود. به عنوان یکی از مهم ترین خواص موثر بر طول عمر مجرای PE، تنش های ناشی از خم شدن و برخورد سنگ می تواند باعث ترک خوردن و خرابی مواد مجرای نامرغوب شود، خصوصا در دماهای بالاتر. ESCR یک آزمایش آزمایشگاهی است که توانایی مواد در مقاومت در برابر ترک خوردگی را تحت این شرایط اندازه گیری می کند. همان طور که در بالا ذکر شده است، چگالی بالاتر به طور کلی روی ESCR تاثیر منفی دارد و به عنوان یک روش کلی، رزین های پایه با چگالی زیر 950/0 دارای خواص ESCR مناسب برای کاربردهای مجاری هستند.
طبقه بندی مقاومت هیدرواستاتیک
طبقه بندی مقاومت هیدرواستاتیک، مقاومت مواد در برابر خرابی تحت فشار داخلی را توصیف می کند. این ویژگی در درجه اول برای اول برای کاربردهای لوله کشی فشار استفاده می شود و برای مجرا مورد نیاز نیست. مواد مجرای PE با یک “0” (بدون فشار درجه بندی شده) در این گروه نشان داده می شود.
مقاومت شیمیایی
PE حتی در دماهای بالا در برابر طیف وسیعی از عوامل شیمیایی بسیار مقاوم است. با این حال هنگام نصب در محیط های بالقوه تهاجمی، کاربر باید به گزارش فنی PPI TR-19، لوله کشی ترموپلاستیک برای حمل و نقل مواد شیمیایی مراجعه کند، که داده های مقاومت شیمیایی برای PE را با طیف گسترده ای از مواد شیمیایی فراهم می کند.
مقاومت در برابر ضربه
مقاومت در برابر ضربه به توانایی لوله در جذب ضربه و مقاومت در برابر ترک خوردگی هنگام کار و نصب به ویژه در هوای سرد مربوط می شود.
یک مزیت PE نسبت به بسیاری از مواد دیگر قابلیت انعطاف پذیری آن در دمای پایین است. به عنوان مثال، دمای گذار شیشه PE (دمای زیر آن شکننده تر و شیشه ای است) کاملا کم تر از 0 درجه فارنهایت است تقریبا در 166- درجه فارنهایت (تقریبا 110- درجه سانتی گراد) در حالی که برای PVC بسیار بالاتر از دمای اتاق در حدود 176 درجه فارنهایت است.
مانند ESCR، مقاومت در برابر ضربه به شدت تحت تاثیر چگالی است، با چگالی کمتری که عموما از مقاومت در برابر ضربه بیش تری برخوردار است. چندین تست ضربه برای مواد وجود دارد مانند Izod یا Charpy، اما به طور کلی لوله و اتصالات تمام شده توسط یک تست ضربه وزنه سقوط چکش آزمایش می شوند (به عنوان مثال ASTM D2444) در دمای پایین، معمولا 4- درجه فارنهایت (20- درجه سانتی گراد). این آزمون که معمولا در تضمین کیفیت استفاده می شود، یک تست قبولی/ عدم قبولی است که در آن هر گونه ترک خوردگی یا شکستن، یک شکست محسوب می شود.
پایدارسازی
PE محافظت نشده، مانند تقریبا تمام پلیمرهای دیگر به دلیل قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرما، اکسیژن یا اشعه ماورائ بنفش (UV) در معرض تخریب قرار می گیرد، و در نتیجه باعث تردی و کاهش عمر مفید می شود.
برای جلوگیری از این اثرات مخرب، مواد مجرای PE معمولا با انواع افزودنی های تثبیت کننده، از اکسیدان ها گرفته تا تثبیت کننده های UV، برای حفظ عملکرد طولانی مدت مورد نیاز، فرموله می شوند.
صرف نظر از نوع محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مجرا باید به اندازه کافی در برابر حمله اشعه ماوراء بنفش محافظت شود تا در برابر شرایط طبیعی نگهداری و فواصل استفاده خاص مقاومت کند.
محافظت کافی از مجاری که برای نصب در زیر زمین انجام می شود، حفاظت حداقل یک ساله از ذخیره سازی در فضای باز را فراهم می کند. اگر زمان ذخیره سازی طولانی تر امکان پذیر باشد، کاربر ممکن است پایدارسازی اضافی را تعیین کند یا ترجیحا باید یک فضای ذخیره سازی تحت پوشش را فراهم کند. در غیر این صورت اگر مجرا بیش از یک سال در معرض اشعه ماوراء بنفش باشد باید آزمایش شود تا اطمینان حاصل شود که قبل از نصب، تمام نیازهای خاصیت فیزیکی (طبقه بندی سلولی، مقومت در برابر ضربه) را برآورده می کند.
متداول ترین روش برای محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش استفاده از کربن سیاه با حداقل بارگذاری 2 درصد است. برای قرار گرفتن در معرض هوای طولانی مدت در طرح های خود پشتیبان، به دلیل افزایش سطح تنش مکانیکی، کربن سیاه باید ریزتر پراکنده و تقسیم شود، دارای اندازه ذرات متوسط کم تر یا برابر با 20 نانومتر، مطابق با ASTM F 2160.
با این حال مواد غیر سیاه PE به تثبیت کننده های ویژه علاوه بر رنگدانه های طبیعی خود، به طور کلی مسدود کننده های UV یا تثبیت کننده های نوری آمین (HALS) نیز نیاز دارند.
مواد رنگی برای مجرا
مجرای PE در انواع رنگ های جامد و راه راه تولید می شوند، که به شما کمک می کند کانال را برای استفاده نهایی (مثلا کابل فیبر نوری، برق و …) یا مالک آن شناسایی کنید. در تعیین رنگ مجرا، راه راه یا مارک گذاری آن یا ترکیبی از آن، به دلایل ایمنی توصیه می شود از رنگ زرد استفاده نشود زیرا این رنگ برای کاربردهای گاز طبیعی است.
ملاحظات طراحی
کانال در مقابل لوله به طور کلی، کانال های پلاستیکی و لوله های پلاستیکی از نظر ساختار و ترکیب بسیار شبیه به یک دیگر هستند اما در کاربرد با هم متفاوت اند.
- کانال ها فشار داخلی طولانی مدت ندارند. نیروهای خارجی کنترل نشده اند؛ اگر هنگام نصب بیضی شکل باشد، ممکن است بهبود نیابد.
از هم گسیختگی فشار فشار طولانی مدت یک عامل نیست. (مبنای طراحی هیدرو استاتیک در انتخاب مواد، مورد نیاز نیست).
- شناسه کانال با اشتغال انتخاب می شود، جایی که مجوزهای داخلی بسیار مهم است. در حالی که برای برنامه های لوله کشی، ID بر اساس نیاز جریان حجمی است.
- مسیر نصب برای مجرا بسیار مهم است- شعاع انحنا، انحراف مسیر عمودی و افقی (لرزش) و تغییرات ارتفاع به طور قابل توجهی بر روی قرارگیری کابل تاثیر می گذارد.
ملاحظات ابعاد مجرا
تعیین ابعاد مجرا با بزرگ ترین کابل یا گروهی از کابل ها یا هادی های داخلی شروع می شود. از نظر عملکردی، انتخاب قطر را نمی توان به ملاحظات عمومی زیر تقسیم کرد:
1. قطر داخلی مجرا با قطر کابل و روش قرارگیری (فشار دادن یا فشار دادن به کمک هوا) تعیین می شود.
2. کشیدن کابل ها به داخل مجاری زیرزمینی نیاز به ترخیص کافی دارد و معمولا با طبقه بندی کابل ها به دو گروه تفکیک می شود : قدرت و کواکس (طول های کوتاه) و فیبر (طول های بلند). علاوه بر این پر کردن کانال برق توسط کد ملی الکتریکی کنترل می شود، در حالی که کابل های الکتریک یا فیبر نوری نوری، این گونه نیستند.
3. طول های کششی طولانی نیاز به پر کردن حجم کم دارند یعنی حداکثر 36.
4. طول های کششی کوتاه ممکن است تا 53 درصد یا حداکثر آخرین محدودیت های NEC برای گروه های کابل پر شود.
5. روش های نصب فشار- ضربه برای کابل های فیبر با طول طولانی، از پر کردن حجم بالاتر، حداکثر 70 درصد استفاده شود.
6. مجراهای داخلی، مجراهایی با قطر کوچک تر هستند که برای قرار دادن در مجرا با پوسته های بزرگ تر در نظر گرفته شده اند. هدف آن ها تقسیم فضای مجرای بزرگ تر به مسیرهای پیوسته مجرا برای ترکیب کابل های فیبر نوری است. قطرهای کانال ها و مجراهای داخلی اغلب به طور خالص برای به حداکثر رساندن پر شدن مجرا طراحی شده است.
تعیین دیواره مجرا
محصولات مجرا و کانال در طیف گسترده ای از اندازه ها عرضه می شود که در پوسته های سوراخ 4/1 اینچ (5 میلی متر) تا 24 اینچ (610 میلی متر) قرار دارند. نسبت ابعاد استاندارد، SDR یک مجرا به عنوان نسبت متوسط قطر مجرا تقسیم بر حداقل ضخامت دیواره تعریف می شود. ضخامت دیواره معمولا بین SDR 9 تا SDR 17 است. (عدد SD بزرگ تر ضخامت دیواره نازک را نشان می دهد.)
قراردادهایی وجود دارد که از میانگین قطر خارجی (SDR) یا متوسط قطر داخلی (SIDR) کار نمی کنند. اندازه داخلی (SIDR) معمولا زمانی انتخاب می شود که فاصله داخلی قطر داخلی باید بسیار دقیق کنترل شود. این معمولا در بیش تر تاسیسات مجاری اعمال نمی شود زیرا همان طور که در بالا ذکر شد، فاصله آزاد بین کابل و دیواره داخلی مجرا معمولا آن قدر نزدیک نیست. از طرف دیگر، پوسته های سوراخ شرایطی را فراهم می کند که می تواند از کنترل نزدیک ID بهره مند شود زیرا چندین بار، چندین انتقال داخلی به شدت در یک پوشش قرار می گیرد. در این حالت اخیر، می توان دیواره مجرا را نسبت به شرایط سرویس افزایش یا کاهش داد، بدون این که فضای روزنه داخلی از بین برود.
جداول ابعاد داخلی تمایل به حفظ حداقل ID بالاتر از اندازه اسمی مجرا دارند، در حالی که کانال های اندازه خارجی اغلب با افزایش ضخامت دیواره، کم تر از ID اسمی قرار می گیرند. برای اکثر نصب های مجاری، از اندازه SDR استفاده می شود زیرا کنترل OD خود را به شکل بهتر اتصال با استفاده از اتصال دهنده های خارجی قرض می دهد. این امر وقتی اهمیت می یابد که از روش های قرار دادن کمک هوا برای قرار دادن کابل استفاده می شود. از طرف دیگر، مجاری با قطر بزرگ (4 به بالا) به طور معمول تحت هم جوشی لب به لب قرار می گیرند.
ما را در اینستاگرام دنبال کنید.
