الخزانات

الخزان



الخزان reservoir حاوية هندسيّة تُستخدم لحفظ المواد الصلبة أو السائلة أو الغازيّة وتخزينها. تختلف الخزانات باختلاف أحجامها وأشكالها والمواد المصنوعة منها والمواد التي تحفظ فيها، وقد تكون مكشوفة أو مغطاة. ومن الخزانات ما يكون تحت الأرض أو فوقها أو مرفوعاً على منصات عالية.

لمحة تاريخية

حاول الإنسان منذ القديم إيجاد وسائل لتخزين المواد بمختلف أنواعها وأشكالها، فاستخدم قدماء المصريين أسلوباً بدائيّاً وكِسَر الحجارة (الحصى) بعد ربطها بمادةٍ رابطةٍ كالطين، وحفر اليمنيون خزانات المياه في الصخور. وفي بلاد الشام والرافدين استُعمل الطين والحصى والصلصال والخشب والمعادن، لبناء خزانات القمح والشعير وغيرها. وسُميت «بيوت المؤونة» وكانت جدرانها من طوب الطين المعجون بالتبن، أما السقف فمن قطع خشبيّة أو معدنيّة أو من الاثنين معاً، وبقيت هذه الخزانات محدودة الاستعمال حتى القرن الثامن عشر حين استعمل الإسمنت والخرسانة، واقترح العالم النمساوي كونين Koenen تسليح الخرسانة بالقضبان الحديديّة، وتبع ذلك نظريّات من علماء روس وفرنسيين اقتصرت على تسليح الخرسانة أو تصفيحها، فتنوعت الخزانات واختلفت أشكالها كما في الوقت الحاضر.

تصنيف الخزانات

خزان لحفظ الغاز السائل

خزان لحفظ الغاز الطبيعي ذو سقف ثابت

تُصنف الخزانات إلى الأنماط الرئيسة الآتية:

1ـ بحسب الاستخدام: فمنها خزانات مرتفعة محمولة على عمود واحد كبير أو على عدة أعمدة أو على جدران، ومنها خزانات أرضيّة سطحيّة أو نصف مطمورة أو مطمورة كلياً، ومنها خزانات تحت الأرض وفي الأنفاق.

2ـ بحسب أشكال الخزانات: ومنها خزانات قشريّة أسطوانيّة أو كرويّة، أو نصف كروية أو بيضوية أو مضلّعة (مقطعها الأفقي مربع أو مستطيل أو مخمس أو مسدس).

3ـ بحسب نوع المواد المُخزنة: ومنها خزانات الحبوب، أو خزانات المياه، أو خزانات الغاز أو غيرها من المواد الصلبة أو السائلة أو الغازيّة.

4ـ بحسب عدد أحواض التغذية: يمكن أن يكون الخزان من حجرة واحدة أو حجرتين أو عدة حجرات وذلك بحسب حجم الخزان وشكله المعماري والمتطلبات الاقتصاديّة، وقد تقع هذه الحجرات في مستوى واحد أو في عدة مستويات أو مرصوفة قرب بعضها بعضاً، كما هو الحال في صوامع الحبوب.

5ـ بحسب طريقة التغطية وربط الجدران: تختلف طريقة تغطية سطح الخزان طبقاً لحجمه وشكله ونوعه والمادة المُخزنة فيه وأسلوب ربط الجدران مع السطح (السقف)، وعادةً تكون الخزانات مكشوفة كالأحواض أو مغطاة ذات أغطية ثابتة وخزانات ذات أغطية عائمة.



أنواع الخزانات وأشكالها

للخزانات أنواعٌ كثيرةٌ أهمها:

1ـ الخزانات المعدنيّة المصنوعة من صفائح الحديد أو الألمنيوم أو التوتياء.

2ـ الخزانات الخرسانية: وتشيد من الخرسانة المسلحة أو الصفائح الملحومة على شكل قميص داخلي محصور ضمن إطار خرساني من الخارج.

3ـ الخزانات البلاستيكية: وتُصنع من اللدائن والمواد البلاستيكية المقاومة ذات المواصفات الفنية العالية وتتكون عادة من طبقتين داخلية عازلة وخارجية مقاومة لعوامل الطبيعة.

4ـ الخزانات المطاطيّة: المصنوعة من المطاط المُقاوم والمُعالج ضد الحموض والأسس والعوامل الجويّة والمحمية عادة بغلاف مُغلق.

المُواصفات الفنيّة للخزانات

تخضع الخزانات لشروط وضوابط صارمة وفق معايير عالمية من حيث القياسات والأطوال ونوع الخرسانة أو المعدن والسماكات والحمولات ونوع الصفيح والتسليح وتركيبه وأسلوب الإنشاء. ويحدد شكل الخزانات وحجمها ونوعها استناداً إلى كمية المواد المُخزنة وحجمها ونوعها وأهميتها وطريقة استجرارها والمكان المُخصص لها،وتجهز الخزانات بجميع أنواعها بالتوصيلات والفتحات والأنابيب والصمامات والمضخات الضرورية لسير العمل، وبما يتناسب مع نوع المواد المخزنة فيها ونظام ملئها وتفريغها واستجرار المواد فيها وتهويتها وقياس المخزون منها.

الخزانات وبناؤها واختبارها

يُراعى في تصميم الخزانات الموقع، وسعة الخزان، والمواد التي بنيت منها، والعزل، والمُلحقات والتوابع، وطرائق التنفيذ والاختبار، والردميات، ونوع المواد المُخزنة ومتطلبات الأمن فيها.

وتراعى جميع المواصفات الفنيّة الإنشائية عند تصميم أرضية الخزان وجدرانه وسقفه وأسلوب التسليح والدعامات ودراسة ميكانيك التربة ومواد العزل المستخدمة والتوصيلات والمُلحقات من السلالم والفتحات والأنابيب والمضخات.

تُبنى الخزانات بعدة طرائق ومنها الخزانات المُسبقة الصنع أو المنشأة في مكان الاستثمار بحسب المُخططات والدراسة الإنشائية عامة، وتثبت القطع المعدنيّة التي يُصنّع منها الخزان المعدني على القاعدة الخرسانية مع الدعامات وتطلى بمادة عازلة، وتختبر بالماء والضغط لبيان سلامة العمل وعدم وجود ثقوب أو تشققات بالصفيح أو في نقاط اللحام. ويُغلف الخزان المعدني غالباً بجدار إسمنتي وطبقة ردم خلف ذلك الجدار. كما يُجهز الخزان بفتحات التفريغ والتهوية والتعبئة والقياس وصمامات الضغط والتوصيلات والأنابيب اللازمة لسهولة الاستثمار والاستخدام فيما بعد.

مُعايرة الخزانات

تُعاير الخزانات عادةً بعدة طرائق أهمها:

1ـ الطريقة المساحية (الجافة): وتشمل مسح جدران الخزان الداخلية (إذا كان فارغاً)أو جدرانه الخارجية (إذا كان مملوءاً) وتعليمها بمقاطع شاقولية من أسفل الخزان حتى أعلاه مع مراعاة التشوهات الحاصلة في أثناء الإنشاء، وتُعالج البيانات الحسابية المأخوذة باستخدام الحاسوب، ويتم إعداد جداول قياس ومعايرة لكل خزان تتدرج مقابل رقم القياس الموافق.

2ـ الطريقة الحجمية (السائلة): وتتميز باستخدام دفقات متتاليـــة من سائل ما (الماء أو الوقود) وقياس كمية السائل الموجود ضمن الخزان بوساطة شريط قياس معدني متري مدرج بالميليمترات، ويُسجل القياس. تُكرر هذه العملية عدة مرات حتى امتلاء الخزان، ثم تُعطى القياسات الناتجة إلى الحاسوب وفق برنامج مُعد، لتحويلها إلى جداول معايرة، ويجب مراعاة ارتيابات القياس، وشروط القياس، وحرارة السائل داخل الخزان و جهاز المعايرة.

صيانة الخزانات وتنظيفها

تُخزن المواد بأنواعها (الصلبة والسائلة والغازية) في خزانات متنوعة الحجوم. إن بقاء هذه المواد مدة زمنية طويلة يؤدي إلى تشكل بعض الشوائب والرواسب وتسرب الرطوبة إليها، مما يُؤثر سلباً في نوعية المواد المُخزنة، لذلك يجب تنظيف الخزانات في مدد محددة من الزمن.

إصلاح أعطاب الخزانات وترميمها

تتعرض الخزانات في أثناء الاستثمار إلى أعطاب واهتراءات وتشققات بحسب نوع الخزان وشكله، ناتجة من الترسبات الناجمة عن المواد المُخزنة وتفاعلات الصفيح مع المياه والتفاعلات الناجمة عن تقلبات الطقس والأحوال الجوية، مما يؤدي إلى هدر في المواد المُخزنة في بعض الأحيان. ويعود ذلك إلى عدة أسباب كسوء التنفيذ الناتج من عدم مطابقة المواد الأولية المُستخدمة للمواصفات الفنيّة، أو من سوء التنفيذ الناجم عن قلة الخبرة، أو الإهمال، أو سوء دراسة ميكانيك التربة وغير ذلك. وهذا يتطلب تحديد نوع العطب وشكله ومكانه ومساحته، وإصلاحه بالسرعة المطلوبة بإزالة الطبقة التالفة أو القسم المعطوب واستبداله، وبأقل كلفة ممكنة.

مصطفى أبوراس

مراجع للاستزادة:

ـ محمد سليمان تادفي، خزانات المياه العالية والأرضية (دار الغدير، حماة 1992).

ـ سليمان سيدا، الجدران الاستنادية والخزانات البيتونية المسلحة (دار المعرفة، دمشق 1988).

ـ أمجد خباز، دراسات خزانات المياه الأسطوانية العالية تحت تأثير الأحمال الزلزالية (دمشق 2002).

ـ مضر أحمد حسن، دراسات في إنشاء الخزانات النفطية وفق الستاندرات العالمية (دمشق2002).