Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
FIZIČKO-HEMIJSKE KARAKTERISTIKE DEPRESIVA LEDIŠTA
KOJI SE KORISTE ZA POSIPANJE PUTEVA
dr.sc. Ranka Kubiček, red. prof., dr. sc. Amra Odobašić, van. prof.
dr.sc. Jozo Budimir, red. prof., prof. Emeritus
Tehnološki fakultet Univerziteta u Tuzli
Sažetak
Siguran i nesmetan saobraćaj, posebno u zimskom periodu je jedan od bitnih faktora koji trebaju
zadovoljiti javni interes. Model zimskog održavanja podrazumjeva postojanje kvalitetnih propisa i
normi. Model treba biti prilagodljiv finansijskim mogućnostima uz mogućnost mijenjanja
odgovarajućih parametara u posmatranim uvjetima ( led, snijeg, poledica, temperatura zraka i
kolovoza, vjetar, magla, učestalost padavina, izbor depresiva ledišta za posipanje itd.)
Propisi i normativi uz niz parametara koji ulaze u finansije, pažnju poklanjaju racionalnom izboru
depresiva ledišta, kako bi zadovoljili pitanje efikasnosti i ekologije.
U ovom radu su analizirani neki modeli racionalnog izbora depresiva ledišta na temelju njihovih
fizičko-hemijskih svojstava, uz naglasak na primjenu kuhinjske soli (NaCl) iz tuzlanske solane.
Summary
Safe and unobstructed traffic, specialy in winter period, is one of basic factors neccesary to comply
public interest. Model of winter maintenance imply that there are competent regulations and norms.
Model should be convinient to available financing with possibility of changing appropriate
parameters in regarded conditions (ice, snow, icing, air and roadway temparature, wind, haye,
precipitaion frequency, selection of icing depresive for spreading, etc).
Regulations and norms along with numerous parameters that imply financing, are regarding rational
selection of deicing depresives, as to comply the regard of efficiency end ecology. In this work, some
models of rational deicing depresive selection are analysed according to their phisical – chemical
features, emphasizing the salt (NaCl) from salt factory in Tuzla.
Uvod
U zimskom periodu nadležne službe moraju razviti vlastite modele osiguranja visokog stepena usluga
vezanih za osiguranje kvaliteta u oblasti sigurnosti saobraćaja. Pri tome je važno pronaći model
optimalnog trošenja finansijskih sredstava vodeći računa o ekonomskoj moći, opravdanosti ulaganja
u više i bolje nivoe usluge uz uvažavanje ekoloških propisa i normativa.
Aktivna i blagovremena usluga u cilju sprječavanja neželjenih posljedica po živote vozača i pješaka, te
materijalna sredstva uvjetovana osposobljenošću za organizirane i brze intervencije. Važeći propisi i
normativna akta reguliraju nivoe tehničke opremljenosti, stručno osposobljavanje i radno iskustvo
radnika, tehnološke postupke i vrste radova koje treba obaviti, nivoe održavanja, način informisanja,
kao i procjenu troškova uz materijal za posipanje puteva i uvažavanje različitih zahtjeva korisnika i
ekoloških standarda.1,2
U kojoj mjeri i na koji način će se primjeniti odgovarajuće supstance za posipanje puteva ovisi od:3,4
� prihvaćenim menadžment opcijama kojima se riješava niz pitanja dobijenih detaljnom
analizom konkretnih problema (temperature, lokacije, frekvencije djelovanja, raspoloživih
tehničko-tehnoloških uslova rada itd)
� svako konkretno rješenje podrazumjeva studijski ekološko-ekonomski pristup
� konceptualni projekt pojedinačnih dozvoljenih ili zakonom propisanih i prihvaćenih
opredjeljenja
� prihvaćanje odgovarajuće prakse ponašanja koja će dati optimalne rezultate, posebno
uvažavajući racionalno korištenja domaćih resursa.
Osnovne grupe parametara koje se povezuju kod izbora depresiva ledišta koje će se koristiti u
odgovarajućim uvjetima prikazane su na slici 1.
Slika 1. Osnovne grupe parametara koje se razmatraju kod izbora depresiva ledišta za posipanje
puteva
Supstance koje se koriste kao depresivi ledišta
Supstance koje se koriste u zimskim uslovima za posipanje puteva djeluju na temelju sniženja tačke
ledišta ili egzitermnog procesa rastvaranja. Mogu se koristiti u kristaličnom stanju ( posipanje) ili kao
koncentrirane otopine ( prskanje). Poboljšanje uslova za vožnju moguće je kombinacijom sredstva za
otapanje snijega i leda sa abrazivima koji imaju ulogu povećanja frikcije između kolovoza i točkova5.
Supstance se mogu svrstati u slijedeće grupe6-11
:
� Hloridi: natrijum hlorid (NaCl), kalcijum hlorid (CaCl2), magnezijum hlorid(MgCl2), kalijum
hlorid (KCl)
� Acetati: kalcijum-magnezijum acetat (skraćen naziv CMA), kalijum acetat ( skraćen naziv KA
� Supstance organskog porjekla: urea, glokol, alkohol, sredstva iz biomase itd.
Efikasnost otapanja ovisi o fizičko-hemijskim svojstvima supstanci kao što su: koncentracija za
maksimalno efikasno otapanje obzirom na postignutu temperaturu, koncentraciju i brzinu otpanja.
Ovisnost efikasnosti o koncentraciji prikazana je za neke supstance na dijagramima na slikama od 2
do 4.
Slika 2. Fazni dijagram za NaCl, MgCl2,CaCl212
Slika 3. Ovisnost efikasnosti o teperaturi i sastavu smjese za posipanje13
Slika 4. Efikasnost nekih organskih supstanci14
Uslovi primjene supstanci za posipanje puteva u cilju otapanja snijega i leda prikazani su u tabeli 1. U
istoj tabeli su date cijene u odnosu na cijenu kamene soli (NaCl) 15
.
Tabela 1. Raspon djelovanja i cijene depresiva ledišta
Od supstanci navedenih u tabeli 1 natrijum hlorid ima najveću primjenu. Međutim, uvažavajući
fizičlo-hemijske karakteristike, cijenu, efikasnost i ekološki utjecaj istraživači15-17
su pokazali na model
sistemu u kom temperaturnom području je koja supstanca najbolja za primjenu. Sve parametre su
svrstali u četiri osnovne grupe ( slika 5) i njihovu relativnu participaciju označili numerički, kod čega je
ukupna participacija osnovnih parametara označena sa 100.
Slika 5. Osnovne grupe faktora za racionalan izbor sredstva za posipanje puteva
Parametri koji su razmatrani u osnovnim grupama prikazani su na slikama 6 i 7.
Slika 6. Faktori grupe „utjecaj na okolinu“
Slika 7. Faktori grupe „ cijena“ i „fizičko-hemijske karakteristike“
Slika 8. Faktori grupe „ infrastruktura“
Tabela 2. Primjeri procjene doprinosa osnovnih faktora u izboru supstance za posipanje puteva
Dobijeni rezultati za različite supstance su prikazani na dijagramima na slici 9.
Slika 9. Ocjena sredstava za posipanje na temelju relativne procjene participacije osnovnih grupa
parametara
Analizom dobijenih rezultata može se konstatirati da je korištenje NaCl najpovoljnije, ako se ne
postavljaju neki dodatni zahtjevi kada su u pitanju korisnici. Tako analiza potrošnje NaCl u Kanadi i
SAD-u iznosi oko 50% vlastite proizvodnje17
, a što se mjeri u milionima tona. Zemlje Europe za svoje
potrebe uvoze takođe velike količine NaCl. Prosječna distribucija NaCl prema lokacijama primjene
pokazana je na slici 10.
Primjer 1 Primjer 2
Primjer 3
Slika 10. Prosječna distribucija NaCl prema lokacijama
NaCl se može koristiti kao: kuhinjska so, morska so i kamena so. Izbor soli ovisi o njenim kvalitetima
koji su iskazani kroz vlažnost, koncentraciju osnovne komponente (NaCl), nerastvorne nečistoće,
sadržaj sulfata, Ca(II) i teških metala. Komparacija sadržaja ovih komponenata prikazana je u tabeli 3.
Tabela 3. Komparacija NaCl različitog porijekla18-20
Odabrani
parametri
Konc. Morsaka so Kamena so Kuhinjska so
NaCl % 96,62 97,68 99,75
Netopivi
ostatak
% 0,29 1,20 0,02
Ca(II) mg/kg 1629,40 678,05 44,28
SO4-2
mg/kg 5943,25 3523 289,68
Kuhinjska so po svom kvalitetu je bolja od morske i kamene soli. Prema istraživanjima18,19
posebno
štetan utjecaj na betonsku infrastrukturu imaju sulfati ako je njihova koncentracija iznad 600 mg/L,
što je prekoračeno več kod otapanja potrebne količine kamene soli za -5oC. Prednost kuhinjske soli se
ogleda i u slijedećem: veći kapacitet otapanja i brže djelovanje, smanjenje gubitka zbog odbijanja od
površinu usled gornje veličine granulacije, nema opasnosti od nagomilavanja, dobra svojstva u
disperznom stanju u kom se isporučuje, ravnomjerno rasipanje kod posipanja, snizen nivo ekološkog
štetnog utjecaja zbog niskog sadržaja sulfata i teških metala i zbog niskog sadržaja netopivih nema
štetnog utjecaja zbog dizanja fine prašine. Preporučen kvalitet soli prikazan je u tabeli 4.
Tabela 4. Preporučen kvalitet soli
KOMPONENTA (kationi i anioni) Sadržaj , %
So za posipanje Čista so, NaCl
Natrijum ( Na+) 36,62 39,41
Hlorid (Cl-) 62,03 60,68
Kalcijum (Ca+2) 0,47 -
Željezo (Fe+3) 0,008 -
Magnezijum (Mg2+) 0,006 -
Kalijum (K+) 0,75 -
KOMPONENTA (kationi ) Sadržaj , ppm
So za posipanje Čista so, NaCl
Aluminijum (Al+3) 22,7 -
Olovo (Pb+2) 6,7 -
Fosfor (PO4-3) 4,6 -
Mangan (Mn2+) 3,1 -
Bakar (Cu2+) 2,0 -
Cink (Zn2+) 1,9 -
Nikl (Ni2+) 1,7 -
Hrom (Cr+3) 1,1 -
Kadmijum (Cd+2) 0,4 -
Korištenje uree, glikola, alkohola, formijata i drugih supstanci na bazi biomase21-26
je novijeg datuma i
ograničeno je na posebne zahtjeve u pogledu korozije. Ove supstance su nekorozivne ali imaju
značajan utjecaj na emisiju polutanata koji zagađujući zrak, zemljište, površinske i podzemne vode
utječu na eroziju zemljišta, povećanje nutrijenata u vodama, te mjenjaju biodiverzitet. Primjenjuju se
najčešče u lokalne svrhe i za aerodromske piste, te posenme metalne infrastrukturne objekte.
Proizvodni kapaciteti su ograničeni tako da je odraničena i njihova količina na tržištu, što znači i da
im je cijena relativno visoka za upotrebu u svakodnevnim zimskim aktivnostima.
Preporuka umjesto zaključaka
Na temelju iznesenih fizičko-hemijskih karakteristika, te njihovog utjecaja na efikasnost i kvalitet
zimskog održavanja putne infrastrukture na način koji će zadovoljiti cjelokupan javni sektor, posebno
sa stanovišta poreskih obveznika, kao učesnika u saobračaju i budućih glasača može se
argumentovano preporučiti primjena kuhinjske soli (NaCl) koja svojim kvalitetom odgovara soli
proizvedenoj u tuzlanskoj solani.
Korištenjem kvalitetnog proizvoda iz vlastitih resursa uz primjenu optimalnih koncentracija i dobrog
modela zimskog održavanja, uključujući monitoring hlorida u području do 200 m od kolovozne trake,
te monitoring kvaliteta odmrzavanja savremenim uređajima za mjerenje frikcije, moguće je imati
visok nivo servisiranja, zaštitu i daljnji razvoj vlastite proizvodnje, bolju socio-ekonomsku sliku i
podsticaj naučne aktivnosti u stvaranju novih alternativnih rješenja kroz
Slika 11. Pozitivni utjecaji korištenja vlastitog
kvalitetnog proitvoda za posipanje puteva- kuhinjske soli „Solana“ Tuzla
Literatura
1. Pravilnik o održavanju javnih cesta, „Službene novine Federacije BiH, br. 12/10 i 16/10, 12. mart 2011
2. M. Glad, Novi propisi i norme za održavanje cesta u zimskim uvjetima, Hrvatski savez građevinskih inženjera, Sabor hrvatskih graditelja 2008, Cavtat,6-8, studenog 2008
3. E. Duane, Level of Service, Salt & Highway, vol.45, No 1 (2008) 4. E. Duane, Inventory Management and Cost Minimization of Salt, Salt & Highway,
vol.45, No 2 (2008) 5. D. Walker, TheTtruth about Sand and Saltfor Winter Maintance, Salt & Highway,
vol.42, No 2 (2005) 6. E. Duane, Mixing it up in the Fight against Winter by blending Liquide Ice Control
Chemical, Salt & Highway, vol.43, No 2 (2006) 7. Chemical & Engineering News, Aircraft Deicers,
http://pubs.acs.org/cen/whatstuff/7901scit5.html 8. Environmental Service, Road salt and Water Quality, U.S. Geological Survey,
Mineral Commodity Summaries, jan. 2010
9. Alternatives to rok salt, Greenliving Show, april 15-17, http://www. greenlivingonline. com/alternatives-rock-salt
10. Magnesium Chloride as a de-Icing Agent, http://www. usda.gov/rus/electric/engineering/2001/magnesium_chloride.htm
11. Deicing Chemicals,fact Sheet, july 1995
12. Wapedia-Wiki, Sodium chloride, http//wapwdia.mobi/en/Sodium_chloride
13. Using salt and Sand for Winter Road Maintance, Road Management Journal, No 6, dec. 1997
14. Frizing point curve, Kemira
15. Road salt Application and Storage, U.S. environmental Protection Agency, National Pollutant Discarge Elimination System (NPDES), http://cfpub.epa.gov/npdes/stormwater7menuofbmps/index.cfm?action=factsheet result..
16. Rational Selection of Deicing materials, Salt & Highway, vol.44, No 2 (2007) 17. W. Wegner, M. Yagge, EnvironmentalImpacts of Road Salt and Alternatives in the
New York City Watershed, The Journal for Surface warwe Quality Professionals, Stormwater, file://L:/ clanak-so/ environmentanimpact.cfm.htm
18. Arsenal: Untersuchung und Vergleichsmessungen von Siedesalz und Steinsalz,
Prufbericht (1997), Osterreichischen forschungs und Prufzentrum Arsenal, 1030 Wien
19. H. Flachberger, Procjena kakvoće soli za otapanje
20. H. Sokol, S. Škafec, Z. Jakšić, Primjena soli u zimskim uvjetima održavanja i njeno
skladištenje
21. Socio-Economic Background and Options Study on the Canadian Salt Industry, Road Salt Working Group, Environmental Canada, http://www.ec.gc.ca./nopp/roadsalt/reports/en/socio.cfm
22. Safety measures for calcium Chloride, Buzzle.com. http://www.buzzle.com /articles/safety-measures-for-calcijum-chloride.html
23. C. Neil, Runway deicing fluid is environmentally friendly, Tribology & Lubrication Tecnology, jan. 2009
24. Road salt & Deicer, Wise Water Use, http://water.greenventure.ca/road-salts-deicer 25. E. Duane, Are you Using the Right Amount of Ice Control Chemical, Salt & Highway,
vol.40, No 2 (2004) 26. S.D. Joyce, Road Salt Alternatives, Sedona.biz, http://www.sedona.biz/suitainable-
living 1407.htm