Materijali za armature u sistemima pitke vode

Sistemi za proizvodnju, distribuciju i korišćenje pitke vode u zemljama koje vode računa o zdravlju stanovništva (npr. zemlje Evropske unije) moraju da zadovoljavaju najstrožije normative po pitanju higijene pitke vode kao i kontaminiranosti vode teškim metalima. Da bi pitka voda do krajnjeg korisnika stigla u zadovoljavajućem kvalitetu, potrebno je da svi elementi u lancu, od fabrike vode pa do samih kućnih instalacija, budu izvedeni po definisanim normativima, a sva oprema koja se ugrađuje u tom lancu bude propisanog kvaliteta.

Jedan od ključnih elemenata koji utiče na kvalitet vode, jesu armature koje se ugrađuju u vodovodnu mrežu kako zbog kvaliteta same proizvodnje tako i zbog materijala od kojih su armature napravljene. Poslednja izlivna mesta u sistemu, najbliža krajnjem korisniku, po pravilu su i najbitnija u smislu kvaliteta. Stoga će glavna tema ovog članka biti materijali od kojih bi trebalo da budu proizvedeni ventili i slavine u kućnim instalacijama, kako bi se obezbedila kvalitetna voda koju korisnik iz njih direktno unosi u svoj organizam. Takođe, biće analizirani i neki loši materijali od kojih se prave armature, koje se nažalost u dosta velikom broju koriste u instalacijama u našoj zemlji, pre svega radi postizanja što niže cene, pritom ne vodeći računa o kvalitetu vode i zdravlju potrošača. Kroz konkretne cifre videćemo i gde nastaje razlika u ceni između kvalitetne i nekvalitetne armature.

Za početak da vidimo od kog materijala bi trebalo da se proizvode armature za pitku vodu. Strogi evropski standard o ispitivanju kvaliteta pitke vode pri prolasku kroz armaturu ISO 17294-2 određuje jedan metal koji zadovoljava kvalitet vode po pitanju emisije teških metala u vodu, a to je DZR mesing. Običan mesing je legura koja se najčešće sastoji od cca 60% bakra, 38% cinka + 2% primesa drugih metala (koje ne utiču bitno na kvalitet mesinga). DZR mesing je takođe legura bakra, odnosno mesing u koji su dodati aditivi protiv decinkovanja. Decinkovanje je proces izdvajanja cinka iz mesinga usled hemijskog dejstva hlora i kiseonika iz vode koja protiče kroz mesinganu armaturu. Ovo se dešava jer je cink vrlo aktivan element i poseduje slabe veze, vrlo je reaktivan. Decinkovanje ima za posledicu dve negativne stvari. Kao prvo dolazi do slabljenja metala – naime, osnovna funkcija cinka kao gradivne komponente mesinga je da leguri poveća zateznu čvrstoću, tvrdoću i pojača otpornost na oksidaciju. Kontinuiranim izdvajanjem cinka mesing vremenom gubi svojstva, što može dovesti i do pucanja armature. Druga loša strana decinkovanja je zdravstveni aspekt, naime, dugotrajno unošenje cinka koji je dospeo u pitku vodu može da izazove dosta ozbiljne posledice po ljudsko zdravlje jer je on u suštini teški metal. Da ne bi došlo da zabune, problem sa cinkom nastaje kod dugotrajnog unošenja povišenih doza. Ukoliko se unosi po medicinkom receptu ili kroz hranu (npr. juneće meso), cink ima pozitivna dejstva na pojačanje imuniteta kod ljudi, međutim, problem su doze veće od 100mg/dan u trajanju dužem od 7 dana. Kada se godinama u organizam unosi voda sa povećanom količinom cinka, mogu da se jave loše posledice po zdravlje celog organizma, a pogotovo bubrega. Druga stvar je da pri izdvajanju cinka materijal postaje porozan pa se i drugi metali izdvajaju i ulaze u pitku vodu, npr. olovo. Pored toga kada je materijal porozan, površina hrapave, on postaje idealno stanište za bakterije koje se inače nalaze u vodi i pruža mogućnost za njihov rast i razmnožavanje. Aditivi koji su dodati DZR mesingu, hemijski vežu cink u leguri i ne dozvoljavaju njegovu emisiju u pitku vodu, pa samim tim voda koja prolazi kroz takve armature nije opasna po zdravlje.

Međutim, jedan metal se nažalost veoma često sreće na neuređenim tržištima, a njegova jedina prednost je niža cena armatura u odnosu na mesingane, a posebno u odnosu na armature od DZR mesinga. U pitanju je legura trgovačkog naziva špialter (Spialter). U literaturi se može naći i pod nazivom ZAMAK, a taj naziv je ustvari skraćenica gradivnih metala od kojih se legura sastoji: Z- cink (Zn), A-aluminijum (Al), MA-magnezijum (Mg), C- bakar (Cu).

Sastav po gradivnim elementima je sledeći: cink 70%, aluminijum 4-6%, bakar 3%, magnezijum 0,025% + primese drugih metala koji značajnije ne menjaju svojstva legure. Bitno je primetiti da u špialteru nema aditiva protiv decinkovanja, pa se s obzirom na činjenicu da je cink osnovni gradivni metal sa 70% učešća, može se zaključiti da je kod armatura napravljenih od špialtera decinkovanje izuzetno intenzivno. To se naravno ispoljava kroz oba svoja negativna efekta - armature od špialtera usled decinkovanja brzo propadaju, pa neretko pucaju i stvaraju probleme u instalacijama. Drugi efekat negativnog unošenja cinka u ljudski organizam kod tih armatura nije potrebno dodatno komentarisati. Ipak je u dosta slučajeva nažalost cena ta koja “progura” takve armature, pa je red da prokomenarišemo i napravimo malu analizu odnosa cena između DZR mesinga i špialtera, odnosno šta je to što armaturu napravljenu od jednog metala čini skupljom u odnosu na drugu.

Prva stvar je cena osnovnih metala na međunarodnom tržišu metala (Londonska berza) gde se mogu uporediti cene metala koje dominiraju tj. prevlađuju u leguri i samim tim definišu trgovačku cenu legure - bakar (u DZR mesingu ga ima 60%) i cink (u špialteru ga ima 70%). Poslednji tromesečni prosek cene bakra je 7731,63 USD/toni, a cene cinka je 1966,16 USD/toni. Po tome vidimo da su, ako u kalkulaciju uzmemo samo cenu materijala, legure na bazi bakra mnogo skuplje od legura na bazi cinka.

Naravno, u kalkulaciju ćemo uzeti i tehnologiju izrade. I jedne i druge armature se prave ili livenjem ili kovanjem. Kako za jedan tako i za drugi tehnološki proces materijal je potrebno zagrejati - za livenje rastopiti, a za kovanje zagrejati do tačke plastičnosti. Temperatura topljenja DZR mesinga je oko 950°C, a temperatura topljenja špialtera je između 379 i 390°C. Vidimo da je za topljenje, odnosno za prvu tehnološku fazu - livenje - potrebno utrošiti skoro tri puta više energije da bi se odlio DZR mesing u odnosu na špialter. Sledeća tehnološka faza, koja pravi razliku u ceni i koju uzimamo u kalkulaciju, jeste mašinska obrada tj. na svakoj armaturi je potrebno uraditi narezivanje, razbušivanje, brušenje itd. Troškovi proizvodnje su ekonomski gledano veoma usko povezani sa nabavkom, utroškom i održavanjem alata. Što je metal koji se mašinski obrađuje mekši, odnosno što mu je manja specifična težina (gustina), manji je i utrošak alata i troškovi proizvodnje se značajno smanjuju. Specifična težina (gustina) DZR mesinga je 8,5g/cm3 a specifična težina (gustina) špialtera je 6,7g/cm3, pa je evidentno da su značajno manji troškovi mašinske obrade špialtera u odnosu na mesing. Kada smo već kod specifične težine, zgodno je napomenuti da je to najlakši način brze trgovačke procene kvaliteta armature – prosto, kvalitetnija je ona koja je teža (što zbog debljine zidova, što zbog razlika u specifičnim težinama kvalitetnih i nekvalitetnih materijala) Takođe, bitno je napomenuti da i tu vreba jedna dosta velika opasnost, a to je da zbog trgovačkog jakog argumenta o povezanosti kvaliteta i težine dosta kineskih proizvođača namerno dodaje olovo u samoj fazi dobijanja legure špialtera. Time povećavaju specifičnu težinu a i dodatno omekšavaju špialter. Naime, olovo je dosta mek metal i dodavanjem njega u legure drugih metala, ti metali se omekšavaju i samim tim smanjuju se troškovi mašinske obrade. Negativan uticaj olova kao jednog od najopasnijih teških metala po ljudsko zdravlje nije potrebno komentarisati.

Norma ISO 17294-2 definiše maksimalne vrednosti teških metala (uključujući i olovo) koje sme da sadrži pitka voda:

- Olovo (<0,025mg/litar)

- ONikl (<0,02mg/litar)

- Hrom (<0,05mg/litar)<

- Mangan (<0,05mg/litar)

Po pitanju higijenske ispravnosti pitke vode legure na bazi bakra višestruko su prihvatljivije od legura na bazi cinka:

- Bakar je jedan od najboljih antibakterijskih i antigljivičnih metala

- Armature od bakra imaju glatkije zidove od armature od špialtera koji ima zrnastu strukturu

- Legure od bakra mnogo su otpornije na različite vrednosti ph vode u odnosu na legure od cinka

- Legure od bakre su upravo material koji se preporučuje za upotrebu da bi se smanjila mogućnost pojave opasne bakterije legionele

Iz svega gore navedenog videli smo ogromne prednosti koje imaju armature od DZR mesinga po pitanju hemijske i bakteriološke ispravnosti i kontaminiranja vode teškim metalima, u odnosu na armature od lošijih metala (npr. špialtera).

Postoji još jedan faktor koji favorizuje upotrebu DZR mesinga u odnosu na špialter a koja se tiče mehaničke otpornosti metala na podnošenje pritiska vode u instalaciji. To je koeficijent- modul elastičnosti koji je kod mesinga oko 30% veći nego kod špialtera. On definiše bolju elastičnost mesinga u odnosu na špialter i time omogućava veću otpornost na dejstvo pritiska fluida koji je u armaturi.

Takođe, mesing je homogeniji metal, koji ima bolje karakteristike obradivosti u odnosu na špialter koji je zrnaste strukture, koja za posledicu ima veću hrapavost kontaktnih površina metala sa vodom i veću mogućnost pojave primesa u odlivku. Sve što smo naveli u gornjem tekstu ukazuje na to da normativi o kvalitetu armatura za pitku vodu, koji su strogo propisani i još strožije kontrolisani u zemljama EU, nisu obično slovo na papiru već su u službi zaštite zdravlja krajnjeg potrošača.