مخزن پلی اتیلن افقی بهتر است یا عمودی؟

مخازن نگهداری و ذخیره مواد مایع و گاز از ارکان اصلی صنایعی همچون نفت، گاز، پتروشیمی و شیمیایی محسوب می‌شوند. انتخاب نوع مناسب مخزن آب با توجه به عواملی نظیر ظرفیت، ایمنی و قابلیت اطمینان بالا حائز اهمیت فراوان است. دو نوع رایج مخازن، انواع افقی و عمودی هستند که هر کدام مزایا و معایب ویژه‌ای دارند. در این مقاله به بررسی تطبیقی ویژگی‌های مخازن پلی اتیلن افقی و عمودی در زمینه‌های مختلفی همچون هزینه‌ها، پایداری، سهولت استفاده، توان ذخیره‌سازی و… پرداخته و سعی بر آن شده است تا معایب و مزایای هر کدام مشخص و راهنمای مناسبی برای انتخاب نوع مخزن بهینه فراهم شود.

مقایسه مخازن افقی و عمودی

اصلی ترین تفاوت مخزن های افقی و عمودی در میزان فضای اشغالی این دو می‌باشد. از دیگر تفاوت های مخزن آب افقی و عمودی باید به مواردی همچون قیمت، نگهداری، فضا، تخلیه و پایداری اشاره کرد. در ادامه به شرح بیشتر این موارد می‌پردازیم.

قیمت

مخازن افقی معمولاً ارزان‌تر هستند. زیرا ساخت آنها ساده‌تر است و نیاز به تجهیزات پیچیده برای حمل و نصب ندارند. اما مخزن آب عمودی به دلیل تجهیزات پیچیده، قیمت بالایی به نسبت مخزن افقی دارد.

نگهداری

به دلیل شکل مسطح مخزن های افقی، نگهداری  و دسترسی به آب داخلی آنها آسان‌تر است.

فضا

 مخازن عمودی فضای کمتری اشغال می‌کنند که برای فضاهای محدود مفید است. مخزن های افقی فضای بیشتری را در بر میگیرد.

تخلیه

تخلیه مواد از مخازن عمودی به راحتی انجام می‌شود. 

ذخیره سازی

از نظر میزان ذخیره‌سازی، مخازن عمودی ظرفیت بیشتری دارند. زیرا ارتفاع آنها بیشتر است و می‌توانند مقدار زیادی ماده را در خود جای دهند. اما مخازن افقی محدودیت ارتفاع دارند و ظرفیت کمتری برای ذخیره‌سازی فراهم می‌کنند. 

پایداری

سرانجام باید به این نکته اشاره کرد که مخازن عمودی پایداری بیشتری دارند. زیرا وزن مواد در تمام طول مخزن توزیع می‌شود. اما در مخازن افقی، فشار وارده بر دیواره‌های انتهایی بیشتر است که ممکن است باعث ایجاد ترک و نشتی شود. 

بنابراین هر کدام از این مخازن مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به نیاز پروژه و محدودیت‌های فضایی، یکی از آن‌ها انتخاب می‌شود. اما به طور کلی مخزن آب پلاستیکی (پلی اتیلن) عمودی گزینه بهتری برای ذخیره مقادیر زیاد مواد هستند.

تفاوت طراحی در مخزن پلی اتیلن عمودی و افقی

تفاوت اصلی طراحی مخزن پلی اتیلن عمودی و افقی در نحوه تحمل بار وزنی و فشار مواد ذخیره شده است. در مخازن عمودی، وزن محتویات به طور یکنواخت بر کف مخزن وارد می‌شود. بنابراین ضخامت لازم برای کف، دیواره‌ها و سقف یکسان خواهد بود. اما در مخازن افقی، وزن مواد بر روی دیواره‌های طرفین وارد می‌شود و فشار زیادی را وارد می‌کند. بنابراین باید دیواره‌های طرفین افقی بسیار مستحکم‌تر از کف و سقف طراحی شوند. همچنین در مخازن عمودی به دلیل توزیع یکنواخت فشار، احتمال بروز ترک و نشتی کمتر است.

اما تمرکز فشار در دیواره‌های طرفین مخازن افقی می‌تواند منجر به آسیب‌دیدگی سازه‌ای شود. لذا نیاز به طراحی خاص این نواحی وجود دارد. در زمینه ساخت و نصب نیز تفاوت وجود دارد. مخازن عمودی به دلیل ارتفاع زیاد نیاز به جرثقیل و تجهیزات خاص برای حمل و نصب دارند. اما مخازن افقی را می‌توان به راحتی با وسایل حمل عادی منتقل و نصب کرد. البته مخازن عمودی فضای کمتری اشغال می‌کنند. به‌طور کلی مخازن عمودی به دلیل پایداری بیشتر سازه‌ای و توزیع مناسب فشار و ظرفیت ذخیره‌سازی بالاتر نسبت به مخازن پلی اتیلن افقی گزینه بهتری هستند. اما مخازن افقی به لحاظ سهولت ساخت و ارزان‌تر بودن، در مواردی می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند.

مقاومت و دوام مخازن پلی اتیلن افقی در مقابل عمودی

از نظر مقاومت و دوام، تفاوت قابل توجهی بین مخازن پلی اتیلن افقی و عمودی وجود دارد.  مخازن عمودی به دلیل توزیع یکنواخت وزن و فشار در تمام سطوح، پایداری و مقاومت بهتری دارند. همچنین احتمال خوردگی و آسیب‌دیدگی در اثر تمرکز تنش در نقاط خاصی از سازه در آن‌ها کمتر است. از سوی دیگر، مخازن افقی با تحمل بار سنگین در دیواره‌های جانبی مواجه هستند که مستعد ایجاد ترک و خرابی خواهد بود. عمر مفید مخازن عمودی با توجه به طراحی مناسب و یکپارچگی سازه‌ای مناسب طولانی‌تر است.

حتی پس از گذشت سالیان طولانی، قابلیت اطمینان این مخازن برای نگهداری محتویات بدون نشتی و آسیب‌دیدگی باقی می‌ماند. اما در مخازن افقی، ممکن است با گذر زمان و فرسودگی دیواره‌ها، شاهد شکست‌های سازه‌ای و نشت مواد باشیم. البته ساختار مخازن عمودی پیچیده‌تر و هزینه‌برتر است. اما این هزینه اضافه با دوام و ایمنی بسیار بالاتر جبران می‌شود. در مجموع، برای ذخیره‌سازی بلندمدت و ایمن مواد شیمیایی و نفتی، مخازن عمودی بهترین گزینه به حساب می‌آیند.

نصب و نگهداری: بین مخازن افقی و عمودی کدام یک کارآمدتر است؟

در مقایسه نصب و نگهداری مخازن پلی اتیلن افقی و عمودی، می‌توان به چند مورد مهم توجه داشت. نصب مخازن افقی به مراتب ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر است. زیرا این مخازن دارای ارتفاع کمتری هستند و نیازی به تجهیزات سنگین برای جابجایی و نصب ندارند. حتی می‌توان آن‌ها را با وسایل نقلیه معمولی حمل و در محل مورد نظر مستقر کرد. اما مخازن عمودی بلند نیازمند جرثقیل و ماشین‌آلات سنگین هستند که هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.

از سوی دیگر، نگهداری و بازرسی مخازن افقی به راحتی امکان‌پذیر است. زیرا دسترسی به تمام نقاط مخزن برای بررسی ایمنی و سلامت سازه، آسان است. اما در مخازن عمودی، بازرسی قسمت‌های بالایی نیازمند تجهیزات ویژه می‌باشد. البته احتمال آسیب‌دیدگی و نشتی در آن‌ها کمتر است. بنابراین از لحاظ سهولت نصب و نگهداری، مخازن افقی مزیت دارند. البته پایداری و ایمنی کمتر آن‌ها نکته‌ای منفی به حساب می‌آید. با این حال، در صورت محدودیت‌های هزینه‌ای و دسترسی، مخازن افقی گزینه مناسب‌تری هستند. اما جهت ذخیره‌سازی بلندمدت و ایمن، همچنان مخازن عمودی ترجیح داده می‌شوند.

تأثیر شرایط آب و هوایی بر انتخاب نوع مخزن افقی یا عمودی

شرایط آب و هوایی منطقه نصب مخازن پلی اتیلن، می‌تواند بر انتخاب نوع افقی یا عمودی آن‌ها موثر باشد. در مناطق با بارندگی و رطوبت بالا، احتمال خوردگی و زنگ زدگی مخازن وجود دارد. در این شرایط، مخازن عمودی که سطح مواجهه کمتری با محیط دارند، کمتر در معرض خوردگی قرار می‌گیرند. همچنین آب‌های سطحی و برف‌های ذوب شده کمتر روی مخازن عمودی تجمع پیدا می‌کنند. در مقابل در مناطق گرم و خشک که احتمال خوردگی کمتر است، می‌توان از مخازن افقی بهره برد.

البته باید توجه داشت که دماهای بسیار بالا می‌تواند باعث تغییر شکل مخازن شود. همچنین در مناطقی با بادهای شدید و طوفان‌های مکرر، مخازن عمودی به دلیل وزن و پایداری بیشتر، کمتر در معرض صدمه قرار خواهند گرفت. احتمال واژگونی مخازن افقی در این شرایط وجود دارد.  در مجموع می‌توان گفت با توجه به شرایط اقلیمی هر منطقه، باید نوع مخزن مناسب انتخاب شود. البته به طور کلی مخازن عمودی پایداری بیشتری دارند و در برابر عوامل جوی مقاومت بهتری از خود نشان می‌دهند. اما در صورت فقدان شرایط خورنده و بادهای شدید، می‌توان از مزایای مخازن افقی هم بهره‌ برد.

تفاوت مخزن پلی اتیلن افقی و عمودی از نظر سیستم تخلیه

از نظر سیستم تخلیه مواد، تفاوت‌هایی بین مخازن پلی اتیلن افقی و عمودی وجود دارد. در مخازن عمودی، تخلیه به صورت خودانگیخته و به کمک نیروی جاذبه انجام می‌شود. زیرا مواد با وزن خود به سمت پایین سقوط کرده و از شیر تخلیه خارج می‌شوند. این فرایند بدون نیاز به تجهیزات خاص، به سادگی صورت می‌گیرد. در مقابل در مخازن افقی باید از پمپ‌های تخلیه استفاده کرد تا محتویات به سمت خروجی هدایت شوند. همچنین سرعت تخلیه در مخازن عمودی بیشتر است. زیرا نیروی وزن مستقیماً عمل کرده و مواد را با شتاب به پایین می‌کشد.

ولی در مخازن افقی، تخلیه به کندی و با سرعت محدود پمپ‌ها صورت می‌گیرد. البته سیستم تخلیه مخازن عمودی پیچیده‌تر بوده و نیاز به شیرها، لوله‌کشی و تجهیزات کنترلی بیشتری دارد تا فرایند به درستی و با ایمنی کامل انجام شود. اما این موارد در مخازن افقی ساده‌تر می‌باشد. سیستم تخلیه مخازن عمودی با وجود پیچیدگی بیشتر، سرعت و کارایی مطلوب‌تری دارد. البته مخازن افقی نیز با استفاده از تجهیزات پمپاژ مناسب، می‌توانند به خوبی وظیفه تخلیه مواد را انجام دهند.

مقایسه عملکرد حرارتی در پلی اتیلن افقی و عمودی

مخازن پلی اتیلن افقی و عمودی از لحاظ عملکرد حرارتی تفاوت‌های مهمی با یکدیگر دارند. در مخازن عمودی، با توجه به قائم بودن محور مخزن و ارتفاع بلند آن، میزان تبادل حرارتی با محیط بیرون بسیار زیاد است. به همین دلیل در مناطق سرد احتمال بروز انجماد و در مناطق گرم، احتمال گرم شدن بیش از حد داخل محتویات وجود دارد. این مسئله می‌تواند عملکرد مخزن را با مشکل مواجه کند.

اما مخازن افقی به خاطر سطح تماس کمتر با هوای محیطی، عملکرد حرارتی بهتری دارند. این امر باعث ذخیره‌سازی مطلوب محتویات در دماهای مختلف محیطی می‌شود. البته در عین حال، مخزن افقی سرعت گرمایش یا سرمایش بیشتری نیز دارد که در برخی شرایط حساس می‌تواند نامطلوب باشد. به‌طور کلی با در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی منطقه و نوع ماده ذخیره، باید نوع مخزن مناسب را انتخاب کرد تا بتوان به عملکرد حرارتی مطلوبی دست پیدا کرد. به طور کلی مخازن افقی با ثبات حرارتی بیشتر، گزینه مناسب‌تری هستند، مگر در شرایط ویژه‌ای که نوسان دما بسیار بالا باشد.

سخن پایانی

با توجه به مطالب ارائه شده، می‌توان نتیجه گرفت که هر دو نوع مخزن پلی اتیلن افقی و عمودی، مزایا و معایب منحصر به فرد خود را دارند. در حالت کلی، مخازن عمودی به لحاظ پایداری بالاتر، ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتر، تخلیه بهینه‌تر و نگهداری دما مناسب مواد، گزینه برتری محسوب می‌شوند. مخازن افقی نیز با توجه به هزینه ساخت پایین‌تر، انعطاف‌پذیری بیشتر و سهولت نصب و بازرسی، در مواردی کاربرد دارند. در نهایت انتخاب بین این دو نوع مخزن با در نظر گرفتن عواملی چون ابعاد، ظرفیت مورد نیاز و محدودیت‌های پروژه صورت می‌پذیرد.