Facilități de pompare a apei
Cuprins:
1.2- Tipuri de pompe de apă
2- Parametrii de funcționare
2.1- Puterea pompei
2.3- Proiectarea aspirației
3- Procedura de calcul
3.1- Diametrul țevii
3.2- Înălțimea manometrică
3.3- Alegerea tipului de pompă
3.4- Verificarea absenței cavitației
4- Exemplu de calcul
Anexa nr. 1.- Cataloage ale conductelor și conductelor de apă
? Țevi din polietilenă (PE)
? Țevi din polipropilenă (PP-R)
? Țevi și fitinguri din PVC
? Țevi din oțel negru zincate
? Țevi din fontă ductilă
Anexa nr. 2.- Catalogele producătorilor de pompe de apă
? Pompele SACI
? Pompe WILO
DEZVOLTAREA CONȚINUTULUI
1. Introducere
1.1- Fundamente
O pompă de apă este o mașină hidraulică a cărei funcționare se bazează pe Principiul lui Bernoulli, Potrivit căruia, într-un fluid ideal fără vâscozitate, frecare și incompresibil care circulă printr-o conductă închisă, energia sa rămâne constantă în fiecare punct al căii sale.
Energia pe care o posedă un fluid în mișcare este formată din trei componente:
? cinetic: este energia pe care o posedă fluidul datorită vitezei sale de mișcare;
? debit: legat de presiunea pe care o are;
? gravitațional: datorită altitudinii fluidului.
Aceste trei componente ale energiei sunt corelate cu aceiași termeni care definesc principiul lui Bernoulli:
+ P + ρ · g · h = constantă
v, viteza fluidului;
ρ, densitatea fluidului;
, presiunea fluidului de-a lungul liniei de curgere;
g, accelerația gravitației (9,81 m/s 2 );
h, este înălțimea pe care o atinge fluidul în direcția gravitației dintr-un punct de referință.
Ei bine, o pompă de apă este o mașină hidraulică capabilă să transmită energie fluidului care trece prin ea, transformând energia mecanică pe care o primește prin arborele său într-o energie „hidraulică” pentru fluid, crescând viteza, presiunea sau înălțime sau toate componentele în același timp, conform principiului lui Bernoulli.
1.2- Tipuri de pompe de apă
Conform principiului funcționării lor, pompele de apă sunt clasificate în două grupe mari:
? Pompele volumetrice sau cu deplasare pozitivă
? Pompele rotodinamice
- Pompele volumetrice sau cu deplasare pozitivă:
Acestea sunt numite astfel deoarece își bazează funcționarea pe un propulsor care generează pozitiv un volum sau o deplasare. Acest tip de pompă are o cameră în care este adăpostit fluidul și al cărui volum variază atunci când pompa începe să funcționeze.
Într-adevăr, atunci când pereții camerei împing fluidul pe care îl conține, acesta determină o creștere a presiunii sale, crescând energia fluidului.
La rândul său, acest tip de pompă se împarte în:
Alternative: pot fi cu piston sau membrană și unde volumul care limitează fluidul variază în funcție de acțiunea unui piston sau, respectiv, a unei membrane. La acest tip de pompe mișcarea fluidului este discontinuă, în pulsații, unde aspirația și descărcarea apei se efectuează prin acțiunea coordonată a supapelor.
Figura 1. Diafragmă sau pompă cu membrană. Schema de operare
Rotire: în acest tip de pompă fluidul se deplasează în interiorul camerei, dintr-o zonă de presiune scăzută într-o altă zonă de înaltă presiune unde este ieșirea. În funcție de propulsorul care mișcă fluidul, acestea pot fi palete, lobi, pompe cu șurub sau roți dințate.
Figura 2. Pompa de transmisie. Schema de operare
- Pompele rotodinamice:
În acest tip de pompă există unul sau mai multe rotoare care se rotesc cu viteză mare și aspiră fluidul. Rotorul comunică energia cinematică de rotație fluidului care este aruncat cu viteză mare către pereții volutei, care la coliziune convertește o parte din energia cinematică care transportă fluidul în presiune.
Figura 3. Tipuri de alergători
Acest tip de mașină generează un fluid continuu, fiind utilizat pentru a furniza debite mari cu presiuni moderate.
În funcție de traseul urmat de fluid pe măsură ce este lansat de rotor, se disting mai multe tipuri de pompe:
- Radiale sau centrifuge: când mișcarea fluidului urmează o cale perpendiculară pe axa rotorului.
Figura 4. Pompa centrifugă. Schema de operare
- Axial: când fluidul trece prin canalele lamelor urmând un traseu conținut într-un cilindru. Folosit pentru a muta volume mari de apă.
Figura 5. Pompa axială
- Diagonală sau elicoidală: atunci când traseul fluidului se află într-o altă direcție între cele de mai sus, adică într-un con coaxial cu axa rotorului.
2- Parametrii de funcționare
2.1- Puterea pompei
Într-un echipament de pompare, puterea consumată de acesta nu este egală cu puterea care este transmisă în cele din urmă fluidului și care este puterea cu adevărat utilă.
Într-adevăr, puterea teoretică sau puterea utilă (Pu) care se transmite unui fluid, fie el apă sau oricare altul, și care este investit în asigurarea unui flux (Î) și înălțimea manometrică (H) când trece prin echipamentul de pompare este dat de următoarea expresie:
Pu = ρ · g · Q · H
Pu, este puterea furnizată fluidului, în W;
Î, este fluxul de fluid prin pompă, în m 3/s;
H, este capul manometric câștigat de fluid pe măsură ce trece prin pompă, în m;
ρ, este densitatea fluidului, în kg/m 3;
g, este accelerația gravitației: 9,81 m/s 2 .
Pentru produs (ρg) se numește greutate specifică (γ), deci expresia anterioară ar fi următoarea:
γ, greutatea specifică a fluidului, în N/m 3 .
În tabelul următor puteți vedea, în cazul apei, valorile greutății specifice (γ în kg (forță)/dm 3 ) și presiunea vaporilor (Pv), numită și tensiune de vapori (televizor Exprimat în kg (forță)/cm 2 ) pentru diferite temperaturi ale apei:
Tabelul 1. Greutatea specifică și tensiunea vaporilor apei
Puterea calculată prin expresia anterioară este puterea teoretică sau utilă (Pu) că fluidul ar câștiga pe măsură ce trece prin echipamentul de pompare. Cu toate acestea, un echipament de pompare este constituit, pe lângă pompa însăși, de un motor de acționare (care poate fi electric sau cu ardere) cuplat prin intermediul unui arbore la pompă și la sistemele auxiliare.
Puterea consumată în cele din urmă (Pe) pentru toate aceste echipamente de pompare este mai mare decât puterea utilă (Pu), întrucât va fi necesar să se ia în considerare pierderile și rentabilitățile fiecăreia dintre componentele care intervin.