Seleção e instalação de uma bomba de poço

Infelizmente, sem nenhum outro tipo de bomba, há tantas falhas e falhas como as bombas de poço submersíveis domésticas. A razão não está na qualidade do equipamento, mas no fato de que o projeto e a seleção são realizados não por designers profissionais, mas pelos próprios proprietários de casas particulares ou por pessoal insuficientemente qualificado de organizações instaladoras.

Como, por exemplo, um não especialista sabe que o motor de uma bomba selecionada com uma grande margem pode queimar se a bomba não for colocada na faixa de operação durante a instalação e configuração do sistema.

Esperamos que este artigo ajude os leitores a evitar tais erros..

Definição de parâmetro

Em todos os casos, para a correta seleção da bomba, antes de mais nada, é necessário determinar seus parâmetros de funcionamento – vazão (Q) e altura manométrica (H).

O consumo de água necessário é determinado a partir da produtividade total de todos os pontos de água do objeto, levando em consideração a probabilidade de seu uso simultâneo.
Em um cálculo simplificado, você pode usar as seguintes taxas de consumo de água para instalações hidráulicas:
– lavatório – 60 l / h, – cisterna de banheiro – 83 l / h, – pia de cozinha – 500 l / h, – chuveiro – 500 l / h, – banheiro – 300 l / h, – torneira – 1080 l / h.

A rega de relvados e canteiros de flores requer 3-6 m3 de água por m2, enquanto o consumo também depende do método de irrigação e da intensidade da irrigação. A sauna ou banho exigirá cerca de 1000 l / h.

Para calcular a pressão necessária, a fórmula é usada:

Htr = Hgeo + S + Hsvob onde

Ngeo – altura da entrada do duto na edificação em relação ao nível dinâmico da água no poço (a expressão numérica do nível dinâmico deve estar presente no certificado do poço);
S é a soma das perdas de carga de atrito na tubulação e as resistências locais (conexões, conexões, filtros, etc.);
Nsvobod – a pressão que deve ser criada na entrada do edifício, com o cálculo da provisão no ponto de água mais remoto e localizado alto de pressão 0,5 atm.

Os parâmetros do poço são fundamentalmente importantes para o usuário, pois são usados ​​para calcular a pressão e o desempenho necessários da bomba selecionada. No certificado de poço, os perfuradores devem indicar parâmetros como nível estático, nível dinâmico, taxa de fluxo do poço. Esses dados são determinados experimentalmente pela organização que realizou os trabalhos de perfuração. Obviamente, os resultados do cálculo serão incorretos se, ao determinar o nível dinâmico do poço, for utilizada uma bomba de potência deliberadamente inferior à necessária para abastecer a instalação de acordo com as solicitações do consumidor. E embora seja difícil para o usuário esperar obter rapidamente um passaporte oficial para um poço artesiano (este é um documento estadual que requer muitas autorizações e aprovações), é necessário exigir o envio de dados detalhados sobre o poço juntamente com o ato do trabalho realizado, incluindo indagação sobre a potência da bomba que foi bombeada. água ao determinar o nível dinâmico. Ao celebrar um contrato de trabalho de perfuração, você deve prestar atenção à disponibilidade de uma licença do empreiteiro. No final da obra, apenas empresas sérias sempre dão ao cliente uma garantia e um passaporte de poço detalhado, onde todas as características mencionadas são claramente indicadas, bem como o diâmetro da coluna de revestimento, a lista de solos passados, informações sobre o bombeamento experimental do poço, etc. – até a marca de bomba recomendada e profundidade de instalação.

Os parâmetros de Q e H necessários para equipamentos adicionais (jacuzzi, lavadora, sprinklers, “sprinklers”, etc.) são especificados pelos fabricantes. Ao instalar filtros de tratamento de água, são levadas em consideração as perdas de carga (geralmente cerca de 2 atm) e o consumo de água para lavá-los. Para a piscina, apenas o tempo de enchimento é indicado.

Exemplo de cálculo

Dados iniciais:

É necessário fornecer água para uma área suburbana com uma cabana de dois andares (uma cozinha, dois banheiros e um chuveiro com hidromassagem exigem uma vazão de 1 m3 / he uma pressão de 4-5 atm.), Uma garagem, uma casa para pessoal de serviço (contém um banheiro), um balneário, uma piscina de 45 m3, irrigação do território, sistema de purificação de água. Uma família de quatro pessoas e dois funcionários residem permanentemente no local. Foi perfurado um poço de 80 m de profundidade para abastecimento de água do local; diâmetro da caixa – 150 mm; nível estático – 46 m; nível dinâmico – 50 m; taxa de fluxo medida durante o bombeamento – 3,5 m3 / h.

Cálculo:

Levando em consideração as taxas de consumo de água (veja no início do artigo), obtemos o consumo total e a pressão dos consumidores:
Qtot = 500 + 3 ґ (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 ґ 1060 = 6500 l / h = 6,5 m3 / h
Нтр = 50 + 8 + 20 + 2 + 30 = 110 m

Devido à impossibilidade e inadequação de usar todos os pontos de água de uma vez, a vazão necessária pode ser determinada como 5 m3 / h.
Os dados calculados são satisfeitos pela bomba com (Q = 5 m3 / h, H = 120 m); sua característica é mostrada na fig. 1.

Isso garante o consumo suficiente para a cozinha, um banheiro e rega. (Presume-se que os proprietários não irão usar a casa de banho e ir ao banheiro, lavar no chuveiro e encher a piscina ao mesmo tempo que rega a área de ambas as torneiras.) Para manter a pressão nos sistemas de irrigação e hidromassagem, é mais barato usar bombas separadas – isso não manterá todo o sistema de abastecimento de água sob alta pressão e tornará o funcionamento da bomba submersível mais estável, e o sistema flexível e independente (com a ajuda de uma bomba adicional, você sempre pode obter alta pressão em qualquer ponto de análise). A piscina vai encher à noite. Neste caso, com o auxílio da válvula na cabeça, a bomba deve ser “estrangulada” (criar resistência adicional) para que ao trabalhar no enchimento da piscina, a vazão não ultrapasse o permitido – 6,5 m3 / h.

Se a potência for muito alta

Figura 1. Características de desempenho de uma bomba de tamanho adequado.

A auto-seleção de uma bomba por um cliente com requisitos excessivos de fluxo e altura manométrica geralmente leva à seleção de uma bomba com muita potência. Como já mencionado, ao instalar um modelo com overpower, complicações são possíveis..

Em primeiro lugar, uma vez que, com tal escolha, o fluxo nominal excede significativamente a demanda média de água, a bomba operará em um modo liga / desliga frequente. Os fabricantes permitem até 30 partidas de bomba por hora, mas apenas por uma hora por dia, com um limite geral de 60 ciclos por dia. Em qualquer caso, o acionamento frequente afeta negativamente a vida útil do motor elétrico e a partida automática. Para evitar isso, você precisará instalar um grande tanque de diafragma.

Em segundo lugar, se a potência da bomba for muito alta, como resultado, a pressão da água na entrada da casa será superestimada. No momento da partida dessa bomba, choques hidráulicos fortes ocorrerão inevitavelmente. Alguns acessórios podem simplesmente não ser projetados para tal pressão (máquinas de lavar louça e máquinas de lavar, misturadores), a instalação adicional de redutores de pressão será necessária para reduzir a pressão.

Figura 2. Bomba não selecionada corretamente: ponto de serviço deslocado para a direita.

Em terceiro lugar, durante o enchimento da piscina, a bomba funcionará em um “tubo aberto” sem criar pressão. Nessas condições, existe um grande fluxo de água com pressão mínima. O ponto de operação da bomba muda na curva característica para a direita, em uma área que não corresponde à área de operação da bomba (Fig. 2). A potência no eixo será máxima e, com operação prolongada neste modo, o motor falhará..

A consequência do uso de uma bomba com capacidade superestimada será um aumento geral no custo de todo o sistema, ocasionado pelo uso de equipamentos elétricos mais potentes, materiais e conexões com alta pressão de trabalho admissível, aumento dos diâmetros da tubulação e do poço, bem como aumento do custo do tratamento de água.
Se o fluxo nominal da bomba exceder a taxa de fluxo do poço, é necessário instalar proteção adicional para “funcionamento a seco”. Estrangular e ajustar a bomba resultará em consumo excessivo de energia.
Ou seja, ao mesmo tempo em que se garante a possibilidade de uso simultâneo de todos os pontos de água com a instalação de uma bomba superpotente, o custo do sistema de abastecimento de água aumenta. Ao mesmo tempo, o consumo real de água será muito menor.

Portanto, embora a escolha final fique sempre com o cliente, é mais barato e mais correto escolher uma bomba atendendo às necessidades reais e com o auxílio de especialistas. É possível satisfazer as necessidades do utilizador do sistema de abastecimento de água, respeitando as regras para a sua instalação e funcionamento, escolhendo a bomba com característica de funcionamento plana e óptima nesta situação.

Para um sistema de abastecimento de água, uma bomba pode ser selecionada a partir do exemplo acima (Fig. 1). Na zona de vazões possíveis (de 4 a 8 m3 / h) para este modelo, a curva de dependência da pressão sobre a vazão tem uma forma plana, ou seja, em vazões de água baixas, não haverá aumento excessivo de pressão. Ao mesmo tempo, uma certa margem permitida ao calcular o consumo de água excluirá a possibilidade de escassez de água.

Instalação e comissionamento da bomba

Em qualquer caso, seja qual for a bomba escolhida, durante a instalação é necessário ajustar o seu ponto de funcionamento em todos os modos de funcionamento possíveis. Durante o comissionamento, a taxa de fluxo fornecida deve ser medida (determinada pela taxa de enchimento de qualquer recipiente de volume conhecido, por exemplo, um barril), a pressão criada (de acordo com o medidor de pressão na cabeça) e a corrente consumida (medida com tenazes atuais).

As características obtidas são verificadas em relação aos dados do passaporte da bomba do catálogo. Se os parâmetros de operação forem excedidos (como regra, alguma reserva de energia é fornecida, por exemplo, para a instalação subsequente de filtros), é necessário fechar a válvula na saída do poço, criar resistência local adicional suficiente para estabelecer o ponto de operação correto – no meio da característica Q (H).

A instalação, bem como a seleção da bomba, deve ser realizada por especialistas treinados; a empresa instaladora deve ter uma licença para instalar este equipamento.

Proteção da bomba do poço

Antes de escolher e adquirir uma bomba, é necessário obter informações precisas sobre a tensão de alimentação da instalação. Isso é especialmente importante ao escolher uma bomba importada. Todos os equipamentos fornecidos do exterior atendem, em primeiro lugar, aos padrões industriais do país de origem. Portanto, para todas as bombas alemãs, o desvio de tensão permitido na rede elétrica em relação ao nominal é de +6 a -10%. Apesar de todas as proteções integradas, a bomba não foi projetada para operar em uma rede com tensão abaixo de 200 V, todos os possíveis rebaixamentos e surtos de tensão afetarão negativamente a vida útil do motor elétrico. Aqui é necessário fornecer proteção de tensão ajustável como parte do gabinete de controle e, para bombas trifásicas, também contra modos de operação não-fase. Não é recomendado instalar bombas monofásicas potentes. A corrente de partida de um motor de 2,2 kW pode exceder a corrente nominal em 4,4 vezes! Para estabilizar a tensão dentro da faixa de operação com tais surtos, será necessário um estabilizador com cinco vezes mais reserva de energia (mais precisamente, a escolha será feita pelos fabricantes dos estabilizadores). Às vezes é mais barato para o usuário fornecer uma fonte de alimentação de 380 V na instalação do que a operação correta de uma bomba monofásica.

Segundo as estatísticas, cerca de 85% das falhas ocorrem justamente na parte elétrica da bomba. O principal motivo é o fechamento entre voltas dos enrolamentos do estator devido ao superaquecimento devido à sobrecarga hidráulica ou ao operar em uma tensão reduzida ou que muda abruptamente. Ambos podem ser evitados com proteção de sobrecorrente adequada. Uma partida convencional com proteção de sobrecorrente faz isso muito bem, mas alguns instaladores se esquecem de ajustar o valor de corrente necessário. O resultado dessa negligência é fácil de calcular: você terá que pagar para tirar a bomba do poço, consertá-la (preço de um motor novo), baixar a bomba e colocá-la em funcionamento. O valor pode exceder o custo de uma nova bomba.

Glossário de termos

• Head – excesso de pressão gerado pela bomba.
• Consumo – o volume de água pela bomba de transferência por unidade de tempo.
• Ponto de operação – o ponto de intersecção da curva das características da bomba Q (H) com a característica de resistência da tubulação SQ2, correspondendo aos valores efetivos da carga e vazão quando operando em um sistema de abastecimento de água específico.
• Estrangulamento – criando resistência adicional na tubulação de descarga.
• Característica de desempenho – gráfico da dependência dos parâmetros operacionais da bomba – altura manométrica e taxa de fluxo Q (H).
• Força do eixo – força da bomba
• Nível estático – nível de água constante no poço
• Nível dinâmico – o nível de água no poço, estabelecido ao bombear a taxa de fluxo específica
• Taxa de fluxo do poço – fluxo de água estável fornecido pelo poço.