ghid proiectare _canalizare

Managementul apei tehnologii de canalizare

Ghid de proiectare principii de baz ale proiectrii hidraulice i electrice

2008

CONTENTS

Introducere Drenarea i canalizarea o problem milenar Prevederi legale Principii hidraulice de baz Funcionarea pompelor centrifuge Tipuri de instalare Instalarea imersat n cmin sau instalarea staionar n rezervor Instalarea imersat portabil Instalarea staionar uscat Fluidele pompate / formele de rotoare Fluidul pompat (ape de canalizare netratate, nmol) Rotorul nchis cu o singur palet (rotorul monocanal) Rotorul nchis cu mai multe palete (rotorul multicanal) Rotorul cu mai multe palete cu toctor Rotorul Vortex Rotorul Vortex cu cap de amestec Rotorul elicoidal Rotorul elice Alegerea rotorului Pasajul liber (pasajul sferic) Puterea hidraulic Debitul volumic nlimea de pompare Viteza de curgere Curbele caracteristice ale pompelor Curba caracteristic a instalaiei NPSH Cavitaia Puterea Uzura Tipurile de uzur Materiale utilizate n construcia pompelor Compararea materialelor Staiile de pompare Determinarea debitului volumic Calcularea cminului pompei, volumul de acumulare Echipamentul cminului Instalarea imersat Instalarea uscat Transportul n siguran al apelor de canalizare Sistemul de separare a solidelor Staii de pompare subterane cu pompe instalate uscat i sistem de separare a solidelor Calculul ocurilor de presiune

5 5 6 9 9 9 10 10 11 13 13 14 14 14 15 15 15 16 17 17 19 19 19 20 21 23 24 25 26 31 31 32 35 37 39 40 41 46 47 49 49 50 51

2

Sub rezerva modicrilor 10/2008 WILO SE

CONTENTS

Principiile de baz ale proiectrii instalaiilor electrice

57

Instalaiile electrice Tipurile de reele Msuri de protecie (DIN VDE 0100-410) Motoarele asincrone trifazate Proiectarea general i funcionarea Modurile de pornire Regimuri de funcionare Dimensionarea specic a produselor Protecia motoarelor prin sigurane fuzibile Protecia motoarelor Echipamentul de monitorizare Cabluri/linii Curentul admisibil de ncrcare a cablurilor (DIN VDE 0298, Part 4) Tehnologia de comand Sistemele de msurare a nivelului Instalaiile de comutare soluii specice n funcie de client Aspecte speciale privind exploatarea cu dispozitive de pornire lin sau convertizoare de frecven Pornirea lin Convertizorul de frecven Protecia mpotriva exploziilor Instalarea echipamentelor electrice n zone cu pericol de explozie Instalaii electrice n zone cu pericol de explozie Anex Note generale Tabele i diagrame pentru exemplele de calcul Abrevierile utilizate Formulare Tabele de materiale Analiza defeciunilor Informaii privind drepturile de autor

59 59 61 65 65 68 70 73 73 73 75 80 82 85 85 88 93 93 93 97 97 98 101 101 102 104 105 106 109 111

Managementul apei - tehnologii de canalizare 10/2008

3

IntroducereDrenarea i canalizarea o problem milenar Aceasta este o problem foarte veche cu care oamenii s-au confruntat ntotdeauna de cnd au convieuit mpreun n aezri mari ce s facem cu drenrile i canalizrile ? Aceasta este problema esenial a dezvoltrii urbane, e n vremurile antice, e n perioada modern.Funciunile pe care le considerm asigurate astzi au fost rezolvate de inginerii din antichitate prin utilizarea unor instalaii sosticate bazate pe gravitaie i principii mecanice. n locul unor materiale de nalt tehnologie i al calculelor pe computer, ei utilizau profesionalism i o inventivitate uimitoare. Problema drenrii i canalizrii pare s avut ntotdeauna o mare nsemntate, chiar de la nceputurile civilizaiei. Exist dovezi ale primelor canalizri din mileniul al treilea nainte de Hristos. n timpul culturii minoice, palatul din Knossos era echipat cu un sistem de canalizare cu perei din piatr i tuburi din teracot pentru evacuarea apelor uzate. Cultura bilor la romani nu putea s existe, de asemenea, fr instalaii de drenare i canalizare. Nu numai oraul Roma era canalizat n rul Tibru prin Cloaca Maxima, care exist i astzi. i n Kln, exist sectoare ale sistemului de canalizare din epoca roman care pot vizitate i astzi. Cu ct numrul de oameni care triesc aproape unii de alii era mai mare, cu att mai urgent devenea problema evacurii excrementelor umane. Totui, din evul mediu pn n epoca modern, au prevalat condiii pe care nu ni le putem imagina astzi. Pentru cei mai muli, canalizarea avea loc prin jgheaburi deschise n rul cel mai apropiat. Cei care locuiau n Berlin n Evul Mediu, trebuiau s utilizeze o latrin cu groap, la fel ca majoritatea celor peste 6000 de locuitori. Un sistem nchis de canalizare nu exista nc, astfel nct apa de ploaie, apele uzate i noroiul se amestecau n jgheab pentru a curge sub form netratat n rul apropiat Spree. n jurul anului 1870, Berlinul era deja un ora mare, cu o populaie de aproape un milion. Deoarece nici pe departe toate locuinele din cldiri aveau toalete proprii, brbaii i femeile erau nevoii s utilizeze amenajrile publice care existau n numr mare pe strzi i n locurile publice, unele dintre ele ind chiar nclzite. Aceste toalete erau legate la un sistem de canalizare. Totui, apele uzate curgeau tot n rul Spree, fr nici o instalaie de tratare a apei. Odat cu nceputurile industrializrii i creterea rapid a populaiei urbane, un sistem controlat de evacuare a apelor uzate a devenit inevitabil. n acest context, oraul Hamburg a fost printre precursori. Primul sistem centralizat de canalizare i tratare a apei a fost dezvoltat aici n anul 1856. Totui, aceast evoluie urban major a rmas privilegiul oraelor mari pentru nc un secol. n zonele rurale, apele uzate i fecalele erau colectate nc n gropi i hazna. Abia dup trecerea n noul mileniu, prevederile legale au asigurat ca gospodriile casnice s e legate aproape peste tot la un sistem de canalizare, iar apele uzate i de drenare s curg napoi n ciclul natural al apei, ind epurat n instalaiile de tratare a apelor.


5

INTRODUCERE

Prevederile legaleNote privind standardele, directivele i foile de calcul (extras)DIN 4045 DIN EN 752, p. 1-7 DIN EN 1671 DIN EN 1299 DIN 24260, p. 1 DIN 24293 VDE 0100 VDE 0105 VDE 0160 Tehnologia canalizrii terminologie de baz Sisteme de canalizare n exteriorul cldirilor Sisteme de canalizare sub presiune n exteriorul cldirilor Vibraii i ocuri mecanice, izolarea mainilor mpotriva vibraiilor Pompe centrifuge i staii de pompe centrifuge; terminologie, simboluri, formule, uniti Pompe centrifuge documente tehnice terminologie, coninutul livrrii, versiunea Specicaii pentru instalarea unitilor de cureni tari cu tensiunea nominal pn la 1000 V Exploatarea unitilor de cureni tari Echiparea unitilor de cureni tari cu echipament electronic i inclusiv:

inclusiv: DIN EN 61800, p. 3 Acionri electrice cu turaie variabil VDE 0165 VDE 0170/0171 DIN EN 50018 VDE 0660 Instalarea sistemelor electrice n zonele cu pericol de explozie Echipamentul electric pentru zonele cu pericol de explozie Echipamentul electric pentru zonele cu pericol de explozie, carcase rezistente la presiune Aparataj de comutare de joas tensiune

inclusiv: DIN EN 60439 T 1-5 Combinaii de aparataj de comutare de joas tensiune DIN EN 60947 T 1-7 Aparataj de comutare de joas tensiune

6


INTRODUCERE


7

Principii hidraulice de bazFuncionarea pompelor centrifuge Pompele sunt necesare pentru transportul uidelor i pentru a nvinge rezistena la curgere care rezult n instalaiile de conducte. n instalaiile de pompe cu nivele diferite ale uidului, trebuie s e nvins i diferena de presiune staticPompele sunt necesare pentru transportul uidelor i pentru a nvinge rezistena la curgere care rezult n instalaiile de conducte. n instalaiile de pompe cu nivele diferite ale uidului, trebuie s e nvins i diferena de presiune static. Conform concepiei lor i al tipului de conversie a energiei, pompele centrifuge sunt maini hidraulice cu curgerea uidelor. Dei exist o gam larg de concepii, n toate pompele centrifuge, uidul intr ntr-un rotor pe direcie axial. Un motor electric rotete arborele pompei, pe care este montat rotorul. Apa care curge spre rotor prin oriciul de aspiraie i prin racordul de aspiraie, este deviat de paletele rotorului ntr-o micare radial (cu excepia pompelor cu elice i a pompelor multietajate). Forele centrifuge care iau natere n ecare particul de uid provoac o cretere a presiunii, precum i a vitezei, n timp ce uidul curge prin zona rotorului. Dup ieirea din rotor, uidul este colectat n carcasa spiral. Debitul este uor redus datorit construciei. Datorit conversiei energiei, presiunea crete i mai mult. O pomp este format din urmtoarele componente principale: Carcasa pompei Motorul Rotorul

Tipurile de instalrin sistemele submersibile din aplicaiile municipale, se utilizeaz tipuri foarte variate de instalaii. Tipul de instalare depinde, n principal, de scopul aplicaiei i de volumul de investiii. n principiu, se disting trei tipuri principale de instalri: Instalarea imersat staionar, Instalarea imersat portabil, Instalarea uscat staionar Instalrile n cmin tubular sunt, de asemenea, cerute. Tipul de instalare depinde n principal de cerinele inginerului proiectant i de beneciar. Apar diferite puncte de vedere, ecare dintre acestea ind justicat n condiiile domeniului respectiv e aplicare.


9

PRINCIPII HIDRAULICE DE BAZ

Instalarea imersat sau instalarea staionar ntr-un rezervorLa instalarea imersat, pompa este instalat n uidul care urmeaz a pompat. Motorul este rcit de apa de canalizare care circul. Avantajul acestui tip de instalare l reprezint costurile reduse de investiii n comparaie cu proiectele mai sosticate de staii de pompare pentru pompele de ape uzate instalate uscat. ntr-un astfel de caz, nu este necesar o construcie suprateran sau un soclu intermediar pentru pompe n cmin. La adncimi mai mari, este necesar o platform. Pompa este xat prin intermediul unei uniti de suspendare cu un mecanism de coborre. Aceasta permite extragerea pompei n orice moment, de exemplu pentru lucrri de ntreinere. Piciorul de cuplare i cotul sunt turnate, de obicei, ntr-o singur pies. Ghidajul se compune din dou evi, aceasta prevenind orice rsucire. Legtura prin cuplajul Wilo este fcut astfel nct o manet mpiedic inelul de etanare s cad afar. Conducta de refulare, dintr-o eav din oel galvanizat sau, n cazul ideal, dintr-o eav din oel inoxidabil, este montat direct pe unitatea de suspendare prin ane i iese n exteriorul cminului pompei. Cminul poate construit, la costuri reduse, din cmine prefabricate din beton prevzute cu garnituri din elastomeri n conformitate cu EN 1917 (completare naional: DIN 4034 T1). Totui, cminele monobloc din PEHD, fr garnituri, reprezint o soluie mai bun, deoarece mpiedic orice inltraii de ap din exterior. Dup cum se arat n schem, acest tip de instalare permite beneciarului opiunea unor geometrii speciale ale geometriei cminului pompei, adaptate la cerinele individuale, utilizarea unor ventile speciale de splare sau instalarea de rotoare Vortex cu tehnologie special cu cap de amestec. Dezavantajul unei instalri imersate l constituie lipsa de uurin n ntreinere. n plus, cu o pomp submersibil pentru ape uzate instalat imersat, nivelul apei nu poate cobort dect pn la un anumit nivel, deoarece rcirea optim a motorului este posibil numai n starea imersat.

Instalarea imersat portabilLa acest tip de instalare, motorul este rcit n acelai mod ca i la instalarea imersat staionar. Pompa nu este ns xat denitiv cu ajutorul unei uniti de suspendare. De aceea, pompa poate instalat n orice cmin, prin intermediul unei componente de baz pe carcasa pompei. Cu ajutorul unor cuplaje corespunztoare, pe oriciul de refulare pot instalate furtunuri cu lungimea corespunztoare. La alegerea pompei, trebuie s se ia n considerare condiiile hidraulice, ca debitul volumic i nlimea de pompare, precum i valoarea NPSH a pompei. Pompele portabile sunt utilizate frecvent pentru aplicaii municipale, ca drenaje de avarie sau pompe de drenaj rezidual.

10


PRINCIPII HIDRAULICE DE BAZ

Instalarea uscat staionarVarianta de instalare uscat staionar, n particular pompa submersibil instalat uscat, ofer unele avantaje n comparaie cu pompele instalate uscat, precum i n comparaie cu pompele submersibile instalate imersat. Principiul de instalare a unei pompe submersibile instalate uscat Principala diferen fa de o pomp submersibil instalat imersat este concepia motorului. Acesta este un motor complet capsulat cu rcire intern n circuit nchis. Se face distincie ntre un sistem de rcire deschis i un sistem de rcire nchis. La un sistem de rcire deschis,uidul pompat este utilizat ca agent de rcire. La un sistem nchis (sistem cu o singur camer sau cu dou camere), rcirea se face de ctre un uid extern, ca de ex. ap cu glicol sau ulei alb medical, ntr-un circuit nchis. O alt diferen principal fa de pompa submersibil instalat imersat este aceea c pompa submersibil instalat uscat nu este instalat n uidul pompat. Din punct de vedere al construciei tehnice, este necesar o baz intermediar direct n staia de pompare. Avantajele majore sun combinate. Pe de o parte, aceast pomp submersibil ofer toate beneciile unei pompe instalate uscat, iar pe de alt parte, toate beneciile unei pompe submersibile, ca aceea de a rezistent la inundare. Dup cum s-a mai menionat, pompa este instalat ntr-o ncpere separat. Pompa este xat de conducta de intrare n mod simplu, printr-un cot de eav. Avantaje n comparaie cu pompele instalate uscat (nu pompele submersibile) Sunt rezistente la inundare i, astfel, mai abile n exploatare Etanri mecanice din carburi, cu ntreinere redus, sau cartue de etanare Fr cuplaje sau curele trapezoidale, astfel sunt necesare mai puine piese de uzur i mai puin ntreinere Protecia mpotriva exploziilor este posibil n orice moment Condiii de lucru curate i igienice ntreinere uoar

Rcire intern cu circuit nchis: Circuitul intern de rcire mpiedic orice ntrerupere a rcirii. Cldura motorului este disipat ctre uid printr-un schimbtor de cldur. Temperatura de funcionare i ncrcarea termic a componentelor rmn joase.


11

Fluidele pompate / formele rotoarelorFluidul pompat (ape de canalizare netratate, nmol)Concentraia solidelor n funcie de concentraia solidelor, n mod normal, pot utilizate urmtoarele tipuri de pompe (ndreptar aproximativ): Pn la 8 % materie uscat: Rotor necolmatabil i rotor vortex Pompe cu curgere mixt cu rotor necolmatabil Pn la 12 % materie uscat: Pompe cu curgere mixt Peste 12 % materie uscat: Pompe cu piston, pompe cu cavitate progresiv Valoarea mai mic se aplic la solide hidrole, valoarea mai mare la solidele non-hidrole. Premiza pentru o pompare perfect este n toate cazurile aceea ca uidul pompei s curg nc de la sine. Viscozitatea Diagramele pompei i valorile date n a tehnic ale puterii motorului se aplic la pomparea apei = 1.0 x 10-6m/s. Curba pierderilor prin frecare se aplic, de asemenea, numai pentru ap. Dac viscozitatea uidului este mai mare dect v = 1.5 x 10-6m/s, trebuie s se aib n vedere n special urmtoarele aspecte: Pierderi crescute prin frecare n conduct (la determinarea nlimii de pompare) Creterea puterii cerute de pomp (la determinarea puterii de acionare) Greutatea specic Valorile puterii motorului date n ele tehnice se aplic pentru ap ca uid (= 1 kg/dm). La o greutate specic mai mare a uidului dect cea a apei, trebuie s se ia n considerare o cerere de putere mai mare a pompei.


13

FLUIDELE POMPATE / FORMELE ROTOARELOR

Rotorul nchis cu un singur canal (rotorul monocanal)Proprieti: Sensibilitate redus la nfundare Pasaj sferic mai mare Susceptibilitate redus la uzur Pompare linitit Este posibil corectarea puterii prin strunjirea rotorului Ecien ridicat Pentru concentraii de solide uscate pn la 8 %, n funcie de tipul nmolului n caz de uzur, se schimb numai inelul x de uzur i contrainelul Compensarea hidraulic a mpingerii axiale datorit vanelor inverse, aceasta reducnd ncrcarea pe lagre Domenii de aplicare: Ape de canalizare netratate Circulaia i nclzirea nmolului Ap amestecat Nmol brut i digerat Nmol activat

Rotorul nchis cu mai multe canale (rotorul multicanal)Proprieti Mers linitit Sensibilitate redus la nfundare Pasaj sferic mai mare Susceptibilitate redus la uzur Pompare linitit Este posibil corectarea puterii prin strunjirea rotorului Ecien ridicat Pentru concentraii de solide uscate pn la 5 %, n funcie de tipul nmolului n caz de uzur, se schimb numai inelul x de uzur i contrainelul Compensarea hidraulic a mpingerii axiale datorit vanelor inverse, aceasta Domenii de aplicare: Ape de canalizare epurate la raclor Ape de canalizare tratate mecanic Ape uzate industriale Ap de reumplere Nmol activat Canalizri industriale

Rotorul deschis cu toctorToctorul din amonte taie solidele din apa de canalizare la dimensiunile necesare. Toctorul se compune dintr-o unitate de tocare din Abrasite i o lam din material 1.4034. Toctorul prezint posibiliti de reglare uor de utilizat pentru diferite jocuri ntre piese Proprieti: Sensibilitate redus la nfundare Pasaj sferic redus Sensibilitate la uide care provoac uzur, de exemplu cele care conin nisip Domenii de aplicare Ape de canalizare casnice Ape uzate Fecale Corespunztoare pentru drenajul de joas presiune

14



Rotorul Vortex (retras)Proprieti: Domenii de aplicare: Ape de canalizare netratate nfundarea este foarte puin probabil Nmol activat Fr garnitur de interstiiu Nmol brut i digerat Pasaj sferic optim Ap amestecat Corespunztoare pentru unele Fluide cu constituente problematice uide care degaj bule Fluide cu constituente care provoac uzura Este posibil corectarea puterii prin strunjirea rotorului Ecien mai redus n comparaie cu rotorul fr nfundare Pentru concentraii de solide uscate pn la 8 %, n funcie de tipul nmolului Insensibil la apele de canalizare broase Compensarea hidraulic a mpingerii axiale datorit vanelor inverse, aceasta Uzur redus Corespunztoare i pentru uidele care degaj bule

Rotorul vortex cu cap de amestecareCapul de amestecare este un aparat mecanic de agitare care formeaz o unitate comun cu rotorul vortex. Astfel, nisipul este agitat numai n zona de intrare a pompei. Depunerile solide sunt deblocate i pompate. Datorit zonei de curgere strict delimitate, depunerea nisipului nu este perturbat. Capul de amestecare este confecionat din materialul special Abrasite, foarte rezistent la uzur. Proprieti: Vezi rotorul vortex Deblocarea depunerilor de nisip solidicate Rezisten ridicat la uzur Cap de amestecare cu autocurare Domenii de aplicare n camera cu pietri Sisteme cu nisip i pietri Iazuri de decantare a nmolului Bazine de sedimentare Oriunde sunt posibile depuneri

Rotorul elicoidalProprieti: Pentru uide cu viscozitate ridicat Pasaj sferic redus Sensibilitate la uide care provoac uzur, de exemplu cele care conin nisip Pompare foarte linitit Corectarea puterii este posibil numai ntr-o msur limitat Pentru concentraii de solide uscate pn la 12 %, n funcie de tipul nmolului Puterea consumat rmne constant cu creterea debitului Domenii de aplicare Circulaia i nclzirea nmolului Nmol brut i digerat Fluide vscoase Fluide cu materie uscat pn la 12 %


15

FLUIDELE POMPATE - FORMELE ROTOARELOR

Rotorul cu eliceProprieti: Pentru debit volumic foarte mare i nlime de pompare foarte mic Ecien ridicat Puterea consumat scade cu creterea debitului volumic Nu poate funciona mpotriva unei vane nchise Domenii de aplicare: Fluide cu cantiti mici de impuriti Ap de ploaie Returul nmolului activat Circulaia nmolului activat Prize de ap etc.

Alte forme de rotoare sunt: rotorul semiaxial i rotorul oal:

Rotorul semiaxial

Rotorul oal

16



Alegerea rotoruluiAlegerea exact a rotorului corect depinde de urmtoarele: Condiiile de aplicare Condiiile sistemului Punctul de funcionare a pompei i muli ali factori. Aceti factori trebuie s e vericai cu grij, de la caz la caz.

Proprietile rotoarelorProtecia la nfundare (blocare) Traseul curbei Pomparea uidelor Pomparea nmolului Ecien caracteristice cu coninut de gaze (randament) ++ = foarte abrupt = foarte plat /+ + + ++ + ++ ++ + 0 ++ 0 0 + + + + +++ 0 + 0 ++ ++ ++ +++ +++ ++ Funcionare lin Rezistena la uzur (*cu contrainel i inel de uzur x) +++ ++* ++* 0 +* 0 ++*

Rotor Vortex Rotor nchis cu o singur pal Rotor nchis cu multe pale Rotor elicoidal Rotor semi-axial Rotor axial Rotor oal

+++ ++ + + + +++

+++ + ++ + ++ ++ +++

+++ = ideal; ++ = foarte bun; + = bun, o = limitat; = nefavorabil

Pasajul liber (sferic)Pompele pentru canalizare i componentele lor hidraulice sunt adaptate la condiiile diferite i la constituenii corespunztori ai uidelor pompate. Totui, trebuie s se ia n considerare care dintre formele de proiectare ale rotoarelor este cea mai potrivit pentru uidul respectiv i compoziia acestuia. O cretere a pasajului sferic nseamn o reducere a ecienei hidraulice. Aceasta are ca urmare o putere mai mare a motorului pentru acelai rezultat hidraulic ceea ce, la rndul su, are un efect asupra costurilor de exploatare i de achiziie. Dimensionarea este important n ceea ce privete urmtoarele elemente: Aspecte economice Funcionarea fr defeciuni a pompelor pentru canalizare Fiabilitatea n exploatare


17

Puterea hidraulicDebitul volumic (Q)Debitul volumic Q este debitul volumic hidraulic realizat de pomp (cantitatea de uid pompat) ntr-o unitate specic de timp, ca de ex. l/s sau m/h. Circulaia sau pierderile prin scurgeri necesare pentru rcirea intern sunt pierderi de putere care nu sunt cuprinse n debitul volumic. La specicarea debitului volumic, se face distincie dintre urmtoarele: Punctul cel mai bun (optim) al pompei (Qopt) Debitul volumic maxim (Qmax) Debitul volumic minim (Qmin) nlimea de pompare care trebuie s e realizat de pomp (diferena de energie) este suma dintre diferena de nlime static i pierderea de presiune (=pierderea de nlime) n conducte i armturi. Hmax = Hstat + HVL + HVA La specicarea nlimii de pompare, trebuie s se respecte semnicaia exact a presiunii. Exist o diferen de baz ntre presiunea n punctul optim de funcionare, presiunea cu cel mai bun randament al pompei (H opt ) i presiunea maxim a pompei (Hmax). Instalaia sau staia poate deteriorat datorit unor specicaii ambigue care au ca urmare supradimensionarea sau alegerea unor pompe prea mici, ceea ce face ca instalaia sau staia s aib cderi temporare. Punctele poteniale de maxim trebuie s e luate n considerare n mod corespunztor, adic punctul maxim cel mai nalt al conductei este (Hstat-max ). n cazul conductelor de refulare fr dezaerisire care nu sunt pozate continuu, trebuie s se adune valorile individuale n conformitate cu variaiile de nlime. Aceasta se datoreaz faptului c, din cauza diferenelor individuale de nlime, este foarte probabil umplerea parial a conductelor, ceea ce nseamn c trebuie s se adauge cteva coloane de ap de amestec.

nlimea de pompare (H)nlimea de pompare H a unei pompe este diferena de energie a uidului ntre intrarea i ieirea pompei. Unitatea de nlime de pompare este m sau bar (10 m ~ 1 bar). Proporiile de energie sunt exprimate ca nlime cinetic (= nlime de pompare). Presiunea este o component a nlimii cinetice dar, n acelai timp, diferena de energie este utilizat ca un sinonim (diferena de energie = presiunea).

Nivelul mediu al apei

HVL = Pierderi de presiune n conducte HVA = Pierderi de presiune n armturi i coturi Hstat = Pierderea de presiune datorit diferenei de nlime


19

PUTEREA HIDRAULICA

NND 0 m Racordul de refulare al staiei de pompare

MSL 3 11. 0 m MSL 1 10.0 m 4 2 1 MSL 2 5.0 m 3 Hstat-max MSL A 6.0 m Transfer

n cazul umplerilor pariale, se adaug tronsoanele ascendente: Hstat-max = (MSL1 - MSL) + (MSL3 - MSL2 ) = [10 m - (-1 m)] + (11 m - 5 m) = 17 m Dac se consider umplerea complet a sistemului de conducte, va necesar s se calculeze numai diferena de nlime static dintre nivelul mediu al apei n rezervor i punctul cel mai nalt. Pentru umplere complet:

MSL -1.0 m Nivelul apei la oprirea pompei

Hstat

= MSL3 - MSL = 11.0 m - (-1 m) = 12 m

Viteza de curgereMateriile solide i sedimentele din apa de canalizare se pot depune n conducte, avnd ca urmare nfundarea sistemului de drenare. Pentru a preveni orice nfundare a conductelor, se recomand s se menin urmtoarele viteze minime de curgere:

Conducta de refulare

Conducte orizontale Conducte verticale Conducte canalizare Conducte suate cu aer comprimat EN 1671 Conducte nesuate DWA-DVWK A 134* pn la Dn 100 0.70 m/s pn la Dn 150 0.80 m/s pn la Dn 200 0.90 m/s pn la Dn 250 0.95 m/s pn la Dn 300 1.00 m/s pn la Dn 400 1.10 m/s

Recomandri conform DWA A 116-2 V min = 0.7 1.1 m/s* Vmin = 1.0 1.5 m/s Vmin = 2.03.0 m/s 0.7 Vmin 0.7 Vmin 2.5

n funcie de compoziia uidului (de ex. coninut ridicat de nisip, pomparea de nmol), valorile menionate mai sus pot mai ridicate. Totui, se vor respecta standardele i directivele naionale. Viteza de curgere este determinat de debitul volumic complet (m/s) per seciune (m) i ar trebui s e, n general, ntre 0,7 m/s i 2,5 m/s. La alegerea diametrului conductelor, se vor lua n considerare urmtoarele: cu ct viteza de curgere este mai mare: cu att sunt mai puine depuneri cu att sunt mai mari pierderile pe conducte cu att mai puin economic cu att mai ridicat este riscul de uzur

20


PUTEREA HIDRAULIC

Curbele caracteristice ale pompelorCreterea de presiune n pomp este denumit nlime de pompare. Deniia nlimii de pompare nlimea de pompare H a unei pompe este lucrul mecanic utilizabil transferat de la pomp la uid, n raport cu fora de gravitaie a uidului n condiiile acceleraiei locale a gravitaiei. E H= G [m]Traseul teoretic Debitul volumic Q [m 3 /h]

Curba caracteristic a pompeinlimea de pompare H [m]

nlimea de pompare zero H0

Curba caracteristic a pompei

E = energia mecanic utilizabil [N m] G = fora de gravitaie [N]

Forma curbei caracteristice a pompei Creterea de presiune generat n pomp i debitul Diagrama care urmeaz prezint diferitele nclinri volumic prin pomp sunt dependente reciproc ale curbelor caracteristice ale pompelor, n funcie, ntre ele. Aceast dependen este reprezentat de exemplu, de turaia motorului. ntr-o diagram sub forma unei curbe caracteristice a pompei. nlimea de pompare H a pompei este introdus n metri [m] pe axa vertical, axa ordonatelor. Sunt posibile i alte scale ale axei. Se aplic urmtorii coecieni de conversie: 10 m 1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa Scala pentru debitul volumic Q al pompei, n metri cubi pe or [m/h] este indicat pe axa orizontal, abscisa. i aici, este posibil o alt ax a scalei, de ex. (l/s). Traseul curbei caracteristice a pompei prezint urmtoarele relaii: energia acionrii electrice (innd seama de randamentul total) este convertit n pomp n formele de energie hidraulic: creterea de presiune i micarea. Dac pompa funcioneaz mpotriva unui ventil nchis, apare presiunea maxim a pompei. Aceasta se numete nlimea de pompare la debit zero Ho a pompei. Dac ventilul este deschis ncet, uidul ncepe s curg. Astfel, o parte din energia de acionare este convertit n energie cinetic. Dup aceasta, presiunea iniial nu mai poate meninut. Curba pompei descrete. Teoretic, punctul de intersecie dintre curba pompei i axa debitului volumic este atins atunci cnd apa conine numai energie cinetic i nu se mai creeaz presiune. Totui, deoarece un sistem de conducte are ntotdeauna o rezisten intern, curbele reale ale pompelor se termin nainte de a ajunge la axa debitelor de pompare.nlimea de pompare H [m]

plat (e.g. 2900 rpm)

abrupt (e.g. 1450 rpm) Debitul volumic Q [m 3 /h]

n funcie de pant i de variaia punctului de funcionare, rezult variaii diferite ale debitului volumic i ale presiunii: Curb caracteristic cu traseu plat variaii mai mari ale debitului volumic, dar variaii mici ale presiunii Curb caracteristic cu traseu abrupt variaii mai mici ale debitului volumic, dar variaii mari ale presiunii Pentru funcionarea permanent, nu se vor alege niciodat pompe cu un punct de funcionare n domeniul extrem din stnga sau din dreapta curbei caracteristice.

nlimea de pompare H [m]

Variaii diferite ale debitului i ale presiunii

Debitul volumic Q [m 3 /h]


21

PUTEREA HIDRAULIC

Alegerea motorului submersibil Cazul 1 Pompa lucreaz numai ntr-un singur punct de funcionare. De aceea, nlimea de pompare este constant. De regul, se alege motorul submersibil cu puterea de acionare imediat superioar (n acest exemplu: 2,5 kW). Cazul 2 Performanele pompei uctueaz ntr-un anumit domeniu de performan sau pompa funcioneaz pe ntregul domeniu al curbei caracteristice. n acest caz, se utilizeaz motorul cu puterea maxim de acionare (n exemplu: 4.0 kW).

Puterea de acionare

Punctul de funcionare

Cazul 1

Cazul 2

Puterea motorului specicat de rma Wilo include deja o rezerv de putere de 10 - 15 %. Aceast rezerv de putere ine seama de faptul c apa normal de canalizare conine solide, ceea ce atrage dup sine o putere necesar mai mare (dect la funcionarea n ap curat), datorit mrimii, brozitii sau friciunii acestora. n ondiii speciale, de exemplu coninut ridicat de solide, viscozitate ridicat, greutate specic mare, constitueni speciali n uid etc., puterea acionrii trebuie s e determinat separat, dup experien. Astfel de condiii prevaleaz, n mod normal, n cazul nmolului ngroat.

22


PUTEREA HIDRAULIC

Curba caracteristic a instalaieiHVL HVA Hstat Htot = Pierderi de presiune n conducte = Pierderi de presiune n armturi = Diferena de nlime static (nlimea static de nvins) = Pierderile totale de nlimeCurba caracteristic a instalaiei (curba conductelor)H [m ]

Curba caracteristic a instalaiei prezint nlimea total de pompare H tot necesar pentru instalaie. Aceasta const n componentele Hstat, HVL i H VA n timp ce Hstat(static) rmne constant indiferent de debitul volumic, HVLi HVA (dinamic) crete datorit diferitelor tipuri de pierderi n conducte, ventile, tinguri i creteri ale frecrii datorate temperaturii etc. Punctul de funcionare Punctul de funcionare este intersecia dintre curba instalaiei i curba pompei. Punctul de funcionare se stabilete n mod automat la pompele cu turaia x. Punctul de funcionare se schimb numai dac, de exemplu, n cazul unei staii de pompare staionare pentru canalizare, nlimea static de pompare uctueaz ntre o valoare maxim i una minim. Aceasta schimb debitul volumic furnizat de pomp, deoarece aceasta poate implementa numai punctele de funcionare de pe curba pompei. Motivele pentru orice uctuaie a punctului de funcionare pot include diferite nivele de ap n cmin sau n bazin, deoarece presiunea de intrare n pomp este modicat prin variaia nivelului. Pe partea de evacuare, aceste variaii pot provocate, de asemenea, de nfundarea conductelor (incrustare) sau prin strangulare datorit ventilelor sau consumatorilor.

Curba caracteristic a instalaiei

HVL +HVA Htot Hstat Q [m3 /h]

Exemplu: nivelul uctuant n bazinH [m ] Curba pompei

Curba caracteristic a instalaiei 1 B Curba caracteristic a instalaiei 2 A Hstat Nivel minim

A, B = punctul de funcionare

Hstat Nivel maxim

Q [m3 /h]


23

PUTEREA HIDRAULIC

Valoarea NPSHValoarea NPSH (Net Positive Suction Head) este un parametru important pentru o pomp centrifug. Acesta specic presiunea minim la intrarea pompei, necesar pentru acest tip de pomp pentru a funciona fr cavitaie, deci presiunea suplimentar care este necesar pentru a preveni evaporarea uidului i meninerea acestuia n stare lichid. Valoarea NPSH a pompei este afectat de forma rotorului, de turaia pompei i de NPSH ambiant de temperatura uidului, de adncimea de mersiune n ap i de presiunea atmosferic. Se disting dou valori NPSH: 1) NPSH pomp = NPSH cerut Specic presiunea de intrare necesar pentru a evita cavitaia. Presiunea de intrare este i imersiunea n ap (diferena de nlime dintre intrarea pompei i nivelul apei n cmin). 2) NPSH sistem = NPSH prezent Specic presiunea la intrarea pompei. NPSHsistem > NPSHpomp sau NPSH prezent> NPSH cerut. Pentru pompele n instalare imersat, valoarea NPSH sistem este calculat prin adunarea presiunii atmosferice i a imersiunii pompei n uid minus presiunea de evaporare. n instalarea uscat, se scad i pierderile de presiune pe partea de intrare. Valoarea NPSH pomp este specicat de productor cu denirea unui criteriu de cavitaie.

Dimensionare economic NPSH sistem NPSH pipe >

10 m INCORECT!

H exp = 1 m

10 m + 1 m - 6 m 5 m (NPSH sistem )

Pierderi pe partea de aspiraie: 6 m 7m (NPSHpomp )

Dimensionare economic NPSH sistem NPSH pipe >

10 m CORECT!

H e xp = 1 m Pierderi pe partea de aspiraie: 2 m NPSHsistem 9 m NPSHpomp 7 m 7m (NPSH pomp )

Conversie 10 m + 1 m - 2 m 9 m (NPSHsistem )

= 1.3 Factor de siguran

curba NPSH

Hopt

NPSH exp

24


PUTEREA HIDRAULICA

CavitaiaPrin cavitaie se nelege implozia bulelor de vapori (caviti) formate ca rezultat al depresiunii locale Curba presiunii de vapori a apei sub presiunea de evaporare a uidului pompat, la intrarea n rotor. Aceasta are ca urmare o reducere a evacurii (nlimea de pompare), funcionarea nelinitit, reducerea randamentului, zgomote i distrugerea materialului (n interiorul pompei). Exploziile de dimensiuni microscopice provoac, datorit expandrii i imploziei unor mici bule de aer n zonele cu presiune mai ridicat (de ex. n stare avansat la ieirea rotorului), ocuri de presiune care deterioreaz sau distrug sistemul hidraulic. Primele semne sunt zgomotele sau deteriorrile la intrarea rotorului. Stare solid Deteriorarea materialului depinde de structura punct triplu acestuia. De exemplu, oelul inoxidabil turnat de calitatea 1.4408 (AISI 316) este de circa 20 de ori mai rezistent dect materialul standard utilizat n industria pompelor: fonta cenuie (GG 25). Bronzul dubleaz cel puin durata de utilizare. Exploatarea vitezei e curgere, a presiunii i a temperaturii corespunztoare de evaporare ajut la prevenirea cavitaiei. O vitez mai mare de curgere nseamn o presiune mai redus, avnd ca urmare un punct de erbere mai sczut al uidului. De exemplu, formarea bulelor de vapori poate redus sau evitat printr-o cretere a presiunii de intrare (de ex. prin creterea adncimii de imersiune n ap sau un nivel mai ridicat al apei n cmin).

Stare lichid

punct critic

stare de vapori

Temperatur[C]

Bulele de vapori sunt purtate de curent i se contract brusc cnd presiunea static crete din nou peste presiunea de vapori. Suprafeele adiacente ale materialului sunt distruse prin eroziune (formare de caviti)

Calculul nlimii minime de aspiraie H nec 10 5 PD g

Hnec = HH + 0.5 +

P b [m]

Abreviere Hnec [m]

Descriere nlimea minim de aspiraie la gura de aspiraie HH o. NPSH [m] nlimea net pozitiv de aspiraie necesar pentru debitul volumic de funcionare a pompei, din diagrama caracteristic Marja de siguran Presiunea de vapori a uidului ca presiune absolut pentru temperatura corespunztoare a uidului, din tabelul presiunilor de vapori Densitatea uidului Accelerarea local a gravitaiei Presiunea atmosferic local

Pabs 0 approx. 10 m

0.5 PD [bar]

Nivelul apei

NPSH [m] 20 C

[kg/m3 ] g [m/s2 ] Pb [m]


25

PUTEREA HIDRAULIC

Puterean termenii de putere a unei pompe, se poate face o distincie ntre puterea electric i puterea hidraulic. Puterea hidraulic este descris prin Q (m/h sau l/s) i H (m sau bar). n termenii puterii electrice, se disting mai muli parametri. Puterea absorbit este notat cu P1 i specicat n kilowai (kW). P2 reprezint puterea la arborele motorului, adic puterea transferat de la motor la unitatea hidraulic. P3 reprezint puterea hidraulic debitat de motor. n sistemele cu mai multe pompe, se face o distincie ntre urmtoarele moduri de funcionare: Funcionarea n paralel Scopul funcionrii n paralel este acela de a mri debitul volumic. Termenul se refer la funcionarea a dou sau mai multe pompe, toate pompele pompnd. Simultan ntr-o conduct de refulare comun (cu ventile separate n mod corespunztor i conducte de alimentare separate). Dac toate pompele pompeaz simultan, debitele volumice de pe acelai colector de refulare pot nsumate pentru a calcula debitul volumic total.Funcionarea n paralel

Puterea electric absorbit efectiv P1 P1 = 3U l cos (curent trifazat) ( Puterea la arbore P2 (puterea nominal) P2 = M 2n Puterea hidraulic efectiv P3 P3 = g Q HAbreviere U I cos M n p g Q H Descriere Tensiunea[V] Intensitatea curentului [A] Factorul de putere Momentul nominal [Nm] Turaia nominal [rpm] Densitatea uidului [kg/dm3 ] 9.81 m/s 2 Debitul volumic[m3/h] nlimea de pompare [m]

Ca i la funcionarea individual, punctul de funcionare este intersecia dintre curba caracteristic a pompei i curba caracteristic a sistemului. Fiecare pomp continu s funcioneze pe propria sa curb caracteristic. Dac pompele sunt de acelai tip, toate pompele au acelai debit volumic (a se vedea procedura de calcul grac). Totui, se va nota c conducta de alimentare pentru colectorul de refulare are ventilele sale proprii, cu pierderile corespunztoare. Acestea trebuie s e sczute la calculul punctului de funcionare. n principiu, aceste reguli se aplic i la funcionarea a dou pompe de mrimi diferite, la care cele dou pompe funcioneaz ecare pe curba sa caracteristic proprie, iar debitul volumic este repartizat n mod corespunztor (la aceeai presiune, prin nsumarea debitelor volumice).

26


PUTEREA HIDRAULIC

Exist diferite motive pentru utilizarea mai multor pompe: Funcionarea n paralel cu pomp de baz i conectarea corespunztoare de pompe de vrf. Pompele de vrf sunt conectate numai n cazul unor cerine crescute pe care pompa de baz nu le poate satisface (de ex. un aux mai mare de ap de canalizare dect debitul volumic maxim al pompei de baz). Funcionarea n paralel pentru divizarea debitelor volumice pentru a reduce cheltuielile de exploatare n cazul unor condiii puternic variabile. Funcionarea unei pompe cu conectarea pompei de rezerv n cazul n care unitatea n lucru cade. Alternarea n timp a pompelor va luat ntotdeauna n considerare pentru a optimiza distribuirea orelor de funcionare pe toate pompele i asigurarea unei durabiliti mai ndelungate a instalaiei. Panourile de automatizare Wilo pentru mai multe pompe ofer aceast funcie.

Procedura de calcul gracH [m]

5 1 2 B2 A 4 6 B B1 7 3

Q [m 3 /h]

1) Trasarea curbei caracteristice pentru pompa 1 2) Reducerea curbei pompei 1 cu pierderile (de ex. datorit ventilelor sau nfundrii) din conducta de refulare (pn la conducta colectoare) 3) Trasarea curbei caracteristice a sistemului 4) Proiecia vertical a interseciei dintre curba sistemului i curba redus a pompei n sus pn la curba original a pompei. 5) Trasarea curbei caracteristice pentru pompa 2 (adugarea debitului volumic pentru aceeai nlime de pompare) 6) Reducerea curbei pompei 2 cu pierderile (de ex. datorit ventilelor sau nfundrii) din conducta de refulare (pn la conducta colectoare) 7) Proiecia vertical a interseciei dintre curba sistemului i curba redus a pompei n sus pn la curba original a pompei. A = punctul de funcionare al pompei n funcionarea individual B1= punctul de funcionare al sistemului pentru funcionarea n paralel B2= punctul de funcionare al pompei 1 sau 2, n vedere izolat, pentru funcionarea n paralel

Legtura n serie Scopul legrii n serie este o cretere a presiunii (nlimii de pompare). Termenul se refer la funcionarea a dou sau mai multe pompe, n care toate pompele pompeaz simultan ntr-o conduct comun de refulare ( cu ventile separate n mod corespunztor i conducte separate de alimentare). Pentru a calcula curba caracteristic global corespunztoare a pompelor, se nsumeaz valorile presiunilor pentru acelai debit volumic. Totui, amenajarea unei legturi n serie este ndoielnic, deoarece pot aprea diverse diculti. Acestea pot include att cavitaia ct i efectele de turbin, n care prima pomp rotete cea de a doua pomp, ambele pompe putnd deteriorate. Dimensionarea exact i monitorizarea constant sunt eseniale.

Legtura n serie


27

PUTEREA HIDRAULIC

Corectarea puterii prin modicarea rotoruluiModicarea diametrului rotoruluinlimea de pompare H [m]

O modicare a diametrului rotorului nseamn o modicare a puterii motorului. P1 P2 D1 D23

Atenie. Se va respecta dimensionarea motorului

= speed n

Debitul volumic Q [m3 /h]

Dac este necesar corectarea debitului volumic Q sau a nlimii de pompare H n comparaie cu curba original, o corectare a diametrului rotorului poate favorabil. Se practic reducerea diametrului rotorului, ceea ce este posibil numai la rotoarele radiale i, ntr-o msur limitat, la rotoarele semiaxiale. Randamentul pompei este astfel redus.

Q1 Q2 H1 H2

D1 D2 D1 D2

2

D22

D1

Q2 Q1 H2 H1

D2

D1

Corectarea puterii prin schimbarea turaiei Prin schimbarea turaiei unei pompe centrifuge, curbele caracteristice ale acesteia se modic. Conform legii similitudinii, se aplic urmtoarele condiii privind debitul volumic Q i nlimea de pompare H:Variaia vitezeinlimea de pompare H [m]

Dac turaia se dubleaz: Debitul volumic Q = valoarea dubl nlimea de pompare = valoarea de patru ori Puterea necesar P = valoarea de opt ori

Q1 Q2 H1 H2

=

n1 n2 n1 n22

=

Debitul volumic Q [m 3 /h]

28

Sub rezerva modicrilor 10/2008 WILO SECC

PUTEREA HIDRAULIC

Corectarea puterii prin modicarea frecvenei Dac se utilizeaz convertizoare de frecven, se vor avea n vedere cele ce urmeaz: Modicri hidraulice: Punctul de funcionare se deplaseaz n jos pe curba sistemului nlimea de pompare i debitul volumic scade Pierderile prin frecare scad Puterea necesar scade Modicri electrice: Pierderile n rotor cresc nclzirea rotorului crete Randamentul motorului crete Este necesar un motor mai puternic Momentul rmne constant Puterea absorbit este redus De ce se utilizeaz convertizoare de frecven? Pentru a economisi costurile cu energia Pentru a realiza performane continue de pompare Pentru automatizarea proceselor Pentru a adapta puterea de ieire a pompei Convertizorul Pompele submersibile ale rmei Wilo pot funciona cu orice convertizor de frecven disponibil n comer. Pot utilizate convertizoare "comandate n curent", "comandate n tensiune " i modulate n limea impulsurilor. Tensiunea de interferen: Motoarele submersibile cu bobinajul imersat prezint un risc mai mare datorit vrfurilor de tensiune dect motoarele uscate. Trebuie s se utilizeze echipamente auxiliare corespunztoare (drosele, ltre) pentru reducerea vrfurilor duntoare de tensiune. Pentru a satisface directivele EMC (compatibilitate electromagnetic), poate necesar utilizarea conductorilor ecranai sau instalarea cablurilor n evi metalice i instalarea de ltre. Protecia motorului: senzor de temperatur PTC cu termistor (PTC), precum i senzor de temperatur cu rezisten (PT 100) Motoarele anti-ex vor echipate ntotdeauna cu termistori PTC. ncrcarea motorului i a mediului ambiant n cazul alimentrii prin convertizor: n comparaie cu funcionarea cu o alimentare sinusoidal, motorul i mprejurimile sale sunt expuse la ncrcare suplimentar prin: nclzirea bobinajului i a circuitului feromagnetic Cupluri alternante Dezvoltarea de zgomot Tensiuni n arbore i cureni n lagre ncrcarea izolaiei bobinajului

Variaia frecveneiDatele electrice n Frecvena 50 Hz 950 rpm 1450 rpm 2900 rpm 100 % 100 % 100 % 60 Hz 1140 rpm 1740 rpm 3480 rpm 120 % 145 % 175 %

Q H P

n=

120 f P

f = frecvena P = numrul de poli

Modicarea punciului de funcionare (diagram)H [m] 0,9 opt 0,97 opt opt n-1300 1/min 12 0,05 opt

n-1450 1/min

0,7 opt

14

Dac turaia este redus, toate punctele de funcionare se deplaseaz pe o parabol, la un randament aproape constant,spre punctul zero.

10 n-1100 1/min 8 n-900 1/min

Ct rezerv trebuie s aib un convertizor de frecven? Circa 20 %. Ct rezerv trebuie s aib motorul? n plus cel puin 10 %.

6

HA at Hstat

4

HA steep2

0 0 20 40 60 80 95 120 Q [m3 /h]


29

Uzuran exploatarea pompelor centrifuge, rotoarele pompelor i carcasele pompelor sunt n mod special expuse la diferite sarcini. n funcie de aplicaie, acestea pot conduce chiar pn la distrugerea pompei. Principalii factori de inuen a uzurii sunt uidul i punctul de funcionare al pompei. Aceti factori de inuen determin tipurile corespunztoare de uzur care trebuie s e contracarate prin diferite msuri, de ex. prin utilizarea unor materiale speciale. Tipuri de uzur Coroziunea Abraziunea Cavitaia Coroziunea Coroziunea este distrugerea materialelor prin reacii chimice sau electrochimice cu mediul lor ambiant. n majoritatea cazurilor, coroziunea se dezvolt la un pH de 4 10 i la fontele nealiate. n aceste cazuri, cauza este oxidarea cu oxigenul din aer. Produsul de reacie se numete rugin. Agresivitatea uidului poate mrit de diferite ingrediente cum ar , de exemplu, agenii de condiionare, acidul carbonic liber etc. Un alt factor important de coroziune este valoarea pH. Abraziunea Prin abraziune se nelege ndeprtarea de material de pe un obiect (aici pompa sau componentele pompei). Aceasta se poate realiza de ctre prile constituente din uid (de ex. nisipul). Constituentele solide sunt frecate de material prin creterea vitezei de curgere sau a presiunii n carcasa pompei, astfel nct materialul este ndeprtat treptat. Este foarte asemntor cu efectul mirghelului. Cavitaia Vezi capitolul "Cavitaia" (pag. 25 orig.).

Valoarea pH (temperatura de referin - 25C)Valoarea pH 1 to 3 4 to 6 7 8 to 10 11 to 14 Reacia chimic Puternic acid Slab acid Neutr Slab alcalin Puternic alcalin


31

Uzura

Materialele n construcia pompelorAbrasite (font clit rezistent la uzur) De mai muli ani, materialul Abrasite este utilizat pentru carcasele i rotoarele pompelor, capete de amestecare i toctoare amonte. Aliajul dur turnat cu crom are o rezisten ridicat la uzur datorit unei structuri de baz martensitice cu o proporie ridicat de carburi compozite de crom. Durata de serviciu: Datorit acestui material, durata de serviciu este de 7 ori mai mare dect cea a material ului turnat normal, n aceleai condiii de aplicare.

Comparaie ntre materiale

Pierderea de greutate[mg]

Abrasite Previne abraziunea Font clit cu 23 % crom Microstructur martensitic

GG-25 Font cenuie 0.6020

GGG-50 Font sferoidal 0.7050

Abrasite Font clit Material

Carcas pomp FA 10.22W, n versiunea din font cenuie, dup 6 sptmni de utilizare n camera cu pietri ?

Versiunea de material Proprieti Font clit Abrasite RF Versiunea 1.4581 RF Versiunea 1.4517 Turnat, nalt aliat cu crom Material rezistent la coroziune Oel turnat Duplex rezistent la coroziune i la acizi Avantaje Rezisten mecanic ridicat Utilizat n uide cu pH>6 Rezisten la coroziune foarte bun la acizi i alcalii Rezisten foarte bun la coroziune intercristalin i la surarea prin coroziune sub sarcin Aplicaii Carcase de pompe Rotoare Toctoare amonte Carcase de pompe Rotoare Utilizat n uide cu: coninut de acizi suspensii acide de splare cu coninu ridicat de cloruri ap de mare i ap salmastr soluie de sare i sruri mixte

32


UZURA

Ceram Protecia modern mpotriva coroziunii i abraziunii Componentele care vin n contact cu uidul sunt supuse att la inuene puternic corozive ct i abrazive. Pentru acestea, rma WILO ofer acoperirea sa ceramic uid, Ceram. Aceasta asigur o protecie abil mpotriva acestui tip de solicitri. Metodele normale grele de protecie mpotriva coroziunii, cum este amorsa cu pulbere de zinc cu trei straturi de gudron rin epoxidic sunt numite modele n foi de ceap. Avantajul amorsei cu pulbere de zinc este acela c pulberea de zinc se sacric, iar carbonatul de zinc poate nchide surile microscopice. Acesta se numete efectul de autovindecare al acoperirii. Dezavantajul este acela c aderena umed a acestei amorse cu pulbere de zinc nu este prea ridicat. Datorit modelului n foi de ceap al acoperirilor convenionale care conin solveni, fora de aderen depinde de calitatea straturilor individuale. Schema din dreapta prezint structura unei acoperiri cu gudron rin epoxidic cu un strat amors cu pulbere de zinc. Acoperirea const n 4 straturi individuale cu o grosime total de acoperire de 380 m. Cele trei linii gri nchis reprezint punctele slabe ale acestei acoperiri. Linia neagr este punctul predeterminat de rupere. Acoperirea Ceram, pe de alt parte, este bazat pe modelul diamantului. Acesta reunete proprietile pozitive a dou materiale, prin combinarea particulelor ceramice ntr-o matrice de polimer. Particulele ceramice sunt incluse n matrice. Astfel, nu exist puncte de rupere predeterminate, iar aderena este foarte ridicat, de ex. n cazul acoperirii Ceram C0 - 15 N/mm3. Deoarece acoperirea Ceram este lipsit de solveni, aceste acoperiri pot aplicate ntr-un singur strat . Schema din dreapta arat structura unei acoperiri Ceram C0. Acoperirea const ntr-un singur strat cu o grosime total a acoperirii de 400 m. Prin aplicarea sa prin metoda pulverizrii fr aer, se obine o calitate foarte bun a suprafeei.

Acoperirea cu gudron rin epoxidic cu amors cu pulbere de zinc

Stratul 4: Gudron rin epoxidic (110 m) Fora de aderen 5 N/mm2

Stratul 3: Gudron rin epoxidic (110 m) Fora de aderen 5 N/mm 2

Stratul 2: Gudron rin epoxidic (110 m) Fora de aderen 5 N/mm2

Stratul 1: Amors cu pulbere de zinc (50 m) Fora de aderen 2,5 N/mm2

Materialul de baz de ex.: carcasa din font

Structura unei acoperiri Ceram C0

Stratul 1: Ceram C0 (400 m) Fora de aderen 15 N/mm2

Materialul de baz de ex.: carcasa din font


33

UZURA

Calitatea Ceram Ceram C0 Ceram C1 Ceram C2 Ceram C3

Straturi 1 13 1 1

Grosimea [mm] 0.4 1.5 1.5 3

Aplicarea Acoperire complet n exterior i n interior Acoperirea rotorului i a gurii de aspiraie s Acoperirea carcasei pompei (interior) Acoperirea carcasei pompei (interior)

Acoperirile Ceram sunt disponibile n patru nivele de calitate. Acestea se disting n ceea ce privete rezistena la coroziune abraziv. n timp ce rezistena la coroziune este foarte bun pentru toate cele patru nivele de calitate, rezistena la abraziune crete cu numrul de ordine (C0 = protecie redus la abraziune; = protecie foarte bun la abraziune) a acoperirii, deoarece sunt prelucrate particule ceramice din ce mai mari.

Straturile individuale devin din ce n ce mai groase, iar amestecul de particule mari, mijlocii i mici de oxid de aluminiu este de aa natur nct, chiar n cazul abraziunii cu nisip n, acoperirile sunt foarte stabile. Pentru utilizarea n uide speciale, calitile individuale Ceram pot combinate ntre ele, de ex. C2 + C1. De asemenea, acoperirea Ceram este foarte adecvat pentru utilizarea n mediul maritim.

Calitatea Ceram Ceram C0

Ceram C1

Ceram C2

Ceram C3

Proprieti Acoperire tenace i durabil cu rezisten mecanic i chimic ridicat i rezisten foarte bun la abraziune. Aderen excelent n stare umed i compatibilitate cu protecia catodic anticoroziv, ca acoperire n strat unic pe suprafeele din oel. Aderen foarte bun la suprafeele din oel. nlocuiete acoperirile care conin gudron. Economie de costuri datorit duratei de serviciu ridicate, ntreinerii reduse i uurinei de reparare. Testat de "Bundesanstalt fr Wasserbau" (Institutul Federal German pentru Inginerie Hidraulic) (BAW). Fr solveni. Acoperirea ntrit are un nisaj cu luciu nalt. Material compozit polimer/ceramic format Acoperirea Ceram C1 complet ntrit are un nisaj lucios, fr pori dintr-un compound de baz i o armtur i este uor de curat, foarte rezistent mecanic, rezistent la abraziune Compoundul de baz: un polimer modicat i are proprieti de aderen excelente. format din dou pri cu un agent de ntrire Ceram C1 se ntrete fr contracie i este rezistent la un mare numr alifatic. de substane chimice, uleiuri, unsori, solveni, acizi organici i anorganici Armtura: un amestec (protejat prin drepturi i baze sub form diluat i soluii saline. de autor) din oxid de aluminiu i extensori. Ceram C1 reduce frecarea i mbuntete curgerea i randamentul. Acest amestec ceramic are proprieti Protecie excelent la coroziune. excelente de rezisten la abraziune i poate aplicat foarte uor Material compozit polimer/ceramic format Rezistena excelent la abraziune asigur o funcionare ndelungat i, dintr-un compound de baz i o armtur de obicei, dureaz mai mult dect un strat metalic ncrcat prin sudur. Compoundul de baz: un polimer modicat Poate turnat cu uurin pe orice suprafa metalic. format din dou pri cu un agent de ntrire Structura tenace din rin sintetic rezist la ocuri de temperatur i alifatic. la impact. Armtura: un amestec (protejat prin drepturi Aderena excelent asigur abilitatea i mpiedic exfolierea. de autor) din oxid de aluminiu i extensori. Aplicarea simpl reduce cheltuielile cu manopera i staionrile. Acest amestec ceramic are proprieti Rezist la condiii de exploatare variabile din punct de vedere chimic excelente de rezisten la abraziune i n care metalele cedeaz poate aplicat foarte uor. Raport de amestec n greutate i volum practic 4:1. Material compozit polimer/ceramic format Rezistena excelent la abraziune asigur o funcionare ndelungat i, dintr-un compound de baz i o armtur de obicei, dureaz mai mult dect un strat metalic ncrcat prin sudur. Compoundul de baz: un polimer modicat Structura tenace din rin sintetic rezist la ocuri de temperatur format din dou pri cu un agent de ntrire i la impact. alifatic. Aderena excelent asigur abilitatea i mpiedic exfolierea. Armtura: un amestec (protejat prin drepturi Aplicarea simpl reduce cheltuielile cu manopera i staionrile. de autor) din oxid de aluminiu i extensori. Rezist la condiii de exploatare variabile din punct de vedere chimic Acest amestec ceramic are proprieti n care metalele cedeaz excelente de rezisten la abraziune i poate Poate turnat cu uurin pe orice suprafa metalic. aplicat foarte uor Raport de amestec n greutate i volum practic 4:1.

Compoziia Polimer epoxidic fr solveni cu ntritor poliaminic fr solveni i diferii extensori

34


UZURA

Compararea materialelorDeoarece apa este utilizat ntr-un mod din ce n ce mai conservator, exist o cantitate crescnd de contaminani n raport cu cantitatea de ap. Aceasta nseamn c concentraie constituenilor corozivi i abrazivi este mai ridicat. Unitile de canalizare sunt ntotdeauna expuse la acest uid agresiv. Coroziunea i abraziunea afecteaz suprafeele i structura materialelor unitilor, uneori cu o degradare considerabil a materialelor i, astfel, a performanelor. Aceasta reduce n mod semnicativ randamentul hidraulic. Unitile au un consum crescut de energie electric. Pe de alt parte, pompele nu mai funcioneaz n mod optim, forele radiale cresc, lagrele i etanrile mecanice sunt mai solicitate, iar durata de serviciu a mainilor este redus. Dac de utilizeaz materiale standard, cum este fonta cenuie, la solicitri ridicate, poate necesar nlocuirea componentelor chiar dup 500 ore de funcionare. Acoperirile Ceram permit creterea duratei de serviciu de 4 ori i aceasta, la acelai grad ridicat de ecien, ceea ce nseamn costuri energetice minime. Dac se iau n considerare costurile globale pe ntreaga durat de serviciu a pompei, costurile de investiie pentru o unitate acoperit cu Ceram sunt sub 10 % i, ca urmare, neglijabile. n plus, exist un potenial ridicat de economii datorit faptului c sunt necesare mai puine reparaii, rezultnd n mai puine staionri ale instalaiei. Ca urmare, se ajunge de obicei mai repede la amortizare, datorit ecienei mai ridicate.

Comparaie: rotorul din font cenuie fa de rotorul cu Ceram

Rotorul acoperit cu Ceram este nlocuit abia dup 2000 ore Rotorul din font cenuie trebuie s e nlocuit dup 500 ore

Eciena (%)

Durata de via (h)

Comparaie: costuri de achiziie i durat de serviciuCosturi de achiziie Costuri pentru achiziionare, energie i nlocuirea rotorului din font cenuie (4 cicluri de via) Rotorul acoperit cu Ceram (1 ciclu de via) Zona de prot pentru client Durata de via (h) Managementul apei - tehnologii de canalizare 10/2008 35

Staiile de pomparePrin staiile de pompare, eciena economic este mbuntit n ceea ce privete drenarea apelor de canalizare spre deosebire de conductele cu curgere liber deoarece se evit adncimile mai mari de instalare a conductei n sol, pe sub cldiri cu acces dicil.Prin staiile de pompare, eciena economic este mbuntit n ceea ce privete drenarea apelor de canalizare spre deosebire de conductele cu curgere liber deoarece se evit adncimile mai mari de instalare a conductei n sol, pe sub cldiri cu acces dicil. Staiile de pompare trebuie s e proiectate astfel nct s asigure aceeai abilitate a evacurii ca i la sistemele de conducte cu curgere liber. Funcionarea automat i n mare msur lipsit de deranjamente este cerina de baz. Lucrrile de ntreinere neigienice i periculoase trebuie s e restrnse l un minim. O distincie de baz se face ntre dou tipuri de construcie: instalarea uscat i instalarea imersat. Avantajele instalrii uscate constau n faptul c mainile pot accesate n orice moment i de gradul mai ridicat de igien, datorit faptului c pompele nu sunt scufundate n uid. O cldire subteran de exploatare poate utilizat pentru tehnologia de comand i/sau pentru instalaiile sanitare. Totui, la instalarea imersat, construcia mai simpl aduce economii de costuri. Pompele nu sunt instalate direct n uid. De obicei, nu este necesar o cldire de exploatare. Aparatajul electric este instalat ntr-un dulap, n exterior. n funcie de mrimea staiei de pompare, n ceea ce privete construcia, se utilizeaz cmine din beton turnat la faa locului, cmine prefabricate din beton, PAFS sau cmine din PEHD. n comparaie cu cminele prefabricate din beton, acestea din urm au avantajul c pot produse absolut fr interstiii i pot etanate perfect pn la un diametru de 3,5 m. Astfel, nu este posibil nici o inltraie de ap din exterior. Pentru instalarea uscat, cminele din PEHD ofer avantajul c, datorit utilizrii prolelor pentru pereii cminului, exist o valoare k foarte mic, ceea ce previne formare oricrui condens pe suprafeele interioare. Aceasta face ca toat instalaia din interior s e lipsit de coroziune.


37

STAIILE DE POMPARE

Exemple de concepii de staii de pompare cu pompe instalate uscat

Ventilaia camerei de aspiraie deasupra acoperiului

Camera de aspiraie deschis n partea de sus sau acoperit, n funcie de condiiile locale


Sistem de comutare Acces la camera de aspiraie Grup sanitar Camer de ventilaie Sistem de comutare Grup sanitar Sistem de comutare

Spaiu pentru instalaii Camera de aspiraie Camera mainilor



2 pompe centrifuge F

2 pompe centrifuge

2 pompe centrifuge

Exemple de concepii de staii de pompare cu pompe instalate imersat

Ventilaia camerei de aspiraie deasupra acoperiului



Grup sanitar Sistem de comutare Cmin vane

Grup sanitar Sistem de comutare Cmin vane Sistem de comutare Cmin vane

Spaiu pentru instalaii Sistem de suspendare Camera de aspiraie 2 pompe submersibile

Spaiu pentru instalaii Sistem de suspendare Camera de aspiraie 2 pompe submersibile Sistem de suspendare Camera de aspiraie 2 pompe submersibile

38


STAIILE DE POMPARE

Determinarea debitului volumicPentru a determina mrimea staiei de pompare, trebuie s se determine auxul zilnic de ap de canalizare. Acesta este afectat de: Tipul metodei de drenare (sistem mixt sau cu separare) Mrimea i structura zonei de drenare Numrul de locuitori (PE = echivalentul populaie) Numrul i tipul zonelor industriale i comerciale conectate Auxul total al unei staii de pompare este calculat din dou pri: Auxul total = debitele de ape pluviale + debitele de ape menajere Auxul de ape pluviale Debitul de aux pluvial depinde n mare msur de locaie. Debitul trebuie s e determinat de inginerul proiectant sau trebuie s e consultat biroul de inginerie civil. n Germania, de exemplu, debitele uctueaz ntre 36 i 144 l/(m2 h) pentru Germania de nord sau de sud. Debitul de aux menajer Pentru zonele rezideniale cu case pentru una i dou familii, exist dou opiuni pentru determinarea acestei valori: cu o diagram cu o formul n mod normal, se pot consulta uzinele de ap pentru debit, deoarece consumul de ap potabil este echivalent cu debitul de ap menajer.Zone rezideniale cu case pentru una i dou familii

Consumul maxim de ap m 3 /h

Qmax =

Ea 14 60 60

= 0.003 l/s or = 10l/h/persoan

Numrul de uniti locative

Pentru hoteluri i spitale, exist dou opiuni pentru determinarea acestei valori: cu o diagram prin numrarea tuturor toaletelor, duurilor, mainilor de splat etc.Diagram: hoteluri i spitaleConsumul maxim de ap m3 /h

Qs [l/s] = K

DU

Hoteluri Spitale

Numrul de paturi

Pentru centre comerciale i cldiri pentru birouri, debitul de aux pentru ape menajere este determinat utiliznd o diagram.Centre comerciale i cldiri pentru birouri

Abrevierea Qmax E a Qs K DU

Descrierea Debitul maxim l/s Locuitori Consumul pe persoan/zi, de ex. n Germania 150 l/zi Debitul de drenaj n secunde Factor pentru tipul de cldire Drenajul previzibil

Consumul maxim de ap m 3 /h

Centro comerciale

Cldiri de birouri

Pentru toate celelalte cldiri, debitul trebuie s e determinat individual, prin numrarea toaletelor, duurilor, mainilor de splat etc.

Numrul angajailor


39

STAII DE POMPARE

Calculul cminului de pompare, volumul de acumulareVolumul utilizabil de acumulare al spaiului de aspiraie depinde de frecvena admisibil de conectare i de debitul celei mai mari pompe instalate. Pentru dou pompe identice i activare alternant automat, volumul poate redus la jumtate. Frecvena admisibil de conectare S: pn la cca. 35 kW 15 activri pe or. Pentru capaciti mai mari ale motorului sau frecvene mai ridicate de conectare, este necesar consultarea cu rma noastr. Volumele indicate n diagram sunt valori minime pentru a garanta funcionarea lin a pompei n condiii nefavorabile. Acesta este cazul cnd debitul pentru o pomp este jumtate din debitul volumic. Aceasta conduce la un numr maxim de activri pe or. Formula volumului utilizabil 0.9 Q ZDescrierea Debitul volumic al celei mai mari pompe [l/s] Frecvena de conectare [1/h]

Vutilizabil[m3 ] =

Abreviera Q Z

Rezultatul este pentru o pomp, pentru dou pompe, rezultatul se njumtete. = 0.9 l/s porniri/h 2 pompe

=

900 30 10 2

= 1350 l utilizabil

Volumul utilizabil al cminului (diagram)U

Fr

ec

ve

n

ad

ec

on

ec

ta

re

ap

om

pe

i

Debitul volumic al pompei Q

40


STAII DE POMPARE

Dispunerea unui ecran de intrare

Dispunerea unui ecran de intrare t

Echipamentul cminuluiStaiile de pompare n cmine sunt, n mod normal, staii de pompare simple i eciente economic care sunt echipate cu pompe submersibile. Pompele submersibile se a direct n cminul de colectare a apelor de canalizare. n general, acolo nu exist prea mult spaiu. De aceea, este important ca componentele funcionale individuale s nu aib un efect negativ una fa de cealalt. Trebuie s se asigure n special ca intrarea s e dispus n mod corect n staia de pompare din cmin. Nu trebuie s se dezvolte un jet de ap care s afecteze pompa direct. Dac un jet de ap lovete direct suprafaa apei, se formeaz bule de aer i exist o turbulen crescut n imediata apropiere a jetului de ap. Pompele care sunt dispuse n zona de perturbaie nu funcioneaz lin i, de aceea, durabilitatea suprafeei lor nu este satisfctoare. De aceea, pompele trebuie s e protejate n mod ecient mpotriva incluziunilor de aer i a turbulenelor. Instalarea unui ecran de intrare este o msur ecient. Marginea inferioar a unui ecran de intrare trebuie s e ntotdeauna imersat, adic trebuie s ajung sub nivelul minim al apei n cminul de colectare (vezi gura). De regul, staiile de pompare pentru canalizare au o conduct de refulare ascendent. Dup oprirea pompei, solidele din uid, n special constituenii grei (de ex. nisipul), curg napoi n conducta de refulare. Dispozitivul de retur trebuie s e aranjat astfel nct solidele care vin napoi s nu se depun direct n dispozitivul de retur i s afecteze funcionarea acestuia.Managementul apei - tehnologii de canalizare 10/2008 41

Poziia vertical: solidele se depun direct n clapeta de reinere

Poziia orizontal: solidele se depun direct n amonte i n aval de clapeta de reinere

STAII DE POMPARE

Dispunerea unitii de retur n cminul de vane

n cazul unei conducte lungi de refulare, dispozitivul de retur trebuie s e dispus ntotdeauna orizontal. n plus, accesul la ventile trebuie s e uor i fr probleme pentru orice lucrri necesare de inspecie i curare. La staiile de pompare n cmine, este practic s se instaleze ventilele ntr-un cmin separat, direct lng staia de pompare (vezi gura).

Dispunerea tubului pilot direct la intrare

Gol de intrare

Coliere de xare

pe ct posibil, peste nivelul max. al apei

aprox. 35 Min. 100 mm Marginea superioar a golului Gol pentru solide otante Deectorul ntotdeauna sub nivelul min. al apei aprox. 60

42


STAII DE POMPARE

Dispunerea recomandat a tubului pilot asigur ventilarea apei i reducerea energiei cinetice n spaii foarte restrnse. Avantaje: evi din material plastic disponibiile n comer (sau evi din oel), de ex. Dn 300 pntru un debit pn la 40 l/s Spaiul necesar este redus Fixare simpl Independen fa de forma cminului La pompare apelor de canalizare, se va avea n vedere ntotdeauna c solidele din uid se pot depune. O concentraie ridicat a acestor depuneri de solide are ca urmare funcionarea defectuoas a ventilelor i a pompelor. Dac pompele sunt legate la o conduct colectoare, trebuie s se asigure c asemenea depozite nu pot intra n unitile de retur sau n pompe. n practic, aceasta atrage dup sine cerinele care urmeaz. Legtura nu trebuie stabilit n partea inferioar a conductei colectoare. n acest caz, solidele ar putea s curg direct n conducta de derivaie i s provoace funcionarea defectuoas a dispozitivului de retur i a pompei. De aceea, condutele de derivaie sunt legate ntotdeauna spre partea superioar n sensul de curgere. Armturile (dispozitivul de retur i vana) trebuie de asemenea s e dispuse imediat naintea punctului de legtur (vezi gura). O protecie suplimentar se poate obine dac conducta de derivaie este ndreptat peste conducta colectoare i legat la conducta colectoare n direcia curgerii (vezi gura).

Legarea pompelor la o conduct colectoare

greit falsch

corect richtig

mai bine besser


43

STAII DE POMPARE

Ventilarea pompelor la instalarea uscat

Rezervor

ncperea pompelor

n cazul pompelor centrifuge fr autoamorsare, uidul trebuie s curg n pompe. Pomparea pornete numai dac rotorul pompei centrifuge este practic complet presurizat cu ap. La nceputul funcionrii unei staii de pompare, pompa i conducta este dezaerisit, astfel nct uidul poate urca n pomp sau n conduct n conformitate cu nlimea de aspiraie sau cu presiunea de intrare.

Ventilaie

n mod normal, aceast ventilaie este realizat o dat, nainte de nceperea funcionrii, prin dezaerisirea pompei pe la oriciul de dezaerisire sau prin dezaerisirea clapetei de reinere. Odat ce carcasa pompei este inundat, pompa poate ncepe s pompeze n orice moment. Ventilaia contnu nu este necesar dac pompa este oprit cnd se ajunge la un nivel minim de ap. Nivelul minim de ap este denit astfel nct pompa s e ntotdeauna inundat, astfel nct s nu se poat aspira aer prin conducta de aspiraie. Dac aceast cerin nu poate ndeplinit, trebuie s se asigure o ventilaie constant. n acest scop, n mod normal, se instaleaz o conduct de ventilaie de la gura de refulare a pompei n camera de aer a cminului colector (vezi gura).

44


STAII DE POMPARE

Instalarea pompelor de canalizare

greit

greit

Instalarea imersat, cotul cu picior xat de o suprafa solid

Instalarea uscat, placa de baz a pompei xat de o suprafa solid

Dac ntr-o staie de pompare funcioneaz mai multe pompe, se instaleaz o conduct colectiv de ventilaie deasupra nivelului maxim al apei, aceasta ind o opiune practic. n acest caz, ecare pomp individual este legat la conducta colectiv de ventilaie prin conducta sa individual de ventilaie. Pentru funcionarea stationar (timp de funcionare mai lung), o pomp nu trebuie s e instalat liber pe o suprafa plan. Datorit presiunii la pornire, a pulsaiilor de debit i a vibraiilor naturale, pompa s-ar mica tot timpul pe suprafaa plan, avnd ca urmare un numr mare de ocuri. n acest caz, pompa trebuie s e xat de sol sau prin alte mijloace, pentru a xat n poziie.

Fixarea pompei trebuie s e realizat printr-un sistem static i ferm care s nu produc, s nu transmit sau s nu reecte deloc (sau aproape deloc) vibraiile nsele. Coturile cu picior (la instalarea uscat) sau un sistem de suspendare (la instalarea imersat) direct pe pardoseala unei construcii masive (sau a cminului) sunt corespunztoare pentru xarea pompei. Este extrem de nefavorabil s se xeze pompa de un sistem care vibreaz el nsui la frecvene ridicate sau care este expus la astfel de vibraii.


45

STAII DE POMPARE

Instalarea imersatPompele (pompe submersibile) sunt imersate n uid. Deaoarece aceast variant este o zon de aspiraie cu pericol de explozie, trebuie s se utilizeze motoare submersibile anti-ex. Pompele sunt legate, n mod normal, la conducta de refulare cu ajutorul unui cuplaj, prin intermediul unei baze de cuplare. Extragerea pompelor pentru lucrri de ntreinere este posibil de sus, cu ajutorul unui lan, fr a necesar desfacerea unor uruburi sau golirea apei i fr a necesar ca operatorul uman s intre n interiorul staiei. La proiectare, trebuie s se fac distincie ntre volumul de umplere i volumul utilizabil. Volumul utilizabil este calculat ca diferena dintre punctele de comutare PORNIT i OPRIT. Pompele cu rcire intern a motorului au un punct de comutare OPRIT, motorul poate funciona n stare neimersat. La toate celelalte motoare, punctul de comutare OPRIT este, n mod normal, marginea superioar a motorului.

Staie de pompare: Wilo-DrainLift WS

Ventilaie i evacuare aer i cabluri electrice

Conducta de refulare

V o lum u tilIntrare Volum suplimentar de avarie

Volum util

Volum de umplere Volum rezidual

46


STAII DE POMPARE

Instalarea uscatCminul de pompare este legat la ncperea uscat pentru maini din amonte. Instalaia poate vizitat n orice moment. Nu este necesar protecia anti-ex a motoarelor. Pompele instalate uscat pot avea un motor de acionare standard care acioneaz pompa printr-un cuplaj rigid sau prin curele trapezoidale. Este posibil i instalarea vertical cu motorul n sus i legtura arborilor prin cuplaj. Alegerea mai bun este pompa submersibil instalat uscat, care poate instalat att orizontal (se v or respecta indicaiile productorului) ct i vertical. Aceste pompe au rcire intern prin circulaie de ulei sau rcire prin manta. n plus, pompele sunt complet submersibile, astfel nct evacuarea rmne asigurat chiar dac staia de pompare este inundat. Punctul de comutare OPRIT trebuie s e reglat i aici cu grij. Acesta trebuie s e ntotdeauna deasupra prii hidraulice, n caz contrar exist riscul de aspirare a aerului, ceea ce ar bloca urmtoarea operaiune de pompare. Condiii de debit Pompe pentru un debitu volumic pn la 100 l/s: cnd pompa este pornit, uidul pentru pomp trebuie s curg cu o presiune iniial a apei de cel puin 0,5 m. Pentru a evita aspirarea aerului, imersia punctului de aspiraie n ap va , de asemenrea, de cel puin 0,5 m. Conducta de intrare a pompei trebuie s e instalat cu o pant continuu ascendent.Pomp instalat uscat cu motor standard i acionare prin curele trapezoidale

Pomp instalat vertical cu motorul n sus i cuplaj

Atenie n ambele cazuri, trebuie s se asigure o rcire sucient


47

STAII DE POMPARE

Pomp submersibil instalat uscat cu rcire intern n circuit nchis, fr ventilaie suplimentar

Legtura conductei de refulare la pompele de canalizare

Pompa de sistem Conducta instalaiei

Instalare uscat, placa de baz xat de o suprafa solid

Conductele sunt sisteme vibratoare. Dat0rit curgerii i ncovoierii, se dezvolt fore care au ca urmare vibraiile naturale ale conductei. n plus, conductele transmit i reect vibraiile care li se transmit. De aceea, n cazul unei legturi rigide ntre conduct i pomp, exist tot timpul o interferen reciproc. Legturile la conductele mai lungi nu trebuie s e rigide. Dimpotriv, ele trebuie s e realizate utiliznd compensatori.

48


STAII DE POMPARE

Transportul abil al apelor de canalizareOriunde se produc ape de canalizare municipale i industriale, acestea trebuie s e colectate i introduse n instalaia de tratare a apei. Staiile de pompare subterane n cmine din PEHD sau n cmine din beton sunt ideale pentru acest scop. Ele funcioneaz n mod abil i ofer o protecia maxim mpotriva coroziunii.

Instalaia de separare a solidelorFuncionarea La aceast instalaie, apele de canalizare introduse curg n bazinul de distribuie, iar de acolo n bazinul deschis separare a solidelor. Aici, materialele solide sunt reinute de clapetele de separare, iar solidele sunt scoase prin ltrare. Acum, numai apele de canalizare preepurate pot s treac prin pomp n bazinul mare, combinat, de colectare. n timp ce bazinul de colectare este umplut, nivelul apei n bazinul de separare a solidelor crete. Clapeta sferic nchide automat intrarea. Acum, pomparea ncepe n funcie de nivel. Pompa pompeaz n sens invers i deschide clapetele de separare cu debitul apelor de drenaj i de canalizare preepurate. Apele de canalizare curg prin bazinul de separare a solidelor i transport astfel solidele separate prin ltrare n conducta de refulare de evacuare. Dup aceasta, ntreaga instalaie de separare a solidelor este splat i curat. Pomparea se oprete din nou, n funcie de nivel. Clapeta sferic cade i permite un nou proces de umplere. n timpul acestui proces de pompare, apele de canalizare sunt pompate n bazinul de separare a solidelor. Costurile reduse de exploatare rezult din utilizarea unor pompe cu pasaj sferic redus, deoarece pentru acestea este sucient o putere mai redus a motorului.

Pe ambele pri: proces de umplere

Punctul de activare a fost atins

Pe stnga proces de umplere pe dreapta proces de pompare


49

STAII DE POMPARE

Staiile de pompare subterane cu pompe instalate uscat i instalaie de separare a solidelorn timpul procesului de pompare, pompele nsele nu vin n contact cu materiile solide din apele de canalizare. Aceasta prezint urmtoarele avantaje: Costuri reduse de ntreinere i exploatare pentru componentele mobile ale pompei ncperea pompelor este uscat, curat i fr miros Condiii igienice pentru lucrrile de ntreinere i montaj Congurarea ca staie cu pomp dubl; instalaia rmne complet funcional chiar n timpul ntreinerii unei pompe Pompe submersibile pentru canalizare cu rotorul ajustat Fr probleme de, fr efect asupra formrii de hidrogen sulfurat Utilizarea de pompe cu pasajul sferic < 80 mm, ca urmare un necesar redus de combustibil i o ecien mai ridicat Uzur mai redus, deoarece solidele nu sunt pompate de ctre unitatea hidraulic Pompe submersibile de canalizare cu gradul de protecie IP 68 (submersibile) Drenarea aproape complet a spaiului de colectare, deoarece la acest sistem, ecare operaie de pompare are loc mult sub unitatea hidraulic. La ecare proces de umplere, aerul de deasupra intrrii este expulzat din carcasa pompei. Astfel, volumul spaiului de colectare este aproape acelai cu volumul utilizabil.

50


STAII DE POMPARE

Calculul ocurilor de presiuneocurile de presiune i cauzele acestora Dac debitul masic ntr-o conduct este accelerated sau decelerat, energia cinetic corespunztoare este convertit n energie sub form de presiune. Dispozitivul care efectueaz decelerarea sau accelerarea (de ex. o pomp, un ventil, o clapet de reinere etc.) se numete punct de interferen. naintea sau dup punctul de interferen, exist o cretere sau o scdere a presiunii, dup cum a avut loc o accelerare sau o decelerare. Aceste valori maxime de presiune care se continu de ambele pri ale punctului de interferen, se numesc ocuri de presiune pozitive i negative. Cu ct acceleraia pozitiv sau negativ este mai mare, cu att ocul de presiune rezultat este mai mare. ocurille de presiune se deplaseaz de-a lungul conductei cu o vitez de 200 1300 m/s (n funcie de: modulul E al materialului conductei, modulul E i densitatea uidului, dimensiunile i rezemarea evii). n punctele de reecie (de ex. la schimbri de seciune, vane sertar, teuri, pompe, goliri etc.), ocurile de presiune sunt parial reectate. Undele individuale de suprapresiune i de depresiune interfer ntre ele, avnd ca urmare efecte de anulare i de amplicare. n cazul unei decelerri puternice (de ex. cderea tensiunii, oprirea brusc a pompei), se poate ajunge la presiunea de vapori a uidului (cca. 0,03 bar) avnd ca urmare separarea coloanei de uid. Cnd coloanele de uid separate se unesc din nou, pot aprea lovituri puternice.Propagarea presiunii n aval de pomp la nivelul clapetei de reinere (rezultate din calcul)

H [bar] 5 4 3 Cderea tensiunii 2 1 0 -1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Timp [s] 1 Pornirea pompei 2 Cderea tensiunii 1 Pornirea pompei Pmin

2 Pmax

Urmtoarele defeciuni pot cauza ocurilor de presiuneDefeciunea n alimentarea electric Efectul

Cderea tensiunii: pompa se oprete n funcie de momentul de inerie Cderea tensiunii de comand a ventilelor Timpul de pornire ales este prea scurt: oc puternic de umplere dac conducta este goal Dac se capteaz aer, bulele se deplaseaz prin conduct cu vitez ridicat Timpul de oprire este prea scurt: coloana accelerat de ap continu s se deplaseze i creeaz o depresiune Robinei de ventilare i dezaerisire insuciente sau incorect proiectai Turaia pompei se schimb prea rapid Alegerea unor dispozitive de retur necorespunztoare Clapetele de reinere se nchid prea rapid (eroare de manevrare etc.) Clapeta de reinere este defect Robineii de ventilare i dezaerisire nu funcioneaz nfundare brusc a pompei Fluturarea unor piese n micare n ventil, vibraii de presiune

n proiectarea instalaiei

n instalaie


51

STAII DE POMPARE

Pericole datorate ocurilor de presiune Pericole privind componentele instalaiei n cel mai ru caz, ruperea evii datorit suprapresiunii sau depresiunii. Distrugerea ventilelor. Distrugerea pompelor. Slbirea mbinrilor cu manon. Datorit gradienilor mari de presiune, conducta poate s e slbit din xare sau chiar smuls din suport. Producerea de zgomote nchiderea clapetelor de reinere provoac zgomote i vibraii. Deplasarea maselor n conduct provoac zgomote specice. Aerul captat se deplaseaz rapid prin conduct sub form de bule. Zgomotul poate att de puternic nct locatarii sunt deranjai.

Evaluarea ocurilor de presiune Factorii mentionai mai jos sunt semnicativi pentru pericolul privind conductele de refulare datorit ocurilor de presiune. Riscul ocurilor de presiune crete: cu ct conducta este mai lung cu ct variaia de vitez este mai mare (deci cu ct debitul este mai mare) cu ct timpul n care are loc variaia de vitez este mai scurt cu ct viteza de propagare a undei este mai mare cu ct nlimea manometric de pompare este mai mare

Viteza de propagare n funcie de modulul E al conductei (pentru conducte umplute cu ap)

E [N/m 2 ]

3 Oel Font 2 10 11 5 3 2 10 10 5 PVC dur PVC moale PE dur 5 PE moale 3 2 10 8 5 6 a D s E Viteza de propagare a undei [m/s] Diametrul interior al conductei Grosimea peretelui conductei Modulul E al conductei [N/m] 3 2 10 9

a [m

/s]

135

0

130

0

120

0

110

0

100

0

90

0

80

0

70

0

60

0

500 40 0

300 20 0

Beton Azbociment PAFS (saltea) PAFS (bre)

100

50

8 10

2 D/s

3

4

5 6 78

10

2

2

3

4

5

8

10 3

52


STAII DE POMPARE

Calculul ocurilor de presiune Procesele instabile de curgere n conductele care vehiculeaz uide provoac sarcini dinamice care pot depi cu mult sarcinile statice. Astfel de situaii apar, de exemplu, la pornirea i oprirea pompelor i la comanda funcionrii ventilelor care declaneaz sau opresc curgerea uidelor. Pentru a putea cuantica sarcinile respective i a dimensiona orice msuri de amortizare, sunt necesare calcule ale ocurilor dinamice de presiune. n plus, ageniile de supraveghere tehnic solicit, de asemenea, un document corespunztor pentru instalaiile noi. Conductele de ap potabil i cele de ap erbinte pentru transportul cldurii pe distane mari, precum i conductele de canalizare, sunt expuse n mod special la riscuri n cazul opririi brute a pompelor datorit unei cderi de tensiune. n aceste cazuri, pornirea lin proiectat nu este utili. n plus, toate pompele se opresc n acelai moment. n majoritatea cazurilor, aceasta are ca urmare scderea brusc a presiunii de vapori i formarea intens a bulelor de vapori n conduct. n faza de revenire, bulele de vapori se contract i provoac unde de presiune foarte ridicat, cu pante mari. Acestea pot distruge conductele imediat dac rezistena la compresiune este depit sau, dac se rspndesc prin instalaie, pot cauza deteriorarea conductelor i a ventilelor n alt parte. Gradienii de presiune generai reprezint un efect al bulelor de vapori care se contract i care este subestimat n mod frecvent. Chiar dac rezistena la compresiune a evii mai are o rezerv, diferenele puternice de presiune dinamic pe o lungime redus pot deplasa eava, s o desfac din suport sau s deterioreze eava, ramicaiile i mbinrile prin ane datorit efectului de prghie.

Calculul presiunii dup metoda caracteristicilor n ecuaiile difereniale pariale pentru procesele de ocuri de presiune n conducte, coordonatele de spaiu i timp sunt legate prin viteza de propagare a undelor pozitive i negative (caracteristicile) i aastfel transform ecuaiile difereniale pariale ntr-un set de ecuaii difereniale normale. Acestea din urm sunt apoi rezolvate numeric printr-o metod diferenial. n prezent, aceasta este metoda cea mai precis pentru rezolvarea problemelor de ocuri de presiune n conducte i sisteme de conducte. Avantajele acestei metode sunt: Criterii de stabilitate ndeplinite n mod abil. Adaptarea la orice condiii iniiale i de limit. Pot tratate instalaii foarte complexe. Metoda este foarte clar i promoveaz nelegerea fenomenului zic. Erorile de programare sunt sesizate imediat datorit proceselor neplauzibile. n conformitate cu ultima tehnologie informatic, vibraiile de presiune calculate sunt aate n mod dinamic pe ecran. Aceasta permite un mod de lucru ecient, n particular pentru analiza variantelor i la dimensionarea msurilor de amortizare a ocurilor. Cu programul informatic aplicat, pot tratate elemente noi, fr probleme. n plus, n ecare program sunt incluse numai acele elemente care sunt necesare pentru rezolvarea cazului corespunztor de utilizare. Aceasta nseamn c se pot rezolva chiar sarcini foarte complexe utiliznd un PC. Aceast combinaie dintre dezvoltarea i utilizarea programului face ca concentrarea pe procesele zice de baz s nu se piard. n nal, numai cei care cunosc principiile de baz ale calculului i sunt contieni de limitele acestuia sunt n msur s interpreteze corect rezultatele i s le implementeze n practic ntr-o manier responsabil.


53

STAII DE POMPARE

Rezultatele calculului ocurilor de presiune Ca rezultat al procesului, se pred o documentaie detaliat complet, constnd ntr-un text explicativ i descrierea rezultatelor calculate, n principal sub form grac. Acolo unde problema tratat o permite, se furnizeaz i programe demo care permit ca scenariile examinate s ruleze dinamic pe calculatorul propriu. Aceasta contribuie n mod semnicativ la nelegerea zicii proceselor de presiune. Conductele de ap potabil sunt protejate mpotriva ocurilor de presiune, de preferin, prin recipieni sub presiune. Dimensiunile recipientului i modul de conectare necesar sunt determinate prin operaiuni pe calculator. n cazul unor conducte lungi de alimentare pe partea de aspiraie a pompelor, pot necesari recipieni pentru amortizarea ocurilor de presiune i pe aceast parte. De aceea, se recomand s se anlizeze din timp problema ocurilor de presiune, astfel nct s se poat lua n considerare necesarul de spaiu. Conductele din aplicaiile pentru ape de canalizare i ape industriale sunt protejate mpotriva riscului de oprire a pompelor n cazul unei cderi de tensiune prin armturi de ventilaie i de golire corespunztoare de-a lungul conductelor. Prin calcule, sunt determinate valorile pneumatice necesare ale ventilelor, precum i numrul acestora i punctele de instalare. n funcie de puterea pneumatic necesar, sunt specicate produse corespunztoare ale unor rme relevante.

ghid proiectare _canalizare

Documents