Come dimensionare una pompa per acque luride: portata, prevalenza e solidi

Se ti stai chiedendo come dimensionare una pompa per fognature, non iniziare con la potenza.

La potenza ti dice qualcosa sul motore, ma non ti dice quanta acqua reflua la pompa sposterà attraverso il tubo del tuo sito. Un processo di dimensionamento affidabile delle pompe per fognature inizia con un punto di lavoro - portata richiesta alla prevalenza dinamica totale - e quindi controlla la movimentazione dei solidi, il diametro del tubo, il volume del bacino, lo schema operativo e l'alimentazione elettrica.

Questo è importante perché i sistemi per le acque reflue sono meno indulgenti rispetto ai sistemi per l'acqua-pulita. Il liquido può contenere solidi morbidi, materiale fibroso, sabbia, grasso e aria intrappolata. La pompa si avvia e si arresta al variare del livello della vasca. La linea di scarico può essere in parte verticale, in parte orizzontale e riempita di raccordi. Una selezione che sembra adeguata ai dati di portata massima- può fallire una volta applicate le effettive perdite di carico e di tubazione.

Un buon processo di dimensionamento non deve essere misterioso. Sono necessarie informazioni precise sul sito e una curva della pompa. I passaggi seguenti funzionano per piccoli sistemi di espulsione residenziali, trituratori compatti per WC, stazioni di sollevamento per hotel e pompe sommergibili di tipo WQ- più grandi. La scala cambia, ma la logica rimane la stessa.

Il dimensionamento delle pompe per acque luride inizia dalla portata e dalla prevalenza. Quando la prevalenza aumenta, il flusso disponibile diminuisce. Il punto operativo-dove la curva del sistema incontra la curva della pompa-mostra ciò che la pompa può fornire in servizio. Una pompa con portata massima di 150 l/min e sollevamento massimo di 11 m non può fornirle entrambe contemporaneamente; la sua curva deve confermare i 90 L/min richiesti a 8 m TDH. I codici modello come 80WQ45-22-7.5 sono solo un primo filtro. Controllare sempre la curva e utilizzare il picco di afflusso realistico dell'applicazione.

Il primo passo nel dimensionamento della pompa per acque reflue è determinare la quantità di acque reflue che la pompa deve rimuovere durante il periodo di funzionamento più intenso. Questa non corrisponde alla portata massima stampata nel catalogo di una pompa. I dati del catalogo descrivono ciò che la pompa può fornire in condizioni di prova specifiche. Il flusso richiesto descrive ciò che l'edificio o il processo invierà effettivamente nel bacino.

Per una casa, un piccolo edificio commerciale o un hotel, inizia con gli apparecchi collegati e la probabilità che molti di essi si scarichino contemporaneamente. I servizi igienici, le docce, i lavandini, le lavatrici e gli scarichi a pavimento normalmente non funzionano ininterrottamente, ma il loro picco di afflusso combinato può essere molto superiore alla media giornaliera. Le lavanderie meritano un'attenzione particolare perché più lavatrici possono scaricare grandi volumi in un breve periodo.

Se il sistema esiste già, un test di riempimento del bacino spesso fornisce un risultato più utile di una stima teorica. Spegnere la pompa, misurare di quanto sale il livello del liquido in un tempo noto e calcolare il volume aggiunto. Per un lavabo rettangolare, il volume si basa sulla lunghezza, larghezza e variazione di livello. Per una vasca cilindrica, utilizzare il diametro interno e il cambio di livello.

La relazione fondamentale è:

Portata richiesta=variazione di volume/variazione di tempo

Ripetere la misurazione durante un periodo intenso piuttosto che durante un utilizzo scarso. Se l'afflusso varia, utilizzare il risultato realistico più elevato e aggiungere un margine operativo ragionevole. Evitare di aggiungere un margine di sicurezza eccessivo, perché una pompa sovradimensionata potrebbe svuotare la vasca troppo velocemente, avviarsi e arrestarsi troppo frequentemente e funzionare lontano dal suo range di efficienza.

Una volta stabilito il flusso di progetto, combinarlo con la prevalenza dinamica totale per creare il punto di lavoro. Questo punto di lavoro-non solo la potenza-è ciò che dovrebbe essere controllato rispetto alla curva della pompa. Quando si richiede la selezione di una pompa per acque reflue, fornire il flusso normale previsto, il flusso di picco stimato, la fonte delle acque reflue e lo schema operativo. Questi dettagli forniscono al fornitore una base molto più solida per la scelta della pompa corretta.

Dopo aver determinato la portata richiesta, calcolare la prevalenza dinamica totale, solitamente abbreviata in TDH. Questa è la resistenza totale che la pompa per acque luride deve superare alla portata richiesta. Utilizzare solo l'altezza di sollevamento verticale è uno degli errori più comuni nel dimensionamento delle pompe per acque luride.

Il TDH comprende la portanza statica, la perdita di attrito e qualsiasi pressione richiesta nel punto di scarico finale. La portanza statica è la differenza di elevazione verticale tra il livello del liquido operativo nella vasca e il punto di scarico. Un tubo orizzontale non aggiunge portanza statica, ma crea comunque attrito. Tubazioni lunghe, diametri interni piccoli, superfici ruvide dei tubi, gomiti, valvole di ritegno, valvole di isolamento e altri raccordi possono aggiungere una resistenza significativa.

Prima di selezionare la pompa, registrare il sollevamento verticale, la lunghezza totale del tubo, il diametro interno del tubo, il materiale del tubo e il numero di raccordi. Verificare inoltre se lo scarico entra in uno scarico aperto, in una fogna a gravità o in una conduttura pressurizzata. Una valvola di ritegno solitamente crea più resistenza di una sezione di tubo diritta, quindi non dovrebbe essere ignorata.

La perdita di attrito aumenta all'aumentare della velocità del flusso. Ciò significa che un piccolo tubo di scarico può sembrare economico ma può aumentare notevolmente la prevalenza della pompa richiesta. Potrebbe anche creare costi operativi più elevati e rendere il punto di lavoro più sensibile ai cambiamenti nel sistema. La perdita per attrito può essere calcolata con formule ingegneristiche o ricavata da tabelle affidabili delle perdite del tubo-, a condizione che vengano utilizzati il ​​flusso e il diametro interno corretti.

La relazione semplificata è:

TDH=portanza statica + perdita per attrito del tubo + perdite nei raccordi e nello scarico

Dopo aver calcolato il TDH, tracciare la portata e la prevalenza richieste sulla curva della pompa. La pompa selezionata dovrebbe passare attraverso o vicino a questo punto di lavoro, preferibilmente all'interno di una parte stabile della curva. Non selezionare una pompa semplicemente perché la sua prevalenza massima è superiore alla portanza verticale. La prevalenza massima viene normalmente misurata a portata zero e non rappresenta il normale funzionamento.

È possibile aggiungere una modesta tolleranza per l’incertezza normale, ma un aumento inutilmente sia del flusso che della prevalenza spesso si traduce in una pompa sovradimensionata. Informazioni accurate sul sito producono una selezione della pompa per acque reflue più affidabile rispetto a un fattore di sicurezza ampio e arbitrario.

Le acque reflue non sono acqua pulita, quindi le prestazioni idrauliche sono solo una parte della scelta. La pompa deve anche gestire i solidi e i materiali che potrebbero entrare nel sistema. Prima di scegliere una pompa per acque luride, identificare se il liquido contiene rifiuti igienici, carta, salviette, fibre, capelli, particelle di cibo, grasso, sabbia o altri detriti.

Una pompa per liquami del tipo a vortice o a canale- viene comunemente utilizzata quando il requisito principale è il passaggio libero dei solidi. Una pompa trituratrice, trituratrice o trituratrice può essere più adatta quando le acque reflue contengono materiale fibroso che potrebbe avvolgersi attorno a una girante convenzionale. Le lavanderie degli hotel, i bagni pubblici e i sistemi di drenaggio commerciali possono essere soggetti a rischi di intasamento diversi anche quando il loro flusso richiesto è simile.

Il passaggio dichiarato dei solidi della pompa deve essere controllato insieme al design dell'ingresso, dell'uscita e della girante. Uno scarico ampio non garantisce automaticamente che ogni passaggio interno abbia la stessa luce. Per le applicazioni che coinvolgono stracci o fibre, chiedi come la pompa gestisce materiali lunghi e flessibili anziché controllare solo il diametro massimo delle particelle.

Anche il tubo di scarico deve essere adatto alla pompa scelta. Un tubo troppo piccolo aumenta la velocità del flusso e la perdita di attrito. Un tubo troppo grande può consentire ai solidi di depositarsi quando la pompa si ferma o quando il flusso è basso. L'obiettivo è mantenere una velocità sufficiente per trasportare il materiale sospeso senza creare inutili perdite di carico.

Evitare di ridurre il diametro di scarico al di sotto delle raccomandazioni del produttore della pompa a meno che non sia stato rivisto il sistema completo. Anche la valvola di ritegno deve avere un passaggio libero ed essere adatta al servizio delle acque reflue. Le valvole scarsamente selezionate possono intrappolare i detriti anche quando la pompa stessa ha una buona capacità di gestione dei solidi-.

Per le acque reflue contenenti grasso, sabbia o materiale insolitamente abrasivo, spiegarlo durante la selezione. Un meccanismo di taglio può aiutare con le fibre ma non risolverà tutti i problemi causati da sabbia, pietre o grasso indurito. Il dimensionamento affidabile della pompa per acque reflue adatta il design della girante, il passaggio dei solidi e il diametro del tubo al flusso di rifiuti effettivo anziché fare affidamento solo sulla potenza o sui dati di flusso massimo-.

Una pompa può soddisfare la portata e la prevalenza richieste, ma funzionare comunque in modo scarso se il bacino e il sistema di controllo non sono abbinati correttamente. Il volume di lavoro tra i livelli di avvio e di arresto della pompa determina la durata del suo funzionamento e la frequenza con cui si avvia. Se questo volume è troppo piccolo, la pompa potrebbe avviarsi ripetutamente in un breve periodo, provocando il riscaldamento del motore, l'usura del contattore e una manutenzione non necessaria.

Normalmente la pompa dovrebbe funzionare abbastanza a lungo da spostare le acque reflue attraverso la linea di scarico ed evitare il riavvio immediato. Una pompa più grande non è sempre migliore. Se la sua capacità è molto superiore al flusso in ingresso, potrebbe svuotare rapidamente il bacino e creare cicli brevi. Controllare gli avvii orari massimi consigliati dal produttore e verificare che il volume di lavoro disponibile possa soddisfare tale limite.

Il livello di arresto deve lasciare abbastanza liquido attorno alla pompa sommergibile per il raffreddamento e il funzionamento stabile. Un valore troppo basso può attirare aria nella pompa, creare turbolenze o esporre il motore. Il livello iniziale deve fornire uno stoccaggio sufficiente senza consentire alle acque reflue di raggiungere il tubo di ingresso o il punto di allarme di livello alto-.

Gli interruttori a galleggiante e i sensori di livello dovrebbero avere spazio sufficiente per muoversi liberamente. Tenerli lontani dalle turbolenze in ingresso, dalle guide, dai cavi della pompa e dalle pareti della vasca. Nelle acque reflue contenenti fibre, i galleggianti legati possono rimanere intrappolati, quindi la loro posizione è importante quanto il metodo di controllo stesso.

Per le applicazioni più critiche, un sistema duplex offre maggiore affidabilità. Le pompe possono alternarsi dopo ogni ciclo, mentre la seconda pompa si avvia durante un afflusso insolitamente elevato o se la pompa di servizio non riesce a controllare il livello. Un allarme di livello alto- separato dovrebbe avvisare l'operatore prima che si verifichi un traboccamento.

Durante la messa in funzione riempire la vasca con acqua pulita e rispettare l'intera sequenza. Confermare i livelli di avvio e arresto, il movimento del galleggiante, il funzionamento della valvola di ritegno-, la rotazione della pompa, la corrente del motore e il tempo necessario per abbassare il livello. La vasca ed i comandi non sono accessori aggiunti dopo il dimensionamento della pompa per fognature; fanno parte del sistema di pompaggio completo.

Una richiesta completa sul dimensionamento della pompa per acque luride dovrebbe includere i seguenti dati. Se un valore è sconosciuto, contrassegnalo come sconosciuto anziché sostituirlo con un'ipotesi:

• Applicazione: casa, hotel, appartamento, edificio commerciale, stazione municipale o processo industriale.
• Origine del liquido, temperatura, pH se pertinente e descrizione dei solidi o delle fibre.
• Portata richiesta alle condizioni di progetto, comprese le unità e il modello di picco.
• Sollevamento statico dal livello operativo al confine di scarico.
• Diametro interno del tubo, materiale, lunghezza orizzontale, lunghezza verticale e numero di raccordi.
• Voltaggio, frequenza, fase e qualsiasi limitazione di corrente di avviamento-disponibile.
• Dimensioni del bacino, livello di ingresso, livelli di avvio e arresto e volume di allarme richiesto.
• Configurazione singola o duplex, funzioni del pannello di controllo-e requisiti di comunicazione.
• Tipo di installazione, materiali richiesti, lunghezza del cavo, accessori ed esigenze di certificazione locale.

Con queste informazioni, il fornitore può selezionare una curva, verificare il passaggio dei solidi, stimare il tempo di funzionamento, confermare i dati del motore e del controllo e identificare i rischi prima del preventivo. Inoltre, rende più significativi i confronti tra fornitori perché ogni proposta affronta lo stesso dovere.

1. L'errore più comune nel dimensionamento delle pompe per acque reflue è la scelta dei valori massimi. La prevalenza massima e la portata massima non sono simultanee, quindi richiedere sempre la curva intera. Il secondo errore è considerare la portanza verticale come la testa totale. Lunghi percorsi orizzontali, piccoli tubi e valvole possono aggiungere abbastanza attrito per cambiare il modello.
2. Il terzo errore è acquistare potenza extra senza controllare il bacino. Una pompa sovradimensionata può cortocircuitare-il ciclo, creare uno sbattimento della valvola e allontanarsi dalla sua regione efficiente. Il quarto ignora i solidi. Una pompa per l'acqua pulita-può avere una curva interessante e tuttavia guastarsi immediatamente nelle acque reflue. Il quinto presuppone che ogni maceratore sia dotato di una toilette; alcune unità di sollevamento sono prodotti per le acque grigie.
3. Un altro errore è dimensionare una pompa in un sistema duplex e poi presumere che due pompe raddoppieranno la portata. Il funzionamento in parallelo modifica l'attrito del sistema e il punto di funzionamento. È necessario valutare la curva combinata e le perdite del tubo. Allo stesso modo, una pompa di riserva fornisce ridondanza solo se vengono testati controlli, valvole e allarmi.
4. Infine, molte indagini omettono il percorso di dimissione. Un fornitore riceve portata, prevalenza e potenza ma non diametro, lunghezza o raccordi del tubo. Se la prevalenza dichiarata è solo portanza statica, il preventivo potrebbe essere errato anche se corrisponde esattamente alla richiesta. Un semplice schizzo con prospetti e lunghezze è spesso più prezioso di diverse pagine di specifiche generali.

Di quale pompa per fognature ho bisogno?

La potenza è il risultato del servizio idraulico e dell'efficienza, non il punto di partenza. Determinare il flusso richiesto, il TDH e la gestione dei solidi, quindi selezionare una curva della pompa e un motore che coprano tale servizio senza sovraccarico.

Una pompa per acque luride da 1 HP è sempre migliore di una pompa da 1/2 HP?

No. La pompa da 1 HP può produrre più flusso o prevalenza, ma può essere sovradimensionata per un bacino piccolo e potrebbe funzionare troppo rapidamente. Confrontare entrambe le curve al TDH effettivo e controllare il tempo di funzionamento minimo, la velocità del tubo e gli avviamenti orari.

Quanta testa in più dovrei aggiungere?

Calcolare le perdite statiche e per attrito nel modo più accurato possibile, quindi applicare una tolleranza modesta e documentata per l'incertezza. Evitare di aggiungere fattori di sicurezza elevati in modo indipendente a portata, prevalenza e potenza poiché il sovradimensionamento combinato può essere grave.

Quali dimensioni dei solidi dovrebbe gestire una pompa per acque luride?

Dipende dall'applicazione e dal codice locale. I liquami dei WC generalmente richiedono una vera pompa per liquami, un trituratore o un maceratore con un metodo di gestione dei solidi-specificato. Confermare il passaggio libero o la specifica di macinazione; non dedurlo solo dalla dimensione della presa.

La lunghezza orizzontale del tubo conta come prevalenza?

Non aggiunge elevazione statica, ma aggiunge perdita di attrito. L'effetto può essere significativo in una linea di piccolo-diametro o con un flusso elevato, quindi includere l'intera lunghezza equivalente e i raccordi in TDH.

Quando dovrei usare due pompe?

Utilizzare pompe duplex quando il picco di afflusso può superare un'unità, la manutenzione non può arrestare il drenaggio o il traboccamento creerebbe costi elevati o rischi di igiene. Conferma sia i punti di funzionamento a pompa-singola che quelli in parallelo.