1.Parametrii principali ai pompelor centrifuge1.Debitul - QReprezinta volumul util de lichid evacuat prin racordul de iesire al pompei in unitatea de timp. Unitatea de masura estem3/h,(m3/s,l/s,l/min).Debitul depinde de:-numarul de rotatii al rotorului (direct proportional),-punctul de functionare pe caracteristica debit / inaltime de pompare,-forma constructiva a rotorului.Debitul la iesirea unei pompe este in stricta dependenta cu viteza fluidului la iesirea pompei si cu aria sectiunii conductei de iesire.Q[m3/s] =v[m/s] A[m2], sauQ[m3/s] =v[m/s] d2/4Rezulta ca, la trecerea unui fluid printr-o conducta, debitul depinde direct proportional de viteza fluidului si de patratul diametrului conductei.2.Inaltimea de pompare-HEste raportul intre lucrul mecanic utilLdat de debitul de fluid la iesirea din pompa (masurat inNxm) si fortaFpe care pompa o transmite fluidului care o parcurge (masurata inN).H[m]=L[N x m]/F[N],unitatea de masura :[m] = metri coloana de apaStiind ca10,13metri coloana de apa= 1 bar = 1 atmosfera, se poate defini inaltimea de pompare si in bari sau atmosfere.Inaltimea de pompare se poate calcula (la modul general) cu ajutorul ecuatiei lui Bernoulli care spune ca aceasta este o suma de patru termeni:H= Hgd+Hpz+Hcin+HpHgdexprimainaltimea geoeticaa instalatiei de pompare, adica diferenta intre nivelul apei din rezervorul de acumulare si nivelul apei din rezervorul de aspiratie. Depinde de locul de montaj al pompei fata de pozitia celor doua rezervoare (a se vedea fig. 2.1.).Exemplu:( in figura 2.1.)- in cazurile A, (B, C)+D, (E) . Hgd = Hp2=Hc + Has1,- iar in cazurile A, (B, C)+ F, (G).. Hgd = Hp1=Hc Has2.Hpzeste diferenta dintre inaltimile piezometrice exprimate la nivelul rezervoarelor de aspiratie si refulare.Hpz=( ps-pi) / gps, pi= presiunile care se formeaza in rezervoarele de acumulare si aspiratiein cazul in care acestea sunt inchise (exprimate in bari sau atmosfere),=densitatea specifica a fluidului pompat (in Kg/dm3),g=acceleratia gravitationala.Aceasta componenta este dependenta de tipul lichidului pompat (intervine si densitatea) si este zero atunci cand rezervoarele sunt deschise.Hcinreprezinta diferenta dintre inaltimile cinetice la nivelul celor doua rezervoare si poate fi exprimata prin formula (depinde de valoarea vitezelor fluidului la intrarea/iesirea in/din rezervoarele de acumulare/aspiratie):Hcin=(vs2 vi2) / 2gHpreprezinta suma pierderilor de presiune pe coloanele instalatiei (modul de calcul a acestor pierderi va fi tratat intr-un capitol ulterior).Fig.2.1In figura 1.1 sunt prezentate tipurile de instalatie pe care poate fi montata o pompa, in functie de locul de montaj si inaltimea rezervoarelor de aspiratie si de refulare.A- rezervor de acumulare deschis cu racordul de intrare sub nivelul apei,B- rezervor de acumulare inchis cu racordul de intrare peste nivelul apei,C- rezervor de acumulare inchis cu racordul de intrare sub nivelul apei,D- rezervor de aspiratie deschis situat sub nivelul pompei,E- rezervor de aspiratie inchis situat sub nivelul pompei,F- rezervor de aspiratie inchis situat deasupra pompei,D- rezervor de aspiratie deschis situat deasupra pompei,Obs.Atunci cand inaltimea de pompare este data in m.c.a. (metri coloana de apa) valoarea acesteia nu depinde de densitatea specifica a fluidului (densitatea apei = 1). Cand H este exprimata in unitati de presiune (atm, bari, Pa) valoarea depinde de densitatea fluidului pompat.Inaltimea de pompare instantanee se poate calcula in functie de presiunile create in aspiratie (pa) si evacuare (ps), vitezele fluidului in aspiratie (Va) sievacuare (Vs) si de distanta dintre centrele sectiunilor de aspiratie si refulare (d), conform desenului din figura 1.2.Fig. 2.2.H[m.c.a.]= (pe pa)[m.c.a.]+d[m]+(Ve2-Va2)/2g[m](f 2.2.)- H=inaltimea de pompare,- Pe=presiunea creata in evacuarea pompei,- Pa=presiunea creata in aspiratia pompei,- Ve=viteza lichidului la iesirea din pompa,- Va=viteza lichidului la intrarea in pompa,-g=acceleratia gravitationala.-d=diferenta de nivel intre centrul sectiunii de aspiratie si sectiunea de refulare a pompei.Inaltimea de pompare si debitul unei pompe sunt in stransa dependenta (neliniara, invers proportionala). Aceasta dependenta este stabilita de producator si este exprimata princaracteristica de functionare a pompei,a carei forma generala este data in figura de mai jos.Fig. 2.3.Toate valorile instantanee ale inaltimii de pompare si debitului vor evolua in aceasta relatie, pe tot domeniul de functionare al pompei, astfel incat pompa va functiona, intodeauna intr-un punct situat pe aceasta caracteristica. Punctul de functionare va depinde de caracteristicile generale ale instalatiei (pierderi de sarcina, inaltimea consumatorilor, adancimea de aspiratie) dar si de debitul solicitat la un moment dat.Trebuie evitate zonele de capat ale caracteristicii de functionare, intrucat aici pompa functioneaza la randamente mici si poate deveni instabila (oscilatii necontrolate ale debitului si inaltimii de pompare).Inaltimea de pompare si debitul pot fi exprimate in diverse unitati de masura:-mmHg,atm, bar, Pa, KPa,Psietc.,-mc/min,l/min,l/h etc.3.Puterea utila.Puterea absorbita. RandamentulPuterea absorbitala axul pompei este data de caracteristica de putere (Pa [kW]=f (Q)) trasata de producator pentru fiecare tip de pompa. Caracteristica este data sub forma unei curbe de dependenta intre puterea absorbita si debit.Fig. 3.1.Puterea utila a unei pompe este puterea efectiva pe care pompa o realizeaza asupra fluidului, la sectiunea de iesire, si care poate fi calculata cu relatia:Pu[W]=[kg / mc]xQ[mc / s] xH[KPa], unde:(f 3.1.)-= densitatea specifica a apei (a lichidului pompat), in kg/m3-Q= debitul pompei, data in m3/s,-H=inaltimea de pompare, data in KPa.Puterea utila este intodeauna mai mica decat puterea absorbita, intrucat se scad pierderile din camera de pompare. De fapt, raportul intre puterea utila si puterea absorbita reprezintatocmai randamentul pompei. = Pu / PaSe deduce ca randamentul (tinand cont de formula puterii utile) depinde de punctul de functionare de pe caracteristica H = f(Q) a pompei, deci depinde de valorile momentane ale debitului si inaltimii de pompare.Curba randamentului este una din caracteristicile care trebuie luate in considerare la alegerea pompelor in cadrul unor aplicatii.Fig. 3.2.4.Calculul inaltimii de pompare necesareEvaluarea inaltimii de pompare necesare pentru a satisface cerintele unei aplicatii (instalatii de hidrofor, instalatie de incalzire etc.) este ceruta din cel putin doua puncte de vedere:- in faza de proiectare a instalatiei,- la punerea in functiune a instalatiei si, eventual la interventiile in caz de defect. In cazul in care nu se pot obtine parametrii impusi prin proiect sau dati de producator, trebuie verificat daca nu au existat erori de calcul in faza de proiectare sau diferente intre conditiileluate in calcul si cele reale.Din punctul de vedere al tipului instalatiei deservite pot exista cel putin trei situatii diferite:4.1.Instalatie de hidrofor cu rezervor de aspiratie sub nivelul de montaj al pompei:- aspiratie din put,- aspiratie din rezervor subteran,- aspiratie din rezervor cu variatii mari ale nivelului apei (la care exista posibilitatea ca nivelul apei sa scada sub nivelul de montaj al pompei).In acest caz valoarea minima a inaltimii de pompare necesara se calculeaza cu formula:H=Ha+Hv+Hu+Has[mca, bar, atm, etc],(f 4.1.)unde:Fig. 4.1.Ha- reprezinta diferenta de altitudine intre cel mai inalt consumator al instalatiei si sectiunea de iesire a pompei.Se masoara in metri si poate fi transformata, cu o foarte buna aproximare, in:1 m=1 mca(metru coloana de apa),10 m=1 bar,10 m=1 atm.Hv- reprezinta totalitatea pierderilor de presiune (pierderi de sarcina) pe instalatie, calculate de la iesirea pompei pana la sectiunea de iesire a celui mai inalt (sau cel mai indepartat) consumator.Modul de calcul al pierderilor pe conducte va fi tratat intr-un subcapitol ulterior.Hu-este presiunea utila a ultimului consumator (inaltimea coloanei de apa peste nivelul ultimului consumator care sa asigure un debit nominal si acestuia). In functie de tipul ultimului consumator si de debitul dorit pentru acesta Hu poate fi luat in calcul intre 3 si 10 mca (0.3 si 1 bar).Has-reprezinta diferenta de nivel intre axul racordului de aspiratie al pompei si nivelul apei din rezervorul sursa (de aspiratie).Dupa cum se vede din figura alaturata nu se ia in calcul adancimea la care este introdus sorbul conductei de aspiratie, sub nivelul apei. Explicatia este foarte simpla: inaltimea de la nivelul sorbului la nivelul apei, care in mod normal conteaza ca inaltime de aspiratie, este anulata de inaltimea coloanei de apa de deasupra sorbului si care apasa asupra sectiunii de intrare a acestuia.Intr-un subcapitol ulterior se vor stabilii parametrii de care depinde valoarea Has, in diverse situatii.4.2.Instalatie de hidrofor cu rezervor de aspiratie deasupranivelului de montaj al pompei.In acest caz, formula de calcul devine:H=Ha+Hv+Hu-Has(f 4.2.)singura diferenta fiind semnul minus cu care Has participa la valoarea totala a inaltimii de pompare. Si este logic sa fie asa intrucat inaltimea coloanei de apa din aspiratie creeaza o suprapresiune in racordul de aspiratie al pompei si care va compensa, partial valoarea inaltimii de pompare necesara la iesire.Fig. 4.2.3.Instalatie cu circuit inchis (instalatii de incalzire / racire, de recirculare, etc.)Fig. 4.3.Formula de calcul este:H=Ha+Hv-Has[mca, bar, atm, etc],(f 4.3.)dar, intrucatHa=Has(returul coloanei creeaza in aspiratia pompei o presiune egala cu cea necesara, in refulare, pentru ca apa sa ajunga la cel mai indepartat radiator) rezulta ca:H=Hv,(f 4.4)deci pentru instalatiile cu circuit inchis este suficient ca pompa de circulatie sa aiba o inaltime de pompare mai mare sau egala cu suma pierderilor pe instalatie.5.Calcululinaltimii de aspiratie a pompelorIn cazul in care pompa aspira dintr-un put sau dintr-un rezervor situat sub nivelul de montaj al pompei apare problema determinarii diferentei de nivel maxime, care trebuie sa existe intre pompa si luciul apei (nivelul apei, masurat ca in figura alaturata si notat cu Has).Pentru a intelege mai usor fenomenul trebuie abordata problema pornind de la explicarea fenomenelor care au loc in aceasta situatie.Pompa nu trage apa din put cum se mai aude uneori in vorbirea curenta ci apa este impinsa de la nivelul sorbului pana la intrarea in pompa de presiunea creata la intrarea sorbului. Aceasta presiune nu poate fi decat presiunea atmosferica, egala cu 10 mca, daca aplicatia este montata la nivelul marii.Rolul pompei este de a crea in conducta de aspiratie o depresiune suficient de mare, astfel incat, diferenta de presiune (Patm Pas) sa asigure aducerea apei de la nivelul apei din put pana la intrarea in pompa.Fig. 5.1.Luand in considerare conditiile ideale de functionare, adica situatia cand pompa ar putea crea in aspiratie vid absolut, diferenta maxima de presiune ar putea fi Patm 0 = Patm, adica o pompa ar putea aspira de la o adancime maxima echivalenta cu1 atm = 10 m. (Has.max. = 10 m)In realitate, depresiunea creata in zona de aspiratie, deci si valoareaHas ,depinde de mai multi factori:1.dH-totalitatea pierderilor de sarcina pe tubulatura de aspiratie.2.dHps-reducerea capacitatii de aspiratie a pompei datorata valorii presiunii de saturatie a lichidului aspirat (depinde in principal de natura lichidului si de temperatura acestuia in zona de aspiratie).dHps = 10xps[atm]/ ,- ps =presiunea de saturatie a apei, in functie de temperatura,- =densitatea specifica a apei(aprox. = 1)3.dHc-pierderea de sarcina datorata diminuarii energiei cinetice a fluidului la intrarea in camera de pompare. Depinde deV= viteza de intrare a fluidului la sectiunea de aspiratie si deg= acceleratia gravitationala.dHc=V2/ 2g(f 5.1.)4.dHr-pierderile de sarcina dependente de forma constructiva a rotorului hidraulic al pompei (rezistenta la patrundere a jetului de fluid in camera de pompare, data de forma sectiunii de intrare si forma constructiva a rotorului).Rezulta ca inaltimea de aspiratie a unei pompe se deduce scazand din Has.max. toate pierderile de sarcina de la punctele 14 de mai sus.Has=Has.max.-dH-dHps-dHc-dHr(f 5.2.)ValoareadH(pierderile de sarcina pe conducte) se poate calcula (vezi capitolul 6).ValoareadHpssegaseste in tabele de dependenta intre presiunea de saturatie si temperatura.In schimb ultimii doi termeni depind de solutia constructiva a producatorului si este data de acesta sub forma unui grafic in functie de debitul pompei.Suma celor doi termeni este cunoscuta sub denumirea deNPSH(Net Pozitive Suction Head) si se masoara in metri.NPSH=dHc+dHr(f 5.3.)Definitia, in romana,cea mai aproape de adevar, ar fi capacitatea de aspiratie a unei pompe.Forma generala a graficului de dependenta intre NPSH si debit este data in figura de mai jos (evident ca valorile punctuale difera de la un tip de pompa la altul si de la un producator la altul).Fig. 5.2.In concluzie, la alegerea unei pompe, pentru stabilirea adancimii maxime de la care aceasta poate sa aspire se porneste de la adancimea maximaHas.max. = 10 mdin care se scad:- valoarea NPSH (se ia din grafic),- pierderile pe coloana de aspiratie (se calculeaza; in principiu trebuie sa fie minimizate),- pierderile datorate presiunii de saturatie a apei la temperaturi diferite ale apei.Spre exemplu, daca consideram valoarea NPSH = 2 m (valoare uzuala si normala), pierderile pe coloana = 1,2 m, pierderile datorate presiunii de saturatie (Tapei = 20 gr.C) = 0.2 m, rezulta:Has=Has.max. 2m- 1.2 m- 0.2 m=10 m 3,4 m= 6,6 mAceasta pompa nu va reusi, pe aceasta instalatie, sa aspire decat daca nivelul apei in put este la mai putin de 6.6 m fata de nivelul la care este situata sectiunea de aspiratie a pompei.Daca nivelul apei este mai jos pompa intra inregim de cavitatiesi/saudezechilibru hidraulic.In ambele situatii functionarea, timp indelungat a pompei, duce la deteriorarea/distrugerea etansarilor mecanice, lagarelor, rotorului hidraulic etc.O atentie deosebita trebuie acordata situatiilor in care nivelul apei din rezervorul de aspiratie (put) variaza in limite largi si in mod incontrolabil.Se va avea in vedere:-masurarea sau estimarea nivelului din rezervor sa se faca in conditiile cele mai defavorabile.-se va compara, tinand cont de debitul maxim al pompei, viteza cu care scade apa din rezervor cu viteza de regenerare a sursei de apa.-este recomandat sa se monteze protectii de nivel minim, care sa opreasca automat functionarea pompei cand acesta este depasit.Exista, insa solutie si pentru cazurile in care este nevoie de adancimi de aspiratie mai mari. Solutia se numestepompa cu ejector.Pompele cu ejector folosesc doua conducte pentru aspiratie conectate intre pompa si ejectorul montat in putdupa cum se vede in figura de mai jos.Una din conducte este conducta de aspiratie propriu zisa (cu acelasi rol ca la pompele clasice).Pe cealalta conducta este transmis catre ejector o parte din debitul de iesire al pompei care ajuta la marirea presiunii la nivelul sectiunii de aspiratie, ajungandu-se astfel la adancimi de aspiratie cu 1520 m mai mari decat la cele clasice. Se observa ca din debitul total aspirat, Qa, o parte se intoarce pe conducta a doua (de diametru mai mic), Qe,si o parte este livrat ca debit nominal pentru instalatieQi.La fel se intampla si cu inaltimea de pompare totala la iesirea pompei.Se deduce ca o pompa cu ejector va avea, in comparatie cu o pompa de aceiasi putere si tip constructiv dar fara ejector, valorile parametrilor de iesire diminuate.Intrucat, in practica, s-a dovedit ca aceste pompe sunt mai sensibile in faza de amorsare, se recomanda ca la prima pornire (evident dupa ce s-a asiguratamorsarea corecta a conductelor de pe aspiratie) circuitul de iesire sa fie inchis sau deschis la un debit foarte mic. In momentul cand presiunea la iesirea pompei a atins o valoare apropiata de cea maxima se mareste treptat debitul pe instalatie, urmarindu-se evolutia presiunii pe iesire.Daca se incearca pornirea la un debit pe iesire (de consum) egal cu cel maxim (consumatori deschisi la debit maxim) pompa nu reuseste sa asigure presiunea necesara ejectorului (1.5.2 bari) si procesul de aspiratie nu se amorseaza.In functie de tipul ejectorului o astfel de pompa poate aspira de la adancimi de 15..25 m.6.Calculul pierderilor de sarcinaPierderile de sarcina pe o instalatie pot fi de doua categorii:-pierderi de sarcina pe conducte,-pierderi de sarcina accidentale (pe elementele de circuit).6.1.Pierderi de sarcina pe conducte drepte (continue),Se datoreaza frecarilor care apar intre moleculele fluidului si peretii conductelor pe care acesta le parcurge dar si frecarilor intre moleculele fluidului in timpul miscarii. Pierderile de sarcina pe conducte se calculeaza pentru fiecare segment de conducta liniara a instalatiei si depind de:-lungimea conductei,-diametrul conductei (pentru tipurile principale de conducte utilizate in instalatii se dau valorile pierderilor de sarcina pe unitate de masura (metru liniar) la diametrele standard.-materialul din care este construita conducta (rugozitatea peretilor interiori),-existenta depunerilor de particule solide pe suprafata interioara a conductei,-viteza de curgere a fluidului in conducta,-vascozitatea fluidului,-tipul de curgere (laminara, turbulenta).Ultimele doua criterii sunt evidentiate prin valoarea numarului lui Reynolds:Re = v d/Pierderile de sarcina pe conducte pot fi calculate, destul de exact, utilizand formula lui Lang:(unitatea de masura este in metri coloana de apa)(f 6.1.)unde:-reprezinta un factor (coeficientul de rezistenta hidraulica liniara) care depinde de temperatura fluidului care circula prin conducta si de rugozitatea peretelui interior, prin numarul Reynolds,al conductei.Ex.pentru temperaturi ale fluidului de 1520 gr.C si conducte noi, trefilate,poate fi calculat cu formula:(f 6.2.)-Llungimea conductei,in metri,-ddiametrul tubului, in metri,-vviteza fluidului, in metri pe secunda,-gacceleratia gravitationala=9,81 m/s2Inlocuind expresia coeficientuluiin formula f 6.1 se poate calcula valoarea pierderilor pe o conducta liniara cu formula:( f 6.3.)Pe baza acestei formule sunt date, in graficele de mai jos, valorile pierderilor pe diverse diametre de conducte si in functie de viteza apei.Sunt date graficele de dependenta intre sectiunea unei conducte [mm], debitul prin conducta [m3/h] si viteza apei [m/s] (pentru a cuprinde o gama larga de valori sunt date la trei scale diferite: 0.01,1,100).Valorile din diagrame sunt date pentru conducte , noi, trefilate dinotel, cupru, polipropilena, polietilena, PVC.-Pentru tubulaturi din fonta valoarea se inmulteste cu 1,15.-Pentru otel vechi (fara depuneri) se inmulteste cu 1,35,-Pentru otel foarte vechi, cu depuneri de calcar se inmulteste cu 2.Calculul pierderilor pentru o conducta se face foarte simplu urmarind graficele din diagrame:Pe axa orizontala sunt valorile de debit de la care se pleaca atat in dimensionarea conductelor cat la calculul pierderilor. Odata fixat debitul, mergand pe verticala, la intersectia cu dreapta corespunzatoare diametrului selectat sau cu dreapta vitezei selectate (caz in care rezulta si diametrul conductei necesare), se citeste valoarea pierderilor, calculate in m / ml.6.2.Pierderi de sarcina accidentale.Se manifesta in anumite puncte ale circuitului instalatiei si se datoreaza elementelor de circuit (coturi, teuri, vane, modificari de sectiune).Aceste pierderi apar pe elementele circuitului hidraulic, cum ar fi:- sectiuni de trecere (de intrare sau de iesire),- robinete, vane, supape,- teuri, coturi, derivatii,- modificari ale sectiunii conductelor,- curbe ale conductelor,etc.Formula generala de calcul a acestor pierderi este:(f 6.3.)Unde:y [m]este pierderea de sarcina la trecerea fluidului prin elementul de circuit,peste coeficientul de frecare si rezistenta care se manifesta la trecerea apei,depinzand de forma si tipul sectiunii de trecere (in literatura de specialitate acestcoeficient este notat, in multe cazuri, cu litera greceasca zeta ),v[m/s]reprezinta viteza fluidului in zona sectiunii,g[m/s2]acceleratia gravitationala ( =9,81 m/s2).Rezulta, deci, ca pentru fiecare element de circuit trebuie determinata valoarea coeficientuluip, celelalte valori fiind cunoscute.Viteza fluidului poate fi o valoare impusa, in functie de tipul aplicatiei sau poate fi determinata din relatiile matematice intre debit (Q), viteza (v)si aria sectiunii (A):(f 6.4.)Valoarea coeficientuluipeste data in manuale de specialitate, pentru elementele standard de circuit (vezi figurile si tabelele de mai jos) sau se poate calcula cu ajutorul unei formule in functie de anumite caracteristici ale circuitului.A.pentru sectiuni de intrare (conducte de aspiratie):B.pentru derivatii drepte dintr-o conducta principala:C.pentru derivatii inclinate:D.pentru zone de marire a sectiunii:D.1.Exemplu:a/A0,90,80,70,60,50,40,30,20,1

d/D0,9480,8940,8360,7740,700,630,5470,4470,316

p0,010,040,090,160,250,360,490,640,81

D.2.Obs.L > 5 (D d)Exemplu:a/A0,90,80,70,60,50,40,30,20,1

d/D0,9480,8940,8360,7740,700,630,5470,4470,316

p0,0020,0080,08170,0330,05190,0740,10,1330,168

E.pentru zone de reducere a sectiunii:E.1.a/A0,90,80,70,60,50,40,30,20,1

d/D0,9480,8940,8360,7740,700,630,5470,4470,316

p0,060,130,180,240,260,310,400,440,48

E.2.F.pentru coturi:160140130120110908060454030

p0,0460,1390,3640,550,740,9841,261,8612,292,4312,665

G.pentru curbe:V-viteza apei,-unghiul curbei,r-raza sectiunii conducteiR-raza de curbura.r/R0,10,20,30,40,50,60,70,80,91

p0,1310,1380,1580,2060,2940,440,6610,9771,4081,978

H.alte elemente de circuit:H.1.Robinete de trecere. (robinete cu sertar, robinete cu sfera, vane fluture - robinete de trecere fara reducerea sectiunii in zona de inchidere):p = 0,2H.2.Robinete de trecere. (robinete cu sertar, cu sfera -cu reducerea sectiunii de trecere (de la D la d):d/D0,640,6660,70,7140,750,7690,80,8120,8330,8570,875

p1,81,20,960,780,60,50,420,40,360,30,255

H.3.Robinet coltar:D253240506580100125150200

p2,833,33,53,73,93,83,32,72

H.4.Robinete de inchidere cu scaun transversal:D253240506580100125150200

p44,24,44,54,74,84,84,54,13,6

H.5.Robinete de inchidere cu scaun inclinat:D253240506580100125150200

p1,51,41,31111,31,31,31,6

H.6.Supape de sens cu arc:D253240506580100125150200

p2,52,422221,61,622,5

H.7.Supape de sens cu clapet:D253240506580100125150200

p1,91,61,51,41,41,31,210,90,8

H.8.Supape de aspiratie (sorburi):P = 2.2,5In concluzie, in acest moment, se pot calcula pierderile totale intr-o instalatie, parametru foarte important in procedura de alegere a pompelor. Se noteaza cuM-modulul de rezistenta hidraulica a instalatiei.Primul termen al formulei reprezinta suma pierderilor de sarcina pe fiecare conducta iar al doilea termen o suma a pierderilor pe fiecare element de circuit. Ambii termeni depind de patratul vitezei cu care apa circula in zona respectiva de circuitInlocuind vitezavcu relatiav =Q/Asi tinand cont caA =d2/ 4(sectiunea conductelor in functie de diametrul acestora), din formula f6.4, se poate exprima valoarea luiMin functie deQ2.M=M1xQ2Formula este foarte importanta pentru trasarea corecta a curbei de sarcina a instalatiei, operatie strict necesara atunci cand se doreste alegerea pompelor pentru o instalatie hidraulica.Trasarea curbei de sarcina a instalatieiIntr-o instalatie hidraulica (de hidrofor, de incalzire etc.) exista doua componente principale care se opun energiei imprimate de pompa apei, la iesirea camerei de pompare. Evident ca aceste componente pot fi exprimate in metri coloana de apa, rezultand o functieHr = f (Q)care exprima dependenta intre inaltimea de pompare necesara pentru instalatia respectiva si debitul instantaneu solicitat.Hr=Hst+M1xQ2unde:Hr-inaltimea de pompare solicitata de instalatie,Hst-inaltimea de pompare staticanecesara (inaltimea solicitata atunci cand debitul este zero), compusa dinHas(inaltimea de aspiratie a pompei) siHa(diferenta de inaltime dintre cel mai inalt consumator deservit si nivelul de montaj al pompei).M1xQ2 este modulul de rezistenta hidraulica al instalatiei, descris mai sus (depinde de valoarea debitului prin instalatie). Prin analogie se poate defini cainaltimea de pompare dinamicaa instalatiei.Din punctul de vedere al pozitiei rezervorului de aspiratie fata de pompa, pot fi intalnite urmatoarele cazuri:1.Rezervor sub nivelul pompei:Hst= Ha+Has12.Rezervor la nivelul pompei:Hst= Ha,(Has2=0)3.Rezervor deasupra pompei:Hst=Ha-Has3,4.Rezervor la nivel cu cel mai inalt consumator:Hst= Ha-Has4=0,(Ha=Has4)5.Rezervor deasupra celui mai inalt consumator:Hst=Ha-Has5,Hst< 0.Pornind de la valoareaHstsi dand valori luiQ(Q = 1,Q = 2,Q = 3,. [mc/h]),din formula:Hr=Hst+M1xQ2se pot calcula cateva puncte ale curbei de sarcina, astfel incat prin extrapolare, sa se poata trasa forma curbei.Pentru cele 5 tipuri de instalatii date mai sus, rezulta urmatoarele forme ale curbelor de sarcina:Punctul de functionare al pompei se va stabili la intersectia dintre cele doua curbe. In realitate insa, foarte putine instalatii de pompare functioneaza la debit constant. La debite variabile punctul de functionare se deplaseaza in sus sau in jos pe caracteristica Cp. Modificarea punctului de functionare al unei pompe se poate datora uneia din urmatoarele situatii:a.modificarea curbei de sarcina a instalatiei:a1.modificarea componentei dinamice a curbei de sarcina (modificarea pierderilor de sarcinape instalatie):- inchiderea / deschiderea sau reglareaunui robinet,- interventia unei vane de egalizare,- deschiderea / inchiderea unei supapede sens sau de by pass,- modificarea sectiunii sau a suprafeteiinterioare a conductelor prindepuneri de impuritati,- infundarea unor filtre Y sau deimpuritati etc.In acest caz curba de sarcina se roteste cu un anumit unghi in jurul punctului de origine (Q = 0), caz exemplificat in figura alaturata.a2.modificarea componentei statice a curbei de sarcina:- variatia nivelului apei in rezervorul de aspiratie,- variatia presiunii in rezervorul de aspiratie, in cazul in care acesta este inchis.Are drept rezultat o translatie in plan vertical al curbei de sarcina a instalatiei.b.modificarea caracteristicii de functionare a pompeiModificarea caracteristicii de functionare a pompei se poate face prin:- modificari exterioare pompei:- schimbarea vitezei de rotatie a motorului (in trepte sau cu convertizor static defrecventa.- utilizarea mai multor pompe, in serie sau in paralel- modificari interioare pompei (constructive):- schimbarea diametrului rotorului hidraulic.- schimbarea unghiului de inclinare a paletelor rotorului hidraulic.b1.Variatia vitezei de rotatie a motorului.Modificarea in trepte de viteza se bazeaza pe executia bobinajului din mai multe seturi de bobine si schimbarea configuratiei de conectare a bobinelor cu ajutorul unui comutator din cutia de borne.Tinand cont de faptul ca in acest caz scaderea vitezei se face si pe seama diminuarii cuplului motor, metoda se aplica aproape exclusiv la pompele de circulatie, in circuit inchis, pe instalatiile de incalzire a caror inaltime de pompare solicitata nu este foarte mare. Este si cauza pentru care se recomanda ca aceste pompe sa functioneze pe viteza cea mai mare, micsorarea vitezei facandu-se numai in cazuri speciale.In schimb variatia continua a vitezei cu ajutorul unui convertizor static de frecventa este recomandata si benefica in orice situatie.Pentru aceasta se utilizeaza un convertizor static de frecventa care genereaza o retea electrica cu frecventa variabila (in general in domeniul 10.150 Hz). Tinand cont ca turatia unui motor, exprimata in rotatii pe minut (r.p.m.) este data de relatia:n[rpm]= f[Hz]50 / pva rezulta o variatie direct proportionala a turariei motorului, in functie de frecventa.Efectul asupra principalilor parametri ai unei pompe va fi urmatorul:- Debitul pompei se va modifica direct proportional cuviteza de rotatie -n;- Inaltimea de pompare se va modifica cu patratul vitezei -n2- Puterea absorbita se va modifica cu viteza la puterea a treia n3b2.utilizarea in paralel a pompelorSchimbarea caracteristicii de functionare a unei pompe se poate face si prin adaugarea uneia sau a mai multor pompe in paralel, atunci cand debitul solicitat de instalatie este foarte mare. Utilizand o singura pompa, la debit mare inaltimea, poate sa cada sub curba de sarcina a instalatiei si parametri functionali nu mai sunt indepliniti. In cazul utilizarii mai multor pompe in paralel caracteristica pompei se modifica conform figurii de mai jos:Evolutia caracteristicii de functionare prin utilizarea a trei pompe in paralel:b.3.utilizarea in serie a pompelorConectarea in serie a doua pompe duce la modificarea caracteristicii de pompare in sensul dublarii inaltimii de pompare si mentinerii debitului maxim la valoarea debitului unei pompe.Trebuie tinut cont de faptul ca pentru pompa a doua presiunea creata la iesirea primei pompe reprezinta presiunea de aspiratie si de acest lucru trebuie tinut cont in dimensionarea etansarii mecanice si a rezistentei camerei de pompare. Situatia este similara cu utilizarea unei pompe multietajate. In practica se foloseste destul de rar.In concluzie tinand cont de toti acesti parametri se poate selecta pompa (sau pompele), pentru o anumita instalatie, care sa asigure parametrii optimi pe tot domeniul de functionare.In graficul de alaturi sunt luate in considerare si curbele de dependenta = (Q)siNPSH = NPSH (Q).Domeniul de functionare al pompei se va situa in stanga dreptei corespunzatoare punctului de intersectie a curbei de sarcina cu caracteristica pompei. Cu cat pompa va functiona mai mult timp in zona de randament maxim si NPSH minim eficienta instalatiei va fi mai mare.Motoare electriceDin punct de vedere al retelei de alimentare, motoarele electrice se impart in:- motoare de curent continuu,- motoare de curent alternativ.Motoarele de curent continuunecesita o tehnologie de fabricatie mai complexa, sunt mai scumpe si au durata de viata mai mica in comparatie cu cele de curent alternativ.Constructiv, motoarele de cc au doua bobinaje: unul pe stator si unul pe rotor. Alimentarea bobinajului rotoric se face printr-un sistem de perii colectoare din carbon grafitat si un colector circular din bare de cupru izolate. Intrucat exista o frecare permanenta, in timpul functionarii, intre perii (parte fixa) si barele colectorului (parte mobila), se produce o uzura in timp a acestora, fiind necesara inlocuirea periodica.Motorul de cc areo infasurare principala si una auxiliara (de excitatie).In functie de modul de conectare a infasurarii de excitatie pot fi o intalnite urmatoarele situatii:- cu excitatie independenta: infasurarea de excitatie se alimenteaza separat, fata de infasurarea principala,- cu excitatie in serie,- cu excitatie in paralel,- cu excitatie mixta.Pentru a schimba sensul de rotatie al motorului se inverseaza capetele uneia din infasurari. Pentru a schimba viteza de rotatie se modifica tensiunea de alimentare a unei infasurari sau a ambelor.Motoarele de curent continuu sunt utilizate foarte putin in actionarea pompelor, cele comercializate de firma Romstal avand numai motoare de curent alternativ.Motoare de curent alternativ asincroneMotoarele de curent alternativ au doar bobinaj pe stator, infasurarea rotorica fiind alcatuita din bare de Cu sau Al, in scurtcircuit (in mare parte din aluminiu, prin turnare). Bobinajul poate fi cu una sau mai multe perechi de poli, acest lucru stabilind si turatia motorului.Turatia unui motor asincron se calculeaza cu relatia:n =f /p[rot/sec]unde:- feste frecventa tensiunii de la retea = 50 Hz,- p este numarul de perechi de poli ai bobinajului.Exprimata in rot/min (rpm) formula devine:n = 60 f / p[rot/min]Rezulta ca pentru f = 50 Hz, turatia unui motor cu o pereche de poli este 3000 rpm, a unuia cu doua perechi de poli este 1500 rpm etc. (numita turatia de sincronism a motorului).In realitate rotorul se roteste cu o turatie sub turatia de sincronism, decalajul fiind strict necesar pentru a dezvolta cuplul motor intre rotor si stator (ex.n = 2850 rpm,n = 1450 rpm).Diferenta dintre cele doua turatii calculata cu relatiaS = (ns n) / nsse numestealunecaresi este o caracteristica a motoarelor asincrone.Motoarele monofazate sunt alimentate de la una din faze (R, S, sau T)si Nul iar cele trifazate de la toate cele trei faze (fara Nul).Forma tensiunii alternative monofazateTensiunea este o functie sinusoidala avand valoarea maxima U,perioada T si frecventa f.In cazul retelei electrice standard frecventa este 50 Hz (forma de unda parcurge 50 de perioade complete intr-o secunda).u(t) =U sin t , = 2 / T , =pulsatiai(t)= I sin t , = 2 f,f=frecventa,f = 1 / TPa = UI cos [W]Sistem de tensiuni alternative trifazatePa=UxI cosOrice consumator trifazat poate fi coectat in serie sau in paralel.- Motoare monofazateMotoarele asincrone monofazate au o infasurare statorica principala (P), care asigura cuplul motor necesar si o infasurare auxiliara (A), pentru pornire. Infasurarea principala este conectata direct la tensiunea retelei iar cea auxiliara prin intermediul unui condensator in serie. Conectarea se face prin legarea impreuna a doua din capetele infasurarilor (P2 si A1 - vezi figura alaturata) si conectarea lor la nulul retelei (sau la faza, nu are importanta). Celelalte doua capete se leaga la faza (respectiv nul), P1 direct iar A2 prin intermediul condensatorului C.Bobina auxiliara nu este activa decat in faza de pornire a motorului, ea fiind parcursa doar de curentul de incarcare al condensatorului C, acesta fiind complet descarcat in momentul cuplarii la tensiunea de retea. Impulsul dat este suficient pentru a crea un decalaj intre liniile de camp electromagnetic ale rotorului si statorului, decalaj care, ulterior asigura forta electromotoare de rotatie.In cutia de borne a unei pompe putem avea urmatoarele configuratii:- patru borne de conexiuni separate, reprezentand capetele celor doua infasurari, conectarea lor conform schemei fiind executata in cutia de borne. In aceasta situatie poate fi schimbat sensul de rotatie al motorului prin inversarea capetelor uneia din bobine, P sau A.Condensatorul se gaseste in interiorul cutiei de borne sau poate fi montat in exterior. Valoarea capacitatii condensatorului, in microfarazi (F) este data de producator si este trecuta pe eticheta de identificare a motorului. La inlocuire, se va folosi o valoare identica a capacitatii, valori mai mici sau mai mari ducand, invariabil la arderea bobinajului. De asemenea se va respecta tensiunea de lucru a condensatorului (minim 250 Vac pentru monofazat, uzual 400 Vac), valori mai mici ducand la strapungerea acestuia.- trei borne de conexiuni, notate C, P si A reprezentand:- C(standard: conductor de culoare neagra) -firul comun (P2 + A1), legarea celor douafacandu-se in interiorul bobinajului.- P(albastru)-capatul bobinei principale,- A (rosu sau maro)-capatul bobinei auxiliare.Conexiunile se realizeaza astfel:- reteaua se leaga intre C si P,- condensatorul se leaga intre P si A.Verificarea unui motor monofazat:Principalele defecte care pot sa apara, pe parte electrica sunt:- intreruperea bobinei principale,- intreruperea bobinei auxiliare,- intreruperea sau scurtcircuitarea condensatorului,- strapungerea izolatiei catre partea metalica a motorului (borna de impamantare).Cu ajutorul unui multimetru electronic se pot face verificarile:- se deconecteaza condensatorul de la cele doua borne si se masoara rezistenta acestuia. Un condensator bun trebuie sa indice in primul moment o rezistenta foarte mica (de fapt porneste din zero) care creste foarte rapid ajungand la valori de ordinul zecilor de Mohmi in 23 secunde. Inversand polaritatea firelor ohmmetrului se repeta indicatia de mai sus. Un condensator care indica o rezistenta mai mica (de ordinul ohmilor) are izolatia strapunsa si trebuie inlocuit. Cu un aparat corespunzator se poate masura si valoarea capacitatii si se compara cu valoarea indicata pe eticheta motorului.- se masoara rezistentele intre cele trei borne ale bobinajului:RPC,RCAsiRPADaca bobinajul este corect trebuie sa existe urmatoarele relatii:-RPC