Selección e instalación de una bomba de pozo

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Desafortunadamente, sin ningún tipo de bomba hay tantas fallas y fallas como con las bombas de pozo sumergibles domésticas. La razón no está en la calidad del equipo, sino en el hecho de que el proyecto y la selección no son realizados por diseñadores profesionales, sino por los propios propietarios de casas privadas o por personal insuficientemente calificado de las organizaciones de instalación..

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¿Cómo, por ejemplo, un no especialista sabe que el motor de una bomba seleccionada con un gran margen puede quemarse si la bomba no se lleva al rango de operación durante la instalación y configuración del sistema?.

Esperamos que este artículo ayude a los lectores a evitar tales errores..

Definición de parámetros

En todos los casos, para la elección correcta de la bomba, en primer lugar, es necesario determinar sus parámetros de funcionamiento: flujo (Q) y altura (H).

El consumo de agua requerido se determina a partir de la productividad total de todos los puntos de agua del objeto, teniendo en cuenta la probabilidad de su uso simultáneo..
En un cálculo simplificado, puede utilizar las siguientes tasas de consumo de agua para accesorios de plomería:
– lavabo – 60 l / h, – cisterna inodoro – 83 l / h, – fregadero – 500 l / h, – ducha – 500 l / h, – baño – 300 l / h, – grifo de agua – 1080 l / h.

El riego de céspedes y parterres requiere 3-6 m3 de agua por m2, mientras que el consumo también depende del método de riego y de la intensidad del riego. La sauna o el baño requerirán unos 1000 l / h..

Para calcular la altura requerida, se usa la fórmula:

Htr = Hgeo + S + Hsvob, donde

Ngeo: la altura de la entrada de la tubería en el edificio en relación con el nivel dinámico del agua en el pozo (la expresión numérica del nivel dinámico debe estar presente en el certificado del pozo);
S es la suma de las pérdidas de carga por fricción en la tubería y las resistencias locales (accesorios, accesorios, filtros, etc.);
Нsvobod: la presión que se debe crear en la entrada del edificio, con el cálculo de la provisión en el punto de agua de presión más remoto y alto 0.5 atm.

Los parámetros del pozo son fundamentalmente importantes para el usuario, ya que se utilizan para calcular la altura requerida y el rendimiento de la bomba seleccionada. Los perforadores deben indicar parámetros tales como nivel estático, nivel dinámico, caudal del pozo en el certificado del pozo. Estos datos son determinados experimentalmente por la organización que realizó el trabajo de perforación. Obviamente, los resultados del cálculo resultarán incorrectos si, al determinar el nivel dinámico del pozo, se utilizó una bomba de potencia obviamente menor que la requerida para abastecer la instalación de acuerdo con las solicitudes del consumidor. Y aunque es difícil para el usuario esperar obtener rápidamente un pasaporte oficial para un pozo artesiano (este es un documento estatal que requiere muchos permisos y aprobaciones), es necesario requerir el suministro de datos detallados sobre el pozo junto con el trabajo realizado, incluida la consulta sobre la potencia de la bomba que se extrajo. agua al determinar el nivel dinámico. Al concluir un contrato para trabajos de perforación, debe prestar atención a la disponibilidad de una licencia del contratista. Al final de la obra, solo las empresas serias entregan siempre al cliente una garantía y un pasaporte de pozo detallado, donde se indican claramente todas las características mencionadas, así como el diámetro de la sarta de revestimiento, la lista de suelos pasados, información sobre el bombeo de prueba del pozo, etc. – hasta la marca de bomba recomendada y la profundidad de instalación.

Los parámetros de Q y H requeridos para equipos adicionales (jacuzzi, lavadora, rociadores, «rociadores», etc.) los especifican los fabricantes. Al instalar filtros de tratamiento de agua, se tienen en cuenta las pérdidas de carga (generalmente alrededor de 2 atm) y el consumo de agua para lavarlos. Para la piscina, solo se indica el tiempo de llenado.

Ejemplo de cálculo

Datos iniciales:

Se requiere proporcionar suministro de agua a un área suburbana con una cabaña de dos pisos (una cocina, dos baños y una ducha con hidromasaje requieren un caudal de 1 m3 / hy una presión de 4-5 atm.), Un garaje, una casa para el personal de servicio (contiene un baño), una casa de baños, una piscina de 45 m3, riego del territorio, sistema de tratamiento de aguas. Una familia de cuatro y dos miembros del personal residen permanentemente en el sitio. Se perforó un pozo de 80 m de profundidad para abastecimiento de agua al sitio; diámetro de la carcasa – 150 mm; nivel estático – 46 m; nivel dinámico – 50 m; caudal medido durante el bombeo – 3,5 m3 / h.

Cálculo:

Teniendo en cuenta las tasas de consumo de agua (ver al principio del artículo), obtenemos el consumo total y la presión de los consumidores:
Qtot = 500 + 3 ґ (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 ґ 1060 = 6500 l / h = 6,5 m3 / h
Нтр = 50 + 8 + 20 + 2 + 30 = 110 m

Debido a la imposibilidad e inconveniencia de utilizar todos los puntos de agua a la vez, el caudal requerido se puede determinar en 5 m3 / h.
La bomba satisface los datos calculados con (Q = 5 m3 / h, H = 120 m); su característica se muestra en la fig. 1.

Esto asegura un consumo suficiente para la cocina, un baño y riego. (Se asume que los propietarios no usarán la casa de baños y tomarán el baño, se lavarán en la ducha y llenarán la piscina al mismo tiempo que regarán el área con ambos grifos) y hará que el funcionamiento de la bomba sumergible sea más estable, y que el sistema sea flexible e independiente (con la ayuda de una bomba adicional, siempre puede obtener alta presión en cualquier punto de análisis). La piscina se llenará por la noche. En este caso, con la ayuda de la válvula en la cabeza, la bomba debe «estrangularse» (crear resistencia adicional) para que al trabajar en el llenado de la piscina, el flujo no exceda el permitido – 6.5 m3 / h.

Si la potencia es demasiado alta

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Figura 1. Características de rendimiento de una bomba de tamaño adecuado.

La autoselección de una bomba por parte de un cliente con requisitos excesivos de flujo y altura a menudo conduce a la selección de una bomba con una potencia demasiado alta. Como ya se mencionó, al instalar un modelo dominado, es posible que haya complicaciones..

En primer lugar, dado que con tal elección, el flujo nominal excede significativamente la demanda promedio de agua, la bomba funcionará en un modo de encendido / apagado frecuente. Los fabricantes permiten hasta 30 arranques de bomba por hora, pero solo una hora al día, con una limitación general de 60 ciclos por día. En cualquier caso, el encendido frecuente afecta negativamente la vida útil del motor eléctrico y la automática de arranque. Para evitar esto, deberá instalar un tanque de diafragma grande.

En segundo lugar, con una potencia de la bomba sobreestimada, como resultado, se sobreestimará la presión del agua en la entrada de la casa. En el momento de poner en marcha dicha bomba, inevitablemente se producirán fuertes choques hidráulicos. Es posible que algunos accesorios simplemente no estén diseñados para tal presión (lavavajillas y lavadoras, batidoras), se requerirá la instalación adicional de reductores de presión para reducir la presión.

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Figura 2. Bomba no emparejada correctamente: punto de trabajo desplazado hacia la derecha.

En tercer lugar, durante el llenado de la piscina, la bomba funcionará en una «tubería abierta» sin crear presión. En tales condiciones, hay un gran flujo de agua a presión mínima. El punto de funcionamiento de la bomba se desplaza en la curva característica hacia la derecha, en un área que no corresponde al área de funcionamiento de la bomba (Fig. 2). La potencia en el eje será máxima y, con un funcionamiento prolongado en este modo, el motor fallará..

La consecuencia del uso de una bomba con una capacidad sobreestimada será un aumento general en el costo de todo el sistema, causado por el uso de equipos eléctricos, materiales y accesorios más potentes con una alta presión de operación permisible, un aumento en los diámetros de la tubería y pozo, así como un aumento en el costo del tratamiento del agua..
Si el caudal nominal de la bomba supera el caudal del pozo, es necesario instalar una protección adicional para el «funcionamiento en seco». Acelerar y ajustar la bomba resultará en un consumo de energía excesivo.
En otras palabras, al tiempo que se garantiza la posibilidad del uso simultáneo de todos los puntos de agua mediante la instalación de una bomba con exceso de potencia, el costo del sistema de suministro de agua aumenta. Al mismo tiempo, el consumo real de agua será mucho menor..

Por tanto, aunque la elección final siempre quedará en el cliente, resulta más económico y más correcto elegir una bomba teniendo en cuenta las necesidades reales y con la ayuda de especialistas. Es posible satisfacer los requisitos del usuario para el sistema de suministro de agua, sujeto a las reglas para su instalación y operación, eligiendo la bomba con una característica de operación plana que sea óptima en esta situación..

Para un sistema de suministro de agua, se puede seleccionar una bomba del ejemplo anterior (Fig. 1). En la zona de caudales posibles (de 4 a 8 m3 / h), la curva de presión versus caudal para este modelo tiene una forma plana, es decir, a caudales de agua bajos, no habrá demasiado aumento de presión. Al mismo tiempo, un cierto margen permisible al calcular el consumo de agua excluirá la posibilidad de escasez de agua..

Instalación y puesta en servicio de bombas

En cualquier caso, sea cual sea la bomba elegida, durante la instalación es necesario ajustar su punto de funcionamiento en todos los modos de funcionamiento posibles. Durante la puesta en servicio, se debe medir el caudal suministrado (determinado por la tasa de llenado de cualquier recipiente de volumen conocido, por ejemplo, un barril), la presión generada (según el manómetro en el cabezal) y la corriente consumida (medida con pinzas de corriente).

Las características obtenidas se comparan con los datos del pasaporte de la bomba del catálogo. Si se exceden los parámetros de operación (como regla, se proporciona cierta reserva de energía, por ejemplo, para la instalación posterior de filtros), es necesario cerrar la válvula a la salida del pozo, crear una resistencia local adicional suficiente para establecer el punto de operación correcto: el medio de la característica Q (H).

La instalación, así como la selección de la bomba, debe ser realizada por especialistas capacitados; la empresa instaladora debe tener licencia para instalar este equipo..

Protección de la bomba de fondo de pozo

Antes de elegir y comprar una bomba, es necesario obtener información precisa sobre el voltaje de la fuente de alimentación en el sitio. Esto es especialmente importante al elegir una bomba importada. Todos los equipos suministrados desde el extranjero cumplen principalmente con los estándares industriales del país de origen. Entonces, para todas las bombas alemanas, la desviación de voltaje permitida en la red eléctrica del nominal es de +6 a -10%. A pesar de todas las protecciones integradas, la bomba no está diseñada para funcionar desde una red con un voltaje por debajo de 200 V, todas las posibles caídas y subidas de voltaje afectarán negativamente la vida útil del motor eléctrico. Aquí es necesario proporcionar protección de voltaje ajustable como parte del gabinete de control, y para bombas trifásicas también contra modos de operación sin fase. No se recomienda instalar bombas monofásicas potentes. La corriente de arranque de un motor de 2,2 kW puede superar la corriente nominal en 4,4 veces. Para estabilizar el voltaje dentro del rango operativo con tales sobretensiones, se requerirá un estabilizador con una reserva de energía de cinco veces (más precisamente, la elección la harán los fabricantes de estabilizadores). A veces es más económico para el usuario proporcionar una fuente de alimentación de 380 V en la instalación que el correcto funcionamiento de una bomba monofásica.

Según las estadísticas, alrededor del 85% de las fallas ocurren precisamente con la parte eléctrica de la bomba. La razón principal es el cierre giro a giro de los devanados del estator debido al sobrecalentamiento debido a una sobrecarga hidráulica, o cuando se opera con voltaje bajo o que cambia abruptamente. Ambos pueden evitarse con la protección adecuada contra sobrecorriente. Un arrancador convencional con protección contra sobrecorriente hace esto bastante bien, pero algunos instaladores olvidan ajustar el valor de corriente requerido. El resultado de tal negligencia es fácil de calcular: tendrá que pagar por levantar la bomba del pozo, repararla (el precio de un motor nuevo), volver a bajar la bomba y ponerla en funcionamiento. La cantidad puede exceder el costo de una bomba nueva..

Glosario de términos

  • Altura: exceso de presión generado por la bomba.
  • Consumo: el volumen de agua de la bomba de transferencia por unidad de tiempo..
  • Punto de funcionamiento: el punto de intersección de la curva de características de la bomba Q (H) con la característica de resistencia de la tubería SQ2, correspondiente a los valores efectivos de la presión y el caudal cuando se opera en un sistema de suministro de agua específico..
  • Aceleración: creación de resistencia adicional en la tubería de descarga.
  • Característica de rendimiento: gráfico de la dependencia de los parámetros de funcionamiento de la bomba: altura y caudal Q (H).
  • Potencia del eje: potencia absorbida por la bomba
  • Nivel estático: nivel de agua constante en el pozo
  • Nivel dinámico: el nivel de agua en el pozo, establecido al bombear el caudal específico
  • Caudal de pozo: flujo de agua estable proporcionado por el pozo.
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