Com dimensionar una bomba d'aigües residuals: cabal, capçal i sòlids

Si esteu preguntant com dimensionar una bomba d'aigües residuals, no comenceu amb cavalls de potència.

La potència us diu alguna cosa sobre el motor, però no us diu quanta aigua residual mourà la bomba per la vostra canonada al vostre lloc. Un procés fiable de dimensionament de la bomba d'aigües residuals s'inicia amb un punt de treball - cabal requerit a la capçalera dinàmica total - i després comprova la manipulació de sòlids, el diàmetre de la canonada, el volum de la conca, el patró de funcionament i el subministrament elèctric.

Això és important perquè els sistemes d'aigües residuals són menys tolerants que els sistemes d'aigua neta-. El líquid pot contenir sòlids tous, material fibrós, gra, greix i aire arrossegat. La bomba s'engega i s'atura a mesura que canvia el nivell de la conca. La línia de descàrrega pot ser parcialment vertical, parcialment horitzontal i plena d'accessoris. Una selecció que sembli adequada a les dades de flux màxim-pot fallar un cop s'apliquen les pèrdues reals de capçalera i canonada.

Un bon procés de mida no ha de ser misteriós. Necessita informació precisa del lloc i una corba de bomba. Els passos següents funcionen per a sistemes d'expulsió residencials petits, trituradors de vàter compactes, estacions d'elevació d'hotels i bombes submergibles més grans de tipus WQ-. L'escala canvia, però la lògica segueix sent la mateixa.

La mida de la bomba d'aigües residuals comença amb el cabal i la capçalera. A mesura que la capçalera puja, el cabal disponible baixa. El punt de funcionament-on la corba del sistema es troba amb la de la bomba-mostra què pot oferir la bomba en servei. Una bomba amb un cabal màxim de 150 L/min i una elevació màxima d'11 m no pot proporcionar tots dos alhora; la seva corba ha de confirmar els 90 L/min requerits a 8 m TDH. Els codis de model com ara 80WQ45-22-7.5 són només un primer filtre. Comproveu sempre la corba i utilitzeu el flux màxim realista de l'aplicació.

El primer pas per dimensionar la bomba d'aigües residuals és determinar la quantitat d'aigües residuals que ha d'eliminar la bomba durant el període de funcionament més intens. No és el mateix que el cabal màxim imprès en un catàleg de bombes. Les dades del catàleg descriuen què pot oferir la bomba en condicions de prova específiques. El flux requerit descriu el que l'edifici o el procés enviarà realment a la conca.

Per a una casa, un petit edifici comercial o un hotel, comenceu amb els accessoris connectats i la probabilitat que diversos d'ells es descarreguin al mateix temps. Els lavabos, les dutxes, els lavabos, les rentadores i els desguassos de terra normalment no funcionen de manera contínua, però el seu flux màxim combinat pot ser molt superior a la mitjana diària. Els safareigs mereixen una atenció especial perquè diverses rentadores poden descarregar grans volums en un curt període de temps.

Si el sistema ja existeix, una prova d'ompliment de la conca sovint dóna un resultat més útil que una estimació teòrica. Apagueu la bomba, mesureu quant augmenta el nivell de líquid en un temps conegut i calculeu el volum afegit. Per a una conca rectangular, el volum es basa en la longitud, l'amplada i el canvi de nivell. Per a una conca cilíndrica, utilitzeu el seu diàmetre intern i el seu canvi de nivell.

La relació bàsica és:

Flux requerit=canvi de volum/canvi de temps

Repetiu la mesura durant un període d'ocupació en lloc de durant un ús baix. Si l'entrada varia, utilitzeu el resultat realista més alt i afegiu-hi una dotació operativa raonable. Eviteu afegir un marge de seguretat excessiu, perquè una bomba sobredimensionada pot buidar la conca massa ràpidament, arrencar i aturar-se amb massa freqüència i funcionar lluny del seu rang eficient.

Un cop establert el flux de disseny, combineu-lo amb un capçal dinàmic total per crear el punt de treball. Aquest punt de treball-no només la potència-és el que s'ha de comprovar amb la corba de la bomba. Quan sol·liciteu una selecció de bomba d'aigües residuals, proporcioneu el cabal normal esperat, el cabal màxim estimat, la font d'aigües residuals i el patró de funcionament. Aquests detalls donen al proveïdor una base molt més sòlida per seleccionar la bomba correcta.

Després de determinar el cabal necessari, calculeu la capçalera dinàmica total, generalment escurçada a TDH. Aquesta és la resistència total que ha de superar la bomba d'aigües residuals al cabal requerit. Utilitzar només l'alçada d'elevació vertical és un dels errors més comuns en el dimensionament de la bomba d'aigües residuals.

La TDH inclou la sustentació estàtica, la pèrdua de fricció i qualsevol pressió necessària al punt de descàrrega final. L'elevació estàtica és la diferència d'elevació vertical entre el nivell de líquid operatiu a la conca i el punt de descàrrega. Una canonada horitzontal no afegeix elevació estàtica, però encara crea fricció. Les canonades llargues, els diàmetres interns petits, les superfícies rugoses de les canonades, els colzes, les vàlvules de retenció, les vàlvules d'aïllament i altres accessoris poden afegir una resistència important.

Abans de seleccionar la bomba, registreu l'elevació vertical, la longitud total de la canonada, el diàmetre intern de la canonada, el material de la canonada i el nombre d'accessoris. Confirmeu també si la descàrrega entra a un desguàs obert, una clavegueram per gravetat o una canalització a pressió. Una vàlvula de retenció normalment crea més resistència que una secció de canonada recta, per la qual cosa no s'ha de ignorar.

La pèrdua per fricció augmenta a mesura que augmenta la velocitat del flux. Això vol dir que una canonada de descàrrega petita pot semblar econòmica, però pot augmentar molt el capçal de bomba necessari. També pot generar costos operatius més elevats i fer que el punt de treball sigui més sensible als canvis del sistema. La pèrdua per fricció es pot calcular amb fórmules d'enginyeria o es pot extreure de taules fiables de-pèrdues de canonades, sempre que s'utilitzin el cabal i el diàmetre intern correctes.

La relació simplificada és:

TDH=sustentació estàtica + pèrdues per fricció de canonades + pèrdues d'ajust i descàrrega

Després de calcular la TDH, traceu el cabal i la càrrega requerits a la corba de la bomba. La bomba seleccionada hauria de passar per o a prop d'aquest punt de treball, preferiblement dins d'una part estable de la corba. No seleccioneu una bomba simplement perquè la seva càrrega màxima és més alta que l'elevació vertical. La càrrega màxima es mesura normalment a cabal zero i no representa un funcionament normal.

Es pot afegir una quantitat modesta per a la incertesa normal, però augmentar innecessàriament tant el cabal com la capçal sovint es tradueix en una bomba sobredimensionada. La informació precisa del lloc produeix una selecció de bomba d'aigües residuals més fiable que un factor de seguretat gran i arbitrari.

Les aigües residuals no són aigua neta, de manera que el rendiment hidràulic només és una part de la selecció. La bomba també ha de gestionar els sòlids i materials que puguin entrar al sistema. Abans d'escollir una bomba d'aigües residuals, identifiqueu si el líquid conté residus de vàter, paper, tovalloletes, fibres, cabells, partícules d'aliment, greix, sorra o altres residus.

S'utilitza habitualment una bomba d'aigües residuals de tipus vòrtex o canal-quan el pas de sòlids lliure és el principal requisit. Una molinedora, talladora o bomba picadora pot ser més adequada quan les aigües residuals contenen material fibrós que podria envoltar un impulsor convencional. Les bugaderies d'hotels, els lavabos públics i els sistemes de drenatge comercials poden experimentar diferents riscos d'obstrucció fins i tot quan el seu cabal requerit és similar.

S'ha de comprovar el pas de sòlids indicat de la bomba juntament amb el disseny d'entrada, sortida i impulsor. Una sortida gran no garanteix automàticament que tots els passatges interns tinguin el mateix espai lliure. Per a aplicacions que involucren draps o fibres, pregunteu com maneja la bomba material llarg i flexible en lloc de comprovar només el diàmetre màxim de partícules.

El tub de descàrrega també ha d'adaptar-se a la bomba seleccionada. Una canonada massa petita augmenta la velocitat del flux i la pèrdua per fricció. Una canonada massa gran pot permetre que els sòlids s'assentin quan la bomba s'atura o quan el cabal és baix. L'objectiu és mantenir la velocitat suficient per transportar material suspès sense crear pèrdues de càrrega innecessàries.

Eviteu reduir el diàmetre de descàrrega per sota de la recomanació del fabricant de la bomba tret que s'hagi revisat el sistema complet. La vàlvula de retenció també ha de tenir un pas lliure i ser adequada per al servei d'aigües residuals. Les vàlvules mal seleccionades poden atrapar residus fins i tot quan la bomba mateixa té una bona capacitat de manipulació de sòlids-.

Per a aigües residuals que contenen greix, gra o material inusualment abrasiu, expliqueu-ho durant la selecció. Un mecanisme de tall pot ajudar amb les fibres, però no solucionarà tots els problemes causats per la sorra, les pedres o el greix endurit. La mida fiable de la bomba d'aigües residuals coincideix amb el disseny de l'impulsor, el pas de sòlids i el diàmetre de la canonada amb el corrent de residus real en lloc de dependre només de la potència o de les xifres de flux màxim-.

Una bomba pot assolir el cabal i el cabal necessaris, però encara funciona malament si la conca i el sistema de control no s'ajusten correctament. El volum de treball entre els nivells d'arrencada i parada de la bomba determina quant de temps funciona i amb quina freqüència s'engega. Si aquest volum és massa petit, la bomba pot començar repetidament en un període curt de temps, provocant l'escalfament del motor, el desgast del contactor i el manteniment innecessari.

Normalment, la bomba hauria de funcionar el temps suficient per moure les aigües residuals per la línia de descàrrega i evitar la reinici immediata. Una bomba més gran no sempre és millor. Si la seva capacitat és molt superior al cabal d'entrada, pot buidar la conca ràpidament i crear cicles curts. Comproveu els inicis màxims recomanats pel fabricant per hora i confirmeu que el volum de treball disponible pot assolir aquest límit.

El nivell de parada ha de deixar prou líquid al voltant d'una bomba submergible per a la refrigeració i el funcionament estable. Si es posa massa baix, es pot atraure aire a la bomba, crear turbulències o exposar el motor. El nivell inicial ha de proporcionar un emmagatzematge suficient sense que les aigües residuals arribin a la canonada d'entrada o al punt d'alarma de nivell-alt.

Els interruptors de flotador i els sensors de nivell han de tenir prou espai per moure's lliurement. Mantingueu-los allunyats de turbulències d'entrada, guies, cables de bomba i parets de la conca. En les aigües residuals que contenen fibres, els flotadors lligats poden quedar atrapats, de manera que la seva ubicació és tan important com el mètode de control en si.

Per a aplicacions més crítiques, un sistema dúplex proporciona una major fiabilitat. Les bombes poden alternar-se després de cada cicle, mentre que la segona bomba s'engega durant un cabal d'entrada inusualment elevat o si la bomba de servei no pot controlar el nivell. Una alarma d'alt-nivell independent hauria d'avisar l'operador abans que es produeixi un desbordament.

Durant la posada en marxa, ompliu la conca amb aigua neta i observeu la seqüència completa. Confirmeu els nivells d'inici i parada, el moviment del flotador, el funcionament de la-vàlvula de control, la rotació de la bomba, el corrent del motor i el temps necessari per baixar el nivell. La conca i els controls no són accessoris afegits després del dimensionament de la bomba d'aigües residuals; formen part del sistema de bombeig complet.

Una consulta completa de mida de la bomba d'aigües residuals hauria d'incloure les dades següents. Si un valor és desconegut, marqueu-lo desconegut en lloc de substituir-lo per una suposició:

• Aplicació: casa, hotel, apartament, edifici comercial, estació municipal o procés industrial.
• Font del líquid, temperatura, pH si escau, i una descripció de sòlids o fibres.
• Flux necessari en les condicions de disseny, incloses les unitats i el patró de pic.
• Ascensor estàtic des del nivell d'operació fins al límit de descàrrega.
• Diàmetre intern de la canonada, material, longitud horitzontal, longitud vertical i recompte d'accessoris.
• Tensió disponible, freqüència, fase i qualsevol limitació-de corrent d'arrencada.
• Dimensions de la conca, nivell d'entrada, nivells d'inici i parada i volum d'alarma necessari.
• Configuració simple o dúplex, funcions del tauler de control-i requisits de comunicació.
• Tipus d'instal·lació, materials necessaris, longitud del cable, accessoris i necessitats de certificació local.

Amb aquesta informació, el proveïdor pot seleccionar una corba, verificar el pas de sòlids, estimar el temps d'execució, confirmar les dades del motor i de control i identificar riscos abans de la cotització. També fa que les comparacions entre proveïdors siguin més significatives perquè cada proposta aborda el mateix deure.

1. L'error més comú de dimensionar la bomba d'aigües residuals és seleccionar els valors màxims. La capçalera màxima i el cabal màxim no són simultanis, així que sol·liciteu sempre la corba completa. El segon error és tractar l'elevació vertical com a cap total. Els llargs recorreguts horitzontals, les canonades petites i les vàlvules poden afegir prou fricció per canviar el model.
2. El tercer error és comprar cavalls de potència addicionals sense revisar la conca. Una bomba de gran mida pot curt-cicle, crear un cop de vàlvula i allunyar-se de la seva regió eficient. El quart és ignorar els sòlids. Una-bomba d'aigua neta pot tenir una corba atractiva i encara fallar immediatament a les aigües residuals. El cinquè suposa que cada macerador accepta un vàter; algunes unitats d'elevació són productes d'aigua-grisa.
3. Un altre error és dimensionar una bomba en un sistema dúplex i suposar que dues bombes duplicaran el cabal. El funcionament paral·lel canvia la fricció del sistema i el punt de funcionament. S'han d'avaluar les pèrdues combinades de corba i canonada. De la mateixa manera, una bomba d'espera proporciona redundància només si es posen a prova els controls, les vàlvules i les alarmes.
4. Finalment, moltes consultes ometen la via de descàrrega. Un proveïdor rep el cabal, la capçalera i la potència, però no el diàmetre, la longitud ni els accessoris de la canonada. Si el cap indicat només és una elevació estàtica, la cotització pot ser incorrecta encara que coincideixi exactament amb la sol·licitud. Un esbós simple amb alçats i longituds sovint és més valuós que diverses pàgines d'especificacions generals.

Quina potència de bomba d'aigües residuals necessito?

La potència és el resultat del deure hidràulic i l'eficiència, no el punt de partida. Determineu el cabal necessari, el TDH i la manipulació de sòlids i, a continuació, seleccioneu una corba de bomba i un motor que cobreixin aquesta funció sense sobrecàrrega.

Una bomba d'aigües residuals d'1 HP sempre és millor que una bomba de 1/2 HP?

No. La bomba d'1 HP pot produir més cabal o capçal, però pot ser sobredimensionada per a una conca petita i pot ciclar massa ràpidament. Compareu ambdues corbes a la TDH real i comproveu el temps de funcionament mínim, la velocitat de la canonada i els arrencades per hora.

Quant de cap addicional he d'afegir?

Calculeu les pèrdues estàtiques i per fricció amb la màxima precisió possible i, a continuació, apliqueu un marge modest i documentat per a la incertesa. Eviteu afegir factors de seguretat grans de manera independent al cabal, al capçal i a la potència perquè el sobredimensionament combinat pot ser greu.

Quina mida de sòlid ha de gestionar una bomba d'aigües residuals?

Depèn de l'aplicació i del codi local. Les aigües residuals del vàter generalment requereixen una bomba, un triturador o un macerador d'aigües residuals reals amb un mètode de manipulació-de sòlids establert. Confirmeu l'especificació de pas lliure o mòlta; no ho deduïu només de la mida de la sortida.

La longitud horitzontal de la canonada compta com a capçal?

No afegeix elevació estàtica, però afegeix pèrdua de fricció. L'efecte pot ser significatiu en una línia de -diàmetre petit o amb un flux elevat, per tant, inclou la longitud i els accessoris equivalents complets en TDH.

Quan he d'utilitzar dues bombes?

Utilitzeu bombes dúplex quan el flux màxim d'entrada pot superar una unitat, el manteniment no pot aturar el drenatge o el desbordament generaria un alt cost o risc de sanejament. Confirmeu tant els punts de funcionament d'una-bomba com els paral·lels.