Μέθοδοι και Παραδείγματα
Άντληση από δίκτυο
Πολλές φορές η χαμηλή πίεση του νερού δεν ικανοποιεί τις απαιτήσεις μας. Γι’αυτό το λόγο παίρνουμε το νερό από το δίκτυο με τη χαμηλή πίεση και το αντλούμε προς την κατεύθυνση των καταναλώσεων, με σκοπό να αυξήσουμε την πίεση σε συνδυασμό με την απαραίτητη παροχή νερού, ώστε να επιτύχουμε το επιδιωκόμενο σκοπό. Σε τέτοιες περιπτώσεις το ολικό μανομετρικό ύψος της άντλησης μπορεί να φθάσει στο μανομετρικό ύψος που προκύπτει από την πίεση του νερού στο δίκτυο προσαυξημένο με το μανομετρικό της αντλίας.
Για την κατανόηση του θέματος χρησιμοποιούμε τα παρακάτω παραδείγματα :
Παράδειγμα 1ο
Ένα δίκτυο μας δίνει νερό με πίεση 2 ατμοσφαιρών. Εμείς θέλουμε να δώσουμε στις εγκαταστάσεις μας 30 κυβικά μέτρα νερό ανά ώρα με πίεση 6 ατμοσφαιρών.
Λύση
Στην προκειμένη περίπτωση υπολογίζουμε ότι η πίεση μιας ατμόσφαιρας αντιστοιχεί με μανομετρικό ύψος 10 μέτρων. Η πίεση που θα προσθέσει η αντλία πρέπει να είναι 6-2=4 At. Μ΄αυτά τα δεδομένα θα αναζητήσουμε αντλία για παροχή 30 κυβ. μέτρων σε μανομετρικό ύψος 40 μέτρων (40 μ. = 4 At). Σ΄αυτό το μανομετρικό θα πρέπει να προσθέσουμε και εκείνο που θα προκύψει από τις τριβές του νερού μέσα στον σωλήνα.
Παράδειγμα 2ο
Δίκτυο ύδρευσης έχει πίεση 3 Αt. Σε πόσο ύψος μπορεί να φθάσει ;
Λύση
Η = 3Χ10=30μ. περίπου
Παράδειγμα 3ο
Η πίεση του νερού σ΄ένα σημείο του δικτύου φθάνει στις 4 At. Τι αντλία πρέπει να παρεμβάλλουμε για να αντλήσουμε 20 κυβ. μέτρα νερού ανά ώρα σε παραπέρα ολικό μανομετρικό ύψος 80 μέτρων.
Λύση
Η πίεση των 4 At στο δίκτυο αρκεί για ολικό μανομετρικό ύψος 40 μέτρων περίπου. Κατά συνέπεια, θέλουμε μια αντλία ικανή να αντλήσει 20 κυβικά μέτρα νερού σε ολικό μανομετρικό ύψος μεγαλύτερο από 40 μέτρα (80-40=40 μ.)
Σ’αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιούμε φυγόκεντρες αντλίες (κοινές ή πολυβάθμιες) ανάλογα με τις ανάγκες μας σε παροχή και μανομετρικό ύψος, κατά τρόπο που το νερό του δικτύου να οδηγείται στην αναρρόφηση της αντλίας, ώστε να παίρνουμε στην κατάθλιψη το νερό στην επιθυμητή ποσότητα και πίεση. Οπωσδήποτε η παραπάνω διάταξη προϋποθέτει ότι το δίκτυο μπορεί να μας δώσει το νερό που θέλουμε.
Σε ειδικές περιπτώσεις μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε υποβρύχια αντλία τοποθετημένη μέσα σε κλειστό δοχείο κατά τρόπο που το κλειστό δοχείο θα παίρνει νερό από το δίκτυο και η αντλία θα δίνει το νερό από σωλήνωση που θα βγαίνει στεγανά από την αντλία. Σ΄αυτή την περίπτωση πρέπει το καλώδιο της αντλίας να μπαίνει στο κλειστό δοχείο με κατάλληλο στυπιοθλίπτη στεγανοποίησης. Σ’όλες τις περιπτώσεις άντλησης νερού από δίκτυο πρέπει να παίρνονται τα παρακάτω πρόσθετα μέτρα :
α) Ο αυτόματος διακόπτης της αντλίας πρέπει να ελέγχεται με κατάλληλο πρεσοστάτη, ώστε να μη λειτουργεί ο κινητήρας όταν δεν υπάρχει νερό ή όταν αυξάνει η πίεση πάνω από τα παραδεκτά όρια.
β) Ο κινητήρας της αντλίας να καλύπτει από πλευράς ισχύος, ολόκληρη την καμπύλη λειτουργίας, διότι υπάρχει κίνδυνος σε κάθε στιγμή να ζητηθεί από την αντλία η μέγιστη απορροφούμενη ισχύς της.
γ) Ο αυτόματος διακόπτης πρέπει να είναι ρυθμισμένος με μεγάλη ακρίβεια πάνω στην ένταση λειτουργίας του κινητήρα αν πρόκειται για χειροκίνητη ή απευθείας εκκίνηση ή στο 57,75% της έντασης του κινητήρα όταν πρόκειται για αυτόματο διακόπτη αστέρα τριγώνου με θερμικό προστασίας στην έξοδο.
Άντληση για τροφοδότηση πιεστικού δοχείου
Όταν το νερό του δικτύου έρχεται στην κατανάλωση με χαμηλή πίεση, μπορούμε να την αυξήσουμε με τη χρήση αντλίας και πιεστικού δοχείου. Το νερό του δικτύου οδηγείται στην αναρρόφηση μιας αντλίας και στη συνέχεια αντλείται με την πίεση που θέλουμε μέσα σε ένα κλειστό δοχείο. Το κλειστό δοχείο περιέχει αέρα κατά τρόπο που να περιορίζεται ο όγκος του και να αυξάνει η πίεσή του όσο ανεβαίνει η στάθμη του νερού μέσα στο δοχείο. Ανάλογα με την πίεση που θέλουμε στο νερό καθορίζουμε την αρχική πίεση του αέρα και το μανομετρικό ύψος της αντλίας. Καθορίζουμε επίσης, τη χωρητικότητα του δοχείου και την παροχή της αντλίας ανάλογα με τις ανάγκες μας σε νερό. Πιεστικά δοχεία κατασκευάζονται για διάφορες πιέσεις και χωρητικότητες.
Όσο περισσότερο νερό αντλείται μέσα στο πιεστικό δοχείο, τόσο περιορίζεται ο όγκος του αέρα και αυξάνει η πίεση του μέσα σ΄αυτό.Όταν η πίεση φθάσει στα επιθυμητά όρια, ένας πρεσοστάτης διακόπτει τη λειτουργία της αντλίας, ενώ ταυτόχρονα μια βαλβίδα (ανεπίστροφη) απαγορεύει στο νερό να ακολουθήσει αντίθετη πορεία. Έτσι, το νερό μέσα στο πιεστικό δοχείο έχει την πίεση που θέλουμε. Αν το δοχείο είναι συνδεδεμένο με τις καταναλώσεις που θέλουμε, θα πάρουμε απ’αυτές νερό με την επιθυμητή πίεση. Όταν η πίεση μέσα στο δοχείο μειωθεί κάτω απ’ορισμένο όριο, η αντλία θα ξεκινήσει αυτόματα με εντολή του πρεσοστάτη και θα επαναλάβει τον ίδιο κύκλο λειτουργίας, μέχρι που η πίεση μέσα στο δοχείο να φθάσει στο ανώτατο επιθυμητό όριο.Η αντλία πρέπει να υπολογίζεται με βάση την απαιτούμενη ποσότητα νερού και την πίεσή του στην έξοδό του από τα διάφορα σημεία υδροληψίας (κρουνούς κ.λ.π.). Με το παρακάτω παράδειγμα γίνεται πιο κατανοητός ο τρόπος υπολογισμού της αντλίας και του πιεστικού δοχείου:
Παράδειγμα
Για την υδροδότηση ξενοδοχείου απαιτούνται 36 κυβ. μέτρα νερού ανά 24ωρο με πίεση 6At . Το νερό λαμβάνεται από δίκτυο με πρακτικά μηδενική πίεση. Να υπολογισθεί το πιεστικό δοχείο και το αντλητικό συγκρότημα που θα το τροφοδοτήσει.
Λύση
Η αντλία πρέπει να μη λειτουργεί περισσότερο από το 50% του χρόνου. Κατά συνέπεια, τα 36 κυβ. μέτρα νερού θα αντλούνται σε 12 ώρες ανά 24ωρο. Η ελάχιστη παροχή αντλίας ανά ώρα θα είναι : Q=Qολ/t=36/12=3m3/h
Μ’ αυτά τα στοιχεία θέλουμε :
α) Αντλία παροχής 3-4 κυβ. μέτρων ανά ώρα με πίεση 6At (μανομετρικό ύψος Η = 60Μ). Για σοβαρές εγκαταστάσεις, που θα ήταν αισθητά επιζήμια η διακοπή της πίεσης του νερού (όπως ένα νοσοκομείο), επιβάλλεται η εγκατάσταση 2 αντλιών με αυτόματη διάταξη, ώστε σε περίπτωση βλάβης της μιας, να ξεκινά η άλλη.
β) Πιεστικό δοχείο, του οποίου η χωρητικότητα να μην είναι μικρότερη του 1/3 της ωριαίας κατανάλωσης, δηλαδή 1.000 λίτρων (1 Μ³). Τούτο σημαίνει, ότι το δοχείο που θα ρυθμισθεί ώστε να τροφοδοτεί το δίκτυο από τα 2/3 μέχρι το 1/3 της χωρητικότητας του θα δίνει εντολή εκκίνησης του κινητήρα της αντλίας αφού πρώτα καταναλώνεται νερό 300 λίτρων. Η αντλία με τη σειρά της για να αντλήσει τα 300 λίτρα χρειάζεται ίσο χρόνο με το πηλίκο που θα προκύψει από την κατανάλωση των 300 λίτρων δια της ωριαίας παροχής των 3.000 λίτρων (3 Μ³). Κατά συνέπεια, ο ελάχιστος χρόνος λειτουργίας της αντλίας δίνεται από τη σχέση : t=3000/300=0,1 ώρες=6′ λεπτά
Σ’ αυτό το χρόνο θα πρέπει να προστεθεί και ο χρόνος άντλησης του νερού που καταναλώθηκε από το δίκτυο κατά τη διάρκεια της άντλησης. Πρέπει να ληφθεί υπόψη, ότι η παροχή της αντλίας σε νερό μεταβάλλεται όσο μεταβάλλεται η πίεση μέσα στο πιεστικό δοχείο. Γι’ αυτό το λόγο, στις χαμηλές πιέσεις η αντλία αποδίδει περισσότερο νερό και στις υψηλές πιέσεις λιγότερο. Αυτή η μεγαλύτερη απόδοση στη μικρή πίεση σχεδόν καλύπτει την ταυτόχρονη κατανάλωση. Έτσι η αντλία θα λειτουργεί 6 λεπτά και θα ακινητοποιείται άλλον τόσο χρόνο.
γ) Πιεζοστατικό διακόπτη (πρεσοστάτη) που θα τοποθετηθεί στον σωλήνα κοντά στην είσοδο του πιεστικού δοχείου, ώστε να δίνει στην αντλία την εντολή εκκίνησης ή στάσης.
δ) Ανεπίστροφη βαλβίδα, που θα απαγορεύει στο νερό να κινηθεί από το δοχείο προς την αντλία. Αυτή η βαλβίδα τοποθετείται πάνω στον τροφοδοτικό σωλήνα ανάμεσα στην αντλία και στον πρεσοστάτη.
ε) Έναν μικρό αεροσυμπιεστή, για την κατά καιρούς συμπλήρωση του αέρα μέσα στο δοχείο.
στ) Ένα μανόμετρο 0-10 At για την παρακολούθηση της πίεσης του νερού μέσα στο δοχείο.
Η ενδεχόμενη τοποθέτηση δυσανάλογα μικρού πιεστικού δοχείου θα έχει τις παρακάτω διαδοχικές συνέπειες :
1. Το πιεστικό δοχείο θα γεμίζει και θα αδειάζει σε πολύ μικρά χρονικά διαστήματα
2. Η αντλία με τη σειρά της θα ξεκινάει και θα σταματάει πάρα πολύ συχνά.
3. Τα μεγάλα ρεύματα εκκίνησης θα είναι πολύ συχνά και το θερμικό του αυτόματου διακόπτη θα διατηρείται σε δυσανάλογα υψηλή θερμοκρασία.
4. Η κατάσταση της υψηλής θερμοκρασίας στο θερμικό, μας αναγκάζει να το ρυθμίσουμε σ’ ένταση υψηλότερη από εκείνη που απορροφά ο κινητήρας σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας.
5. Όταν το θερμικό του αυτόματου διακόπτη αναγκαστικά ρυθμιστεί σε δυσανάλογα μεγάλη ένταση, δεν θα μπορέσει να προστατεύσει τον κινητήρα από υπερένταση, όταν αυτός λειτουργεί με υπερβολικό φορτίο και με ρυθμό αραιών διαδοχικών εκκινήσεων.
Αν, δηλαδή, αυξηθεί η ισχύς από μεταβολή στο δίκτυο, ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει με μεγαλύτερο φορτίο σε μεγάλη διάρκεια χωρίς διακοπή, να επανέλθει το θερμικό προστασίας στα φυσιολογικά του όρια και να μη μπορεί να προστατεύσει τον κινητήρα, επειδή εμείς από ανάγκη τον είχαμε ρυθμίσει σε μεγαλύτερη ένταση, για να ανταποκριθεί στα συχνά ρεύματα εκκίνησης.
Τροφοδότηση πιεστικού δοχείου από πηγάδι ή γεώτρηση
Όταν η αντλία που τροφοδοτεί το πιεστικό δοχείο παίρνει το νερό από πηγάδι, δεν πρέπει να είναι κοινή φυγόκεντρη με ποτήρι, διότι υπάρχει κίνδυνος να πάρει αέρα και να διακοπεί η αυτόματη λειτουργία του πιεστικού δοχείου, πράγμα ανεπιθύμητο αφού δεν εξασφαλίζεται η απρόσκοπτη παροχή νερού στην κατανάλωση με την επιθυμητή πίεση και η αντλία κινδυνεύει να καταστραφεί από τη λειτουργία της χωρίς νερό. Γι’αυτό το λόγο, επιβάλλεται η χρήση αντλίας αυτόματης αναρρόφησης ή υποβρύχιας, ώστε να αποφεύγεται η ανεπιθύμητη διακοπή της τροφοδότησης με νερό. Στην περίπτωση άντλησης νερού από γεώτρηση με βάθος μεγαλύτερο από 8 μ., σαν πιο κατάλληλη κρίνεται η υποβρύχια αντλία.
Σε σπάνιες περιπτώσεις που το πιεστικό δοχείο έχει μεγάλη χωρητικότητα (πάνω από 2.000 λίτρα), θα μπορούσε το νερό της γεώτρησης να αντληθεί με πομόνα. Σ΄αυτές τις περιπτώσεις (πηγάδια και γεωτρήσεις) η αντλία που τροφοδοτεί το πιεστικό δοχείο, πρέπει να επιλέγεται και ρυθμίζεται για το διαθέσιμο νερό, ώστε να μην προκαλεί το άδειασμα του πηγαδιού ή της γεώτρησης και την ξηρή λειτουργία της. Σ’ αντίθετη περίπτωση, επιβάλλεται πρόσθετη αυτόματη διάταξη (διακόπτη ροής), ώστε να μη λειτουργεί η αντλία όταν δεν υπάρχει νερό στο πηγάδι ή στη γεώτρηση.
(πηγή Builndet.gr)