Inizia con il flusso richiesto
Il TDH non può essere calcolato isolatamente perché le perdite nei tubi cambiano con il flusso. Prima di intervenire sulla prevalenza definire quanta acqua deve erogare l'impianto e in quale periodo. Un progetto di irrigazione può richiedere 60 m³/h per otto ore, mentre un'applicazione con serbatoio di stoccaggio può accettare una portata oraria inferiore per un periodo di riempimento più lungo. Una richiesta vaga del tipo “Ho bisogno di una pompa da 45 kW” non fornisce al fornitore alcuna base affidabile per la scelta; “Ho bisogno di 60 m³/h al punto di consegna finale” sì. Una volta fissato il flusso, è possibile valutare l'abbassamento del livello dell'acqua, l'attrito del tubo, la pressione di uscita e la curva della pompa nelle stesse condizioni operative.
Utilizza una semplice formula TDH
Per la maggior parte dei sistemi di pozzi profondi, la formula di lavoro è TDH = prevalenza di elevazione + prevalenza di pressione + prevalenza di attrito + perdite dell'attrezzatura . La prevalenza di elevazione è il sollevamento verticale dal livello dell'acqua di pompaggio all'elevazione di mandata. La prevalenza è la pressione che deve rimanere all'uscita. La prevalenza per attrito copre le perdite attraverso la tubazione principale e di superficie in salita, mentre le perdite delle apparecchiature coprono elementi quali valvole di ritegno, filtri, flussometri e valvole di controllo. Mantieni ogni articolo nella stessa unità (metri d'acqua o piedi d'acqua) e calcola ciascuna perdita al flusso richiesto. Una dichiarazione finale utile dovrebbe essere “60 m³/h a 118 m TDH”, non semplicemente “118 m di prevalenza”.
Utilizzare il livello dell'acqua di pompaggio, non il livello statico
Il livello statico dell'acqua viene misurato quando la pompa è ferma. Una volta iniziato il pompaggio, il livello dell'acqua normalmente scende finché l'afflusso dalla falda acquifera non bilancia la quantità pompata; questo è il livello dell'acqua di pompaggio, chiamato anche livello dinamico dell'acqua o livello di prelievo. Tale livello operativo è il punto di partenza corretto per il calcolo del sollevamento. Se il livello statico è 45 m sotto la testa del pozzo, il livello di pompaggio è 72 m a 60 m³/h e la pompa è installata a 150 m, utilizzare 72 m, non 45 m e non 150 m. Anche la variazione stagionale è importante. Un livello misurato dopo una forte pioggia può essere inutile per dimensionare una pompa che deve funzionare durante la stagione secca, quindi utilizzare i dati dei test di pompaggio e una condizione realistica di acqua bassa ogni volta che sono disponibili.
Calcolare la prevalenza dell'elevazione
La prevalenza è la distanza verticale dal livello dell'acqua di pompaggio al punto in cui deve arrivare l'acqua. Supponiamo che il livello di pompaggio sia 72 m sotto la testa pozzo e che l'ingresso di un serbatoio di stoccaggio sia 18 m sopra di essa. Il dislivello è 72 + 18 = 90 m. A questa cifra non viene aggiunta la lunghezza della tubazione orizzontale. Una corsa orizzontale di 500 m contribuisce all'attrito, ma non crea 500 m di salto verticale. Questa distinzione sembra basilare, ma è uno dei modi più rapidi per individuare un calcolo della pompa inaffidabile.
Convertire la pressione richiesta in prevalenza
Se il sistema scarica in un serbatoio aperto, la pressione sulla superficie dell'acqua è normalmente pari a zero. Le reti di irrigazione, i serbatoi a pressione, i filtri e le linee di processo sono diversi perché la pressione utile deve rimanere dopo che l'acqua raggiunge la sua destinazione. Per l'acqua pulita, la pressione in metri è pari a circa la pressione in bar × 10,2; nelle unità imperiali, la pressione in piedi è la pressione in psi × 2,31. Una pressione di uscita richiesta di 2,0 bar aggiunge quindi circa 20,4 m di prevalenza. Utilizzare la pressione richiesta al flusso di progetto e verificare se un pressostato o un controller prevede che la pompa funzioni a un set point fisso o su un intervallo di pressione più ampio.
Calcolare le perdite di tubi e raccordi
La perdita di attrito dipende dalla portata, dal diametro interno effettivo del tubo, dal materiale del tubo, dalla lunghezza, dalle condizioni e dai raccordi. Un tubo più piccolo può ridurre il costo di acquisto ma aumentare la prevalenza della pompa e il costo dell’elettricità per anni. Utilizzare una tabella dell'attrito o un calcolo idraulico che corrisponda al tubo effettivo anziché fare affidamento solo sul diametro nominale. Se il tubo diritto è lungo 220 m, i gomiti e le valvole aggiungono 30 m equivalenti, e il grafico mostra una perdita di 2,4 m per 100 m alla portata di progetto, il carico di attrito è 2,4 × 250 ÷ 100 = 6,0 m. Valvole parzialmente chiuse, tubi vecchi e sezioni sottodimensionate possono aumentare rapidamente questo numero, quindi la tubazione dovrebbe essere trattata come parte del sistema di pompa piuttosto che come un ripensamento.
Aggiungere le perdite derivanti dall'attrezzatura in linea
Filtri, filtri, flussometri, dispositivi di prevenzione del riflusso, valvole di ritegno, scambiatori di calore e apparecchiature per il trattamento dell'acqua consumano pressione. Alcuni produttori esprimono la perdita in metri di prevalenza, mentre altri forniscono una caduta di pressione in bar, kPa o psi. Converti i valori nella stessa unità principale utilizzata nel foglio TDH e aggiungili al flusso di progettazione. Se è coinvolto un filtro, decidere se la pompa deve gestire la caduta di pressione di un filtro pulito o la perdita maggiore prevista prima della pulizia. Nell'esempio seguente, la perdita combinata attraverso la valvola di ritegno, il contatore e il filtro è considerata pari a 2,0 m.
Lavorare attraverso il calcolo
Consideriamo un progetto che richiede 60 m³/h da un pozzo di 180 m. La pompa è prevista a 150 m, il livello statico è a 45 m sotto la testa del pozzo e il livello di pompaggio misurato alla portata richiesta è di 72 m. L'acqua entra in un serbatoio posto 18 m sopra la testa pozzo e deve trattenere all'ingresso 2,0 bar. La perdita di tubi e raccordi è di 6,0 m, mentre le valvole e le altre apparecchiature aggiungono 2,0 m. Il calcolo è: 1. Prevalenza: 72 + 18 = 90 m. 2. Prevalenza: 2,0 × 10,2 = 20,4 m. 3. Perdita di attrito e attrezzatura: 6,0 + 2,0 = 8,0 m. 4. TDH: 90 + 20,4 + 8,0 = 118,4 m. La pompa deve quindi erogare 60 m³/h a circa 118,4 m TDH. L'impostazione della pompa a 150 m mantiene l'unità immersa, ma non viene aggiunta al calcolo della prevalenza.
Abbinare il punto di lavoro alla curva della pompa
Il punto di lavoro calcolato è utile solo quando viene confrontato con la curva delle prestazioni del produttore. Individuare il flusso richiesto sull'asse orizzontale e il TDH sull'asse verticale, quindi verificare che l'intersezione rientri nell'intervallo operativo consigliato della pompa e ragionevolmente vicino alla sua regione efficiente. Controllare inoltre la potenza del motore, il conteggio degli stadi, la dimensione dello scarico e l'intervallo operativo previsto al variare del livello dell'acqua. Una tolleranza modesta può essere sensata quando i prelievi stagionali o le perdite delle apparecchiature sono incerti, ma aggiungere il 20 o 30% senza una ragione definita spesso crea un problema diverso: una pompa sovradimensionata che produce troppa pressione, assorbe energia non necessaria e richiede una valvola per sprecare la prevalenza extra.
Evita i soliti errori di calcolo
La maggior parte delle selezioni errate possono essere ricondotte ad un breve elenco di errori: 1. utilizzo della profondità totale del pozzo come TDH; 2. utilizzare la profondità di installazione della pompa invece di pompare il livello dell'acqua; 3. utilizzando il livello dell'acqua statico e ignorando il prelievo; 4. aggiungere la lunghezza del tubo orizzontale come se fosse un sollevamento verticale; 5. dimenticare la pressione necessaria allo scarico finale; 6. ignorando gomiti, valvole, filtri e contatori; 7. calcolo dell'attrito ad una portata diversa da quella di progetto; e 8. aggiungere un margine di sicurezza arbitrario sufficientemente ampio da allontanare la pompa dal suo range operativo efficiente. Se un foglio di dimensionamento inizia con la profondità del pozzo e la potenza del motore ma non contiene il livello dell'acqua di pompaggio, la pressione di uscita o i dati del tubo, non è ancora una selezione della pompa.
Controllare la richiesta d'acqua prima della selezione finale
TDH ti dice la resistenza che la pompa deve superare, ma non ti dice se la portata richiesta è adeguata all'applicazione o sostenibile per il pozzo. Il flusso di irrigazione dovrebbe essere basato sulla domanda della coltura, sull’area irrigata, sul metodo di irrigazione, sulle zone operative e sulle ore di pompaggio disponibili. Anche il flusso target deve rimanere al di sotto della resa affidabile del pozzo. Una grande pompa non può forzare una falda acquifera a fornire acqua di cui non dispone; aumenterà solo il prelievo e il rischio di funzionamento con acqua bassa. Per la pianificazione specifica dell'applicazione, consultare la nostra guida alla selezione delle pompe per l'irrigazione agricola .
Preparare i dati di cui un fornitore di pompe ha effettivamente bisogno
Una richiesta di preventivo utile dovrebbe includere le figure che definiscono sia il pozzo che l'impianto:
1. portata richiesta; 2. profondità totale del pozzo; 3. diametro interno dell'involucro; 4. livello dell'acqua statico; 5. pompaggio del livello dell'acqua alla portata richiesta; 6. profondità di regolazione della pompa proposta; 7. quota di mandata; 8. pressione di uscita richiesta; 9. materiale, diametro e lunghezza del tubo; 10. raccordi principali, valvole, filtri e contatori; 11. temperatura e qualità dell'acqua; 12. tensione, fase e frequenza; e 13. orari di funzionamento previsti. Contrassegnare chiaramente le stime anziché presentarle come misurazioni. Un fornitore può lavorare con dati incompleti, ma i presupposti dovrebbero essere visibili in modo che possano essere verificati prima della produzione della pompa.
Selezione finale
Un calcolo affidabile della pompa per pozzi profondi inizia al livello dell'acqua di pompaggio e termina alle condizioni di consegna effettive. Definire il flusso richiesto, aggiungere l'alzata verticale, convertire la pressione di uscita in prevalenza, calcolare le perdite di tubi e raccordi, includere la caduta di pressione attraverso l'attrezzatura, quindi posizionare il punto di lavoro sulla curva della pompa. Non sostituire la profondità del pozzo, la profondità di impostazione della pompa o la potenza del motore per questo processo. Per un consiglio sul modello, inviaci i tuoi dati operativi , inclusi flusso, livello dell'acqua di pompaggio, diametro del pozzo, altezza di mandata, pressione, dettagli dei tubi e alimentazione elettrica.