Hidrofor autoamorsant: cum funcționează, limite și montaj corect

Un hidrofor autoamorsant rezolvă o problemă precisă: pompa de suprafață care pierde apa din aspirație și refuză să mai pornească până nu o umpli din nou. Pompa autoamorsantă păstrează apă în corp și, la pornire, scoate singură aerul din conductă. Nu rezolvă însă o altă problemă, pe care o confundă mulți cumpărători: nu aspiră de la orice adâncime.

Mai jos găsești principiul după care funcționează, calculul care arată de ce limita reală de aspirație stă în jurul a 6–7 m, cât durează amorsarea, cum se deosebește de pompa cu ejector și de cea submersibilă, și ce trebuie să fie corect pe conducta de aspirație ca pompa să nu se dezamorseze.

Cum se amorsează singură o pompă autoamorsantă

O pompă centrifugală obișnuită nu poate aspira aer. Rotorul transmite energie fluidului în funcție de densitatea lui, iar aerul este de aproximativ opt sute de ori mai ușor decât apa. Cu aer în carcasă, rotorul se învârte practic în gol și nu produce depresiunea necesară ridicării apei pe aspirație. De aceea pompa standard trebuie umplută complet, carcasă și conductă, înainte de pornire (procedura e descrisă în articolul despre amorsarea pompei centrifugale).

Pompa autoamorsantă ocolește limitarea păstrând permanent un volum de apă în corp. Există două construcții uzuale.

Cu cameră de reținere și separare

Carcasa are o cameră deasupra rotorului, iar racordul de aspirație intră sus, astfel că apa nu se poate scurge înapoi când pompa stă. La pornire se petrec, în ordine, următoarele:

1. Rotorul amestecă apa reținută cu aerul venit din conducta de aspirație.
2. Amestecul de apă și bule este aruncat în camera de separare, unde viteza scade.
3. Aerul, mai ușor, iese spre refulare; apa cade înapoi spre rotor.
4. Fiecare ciclu scoate puțin aer, iar coloana de apă urcă pe aspirație.
5. Când conducta s-a umplut, bulele dispar, presiunea se stabilizează și pompa lucrează ca una centrifugală normală.

Cu ejector încorporat (pompele JET)

O parte din apa refulată este trimisă înapoi printr-o duză îngustă. Jetul care iese din duză are viteză mare și presiune mică (efectul Venturi) și antrenează aerul și apoi apa din conducta de aspirație. Construcția tolerează bine aerul, dar recircularea consumă o parte din energia pompei, deci randamentul e mai mic decât la o centrifugală fără ejector.

În ambele cazuri, condiția de pornire este aceeași: corpul pompei trebuie umplut prin dopul de umplere la prima punere în funcțiune și după orice golire. O pompă autoamorsantă pornită complet uscată nu se amorsează, iar etanșarea mecanică, răcită și lubrifiată de apă, se încălzește și se poate fisura în scurt timp.

De ce nicio pompă de suprafață nu aspiră de la 10 metri

Pompa nu „trage” apa în sensul propriu. Ea coboară presiunea la intrarea în rotor, iar presiunea atmosferică de la suprafața apei din puț împinge apa în sus pe conductă. Deci înălțimea maximă este plafonată de presiunea atmosferică, oricât de puternic ar fi motorul.

La nivelul mării, presiunea atmosferică de 101,3 kPa echivalează cu o coloană de apă de aproximativ 10,3 m. Asta ar fi aspirația cu vid perfect la intrarea în pompă, imposibil de obținut. Din această valoare se scad patru termeni:

• Presiunea de vapori a apei — sub o anumită presiune apa fierbe la temperatura camerei și formează bule; la 15 °C termenul este de circa 0,17 m, la 40 °C de 0,75 m.
• Pierderile pe conducta de aspirație — frecarea pe țeavă plus sorbul cu clapetă și coturile, care cresc cu pătratul vitezei.
• NPSH cerut de pompă — presiunea minimă de care are nevoie pompa la intrare ca să nu cavitaze; se citește din fișa tehnică și crește spre capătul curbei.
• Marja de siguranță — de obicei 0,5 m, pentru clapeta care îmbătrânește, nivelul care fluctuează și aerul dizolvat.

Exemplu calculat. Debit 40 l/min, conductă de aspirație de 10 m din țeavă PE de 40 mm PN16 (diametru interior circa 32,6 mm), sorb cu clapetă și două coturi. Viteza în conductă este 0,80 m/s. Pierderea prin frecare iese 0,26 m, iar sorbul și coturile, luate cu un coeficient total de pierdere locală de 6, adaugă 0,20 m. Presupunem un NPSH cerut de 2 m și apă la 15 °C:

10,34 − 0,17 − 0,46 − 2,0 − 0,5 = circa 7,2 m

Aceeași instalație cu țeavă PE de 32 mm PN16 (interior circa 26 mm) are viteza de 1,26 m/s, pierderile urcă la 1,23 m și înălțimea admisibilă coboară la 6,4 m. Un singur diametru de țeavă mai mic a costat aproape 80 de centimetri de aspirație.

Înălțimea de aspirație se măsoară de la nivelul dinamic al apei, adică nivelul din timpul pompării, nu de la nivelul pe care îl vezi dimineața în puț.

Valorile din tabel sunt calculate pentru ipotezele din titlu. Pentru pompa ta, înlocuiește NPSH-ul cu cel din fișă și pierderile cu cele ale traseului real; diametrul se poate verifica rapid cu calculatorul de diametru al conductei, iar coturile și clapeta cu tabelul de pierderi pe fitinguri.

Diferența dintre nivelul static și cel dinamic poate fi de câțiva metri într-un puț cu debit mic. Cum se măsoară nivelul dinamic, cu o sondă simplă și un cronometru, e explicat în ghidul despre verificarea nivelului apei în puț și foraj.

Cât durează amorsarea și când trebuie să oprești pompa

Timpul de amorsare depinde în primul rând de volumul de aer pe care pompa îl are de evacuat. O conductă PE 40 PN16 de 10 m conține circa 8,4 litri de aer, una PE 32 PN16 de aceeași lungime circa 5,3 litri. Pompa elimină aerul în porții mici, iar ritmul scade pe măsură ce crește înălțimea de aspirație, pentru că fiecare ciclu trebuie să învingă o depresiune mai mare.

În practică, pe o aspirație scurtă și verticală amorsarea durează zeci de secunde. Pe o aspirație lungă, cu tronson orizontal, poate trece de câteva minute. Manualul pompei indică de regulă un timp maxim pentru o anumită înălțime de aspirație; valoarea contează, pentru că în tot acest interval pompa lucrează doar cu apa din carcasă, care se încălzește.

Semnele că amorsarea nu va reuși:

• după timpul din manual, manometrul de pe refulare nu a urcat deloc;
• corpul pompei devine cald la atingere;
• zgomotul rămâne constant, fără schimbarea de ton care însoțește intrarea apei;
• la robinetul de purjare sau la primul consumator iese doar aer, fără pulsații de apă.

În oricare dintre situații, oprește pompa, completează apa în carcasă și caută intrarea de aer înainte de a porni din nou. Repornirile repetate pe carcasă goală sunt cauza clasică a etanșărilor mecanice arse.

Hidrofor autoamorsant, pompă cu ejector exterior sau pompă submersibilă

Cele trei soluții sunt adesea comparate pe preț, dar diferența de fond este fizică: primele două lucrează prin aspirație, a treia prin împingere.

Sumele nu apar în tabel pentru că diferă mult între sezoane și magazine; ordinea relativă, în schimb, rămâne stabilă.

Pompa cu ejector exterior mută zona de joasă presiune în puț. Apa sub presiune coboară pe o țeavă, trece prin ejector și antrenează apa din jur pe a doua țeavă. Poate scoate apă de sub limita de aspirație, dar cu debit mic și consum mare față de o submersibilă. Are sens doar când puțul nu permite coborârea unei pompe.

Pompa submersibilă nu are problema aspirației deloc, pentru că stă sub apă și împinge coloana în sus. Dezavantajul ține de montaj și service: cablul electric în puț, frânghia de siguranță, scoaterea pompei la fiecare intervenție. Comparația completă, cu consumuri și scenarii de alegere, este în articolul despre pompa de suprafață vs submersibilă.

Montajul aspirației: acolo se pierde amorsarea

Autoamorsarea iartă o conductă goală la pornire. Nu iartă o conductă care trage aer în timpul funcționării, pentru că aerul acela intră continuu și pompa ajunge să recircule bule în loc să livreze apă. Ordinea de verificare la montaj:

1. Sorbul cu clapetă de fund se montează cu sita la cel puțin 20–30 cm deasupra fundului puțului, ca să nu ridice depunerile, și suficient sub nivelul dinamic minim, ca vârtejul să nu aspire aer de la suprafață.
2. Conducta urcă continuu de la sorb până la pompă. Orice punct înalt pe traseu, o buclă sau o porțiune orizontală cu burtă în sus, formează o pungă de aer care nu mai iese.
3. Diametrul aspirației este cel puțin egal cu racordul pompei. Dacă folosești o reducție, alege una excentrică, montată cu partea dreaptă în sus, ca aerul să nu se adune sub ea.
4. Îmbinările filetate se etanșează cu bandă PTFE sau fibră și pastă, nu doar strânse. Pe aspirație presiunea e sub cea atmosferică, deci o îmbinare care nu picură poate totuși trage aer.
5. Primul cot se pune la distanță de racordul pompei, nu direct în gură; un cot lipit de intrare perturbă curgerea și crește NPSH-ul necesar.
6. Clapeta de sens pe refulare se montează aproape de pompă, iar la pornirea inițială un robinet de refulare deschis lasă aerul să iasă.
7. Proba de etanșeitate: după amorsare, oprește pompa și urmărește manometrul o oră. Dacă presiunea din instalație rămâne, dar la următoarea pornire amorsarea durează din nou mult, apa se scurge prin sorb înapoi în puț.

Pe o conductă de aspirație orizontală mai lungă, pierderile prin frecare se adună și în plus crește volumul de aer de evacuat. Pompa se amplasează cât mai aproape de sursă, iar țeava lungă se pune pe refulare, unde pierderile consumă doar din presiune, nu din limita de aspirație.

Când un hidrofor autoamorsant nu este alegerea potrivită

Aici se fac cele mai scumpe greșeli, pentru că pompa funcționează la probă și cedează abia vara, când nivelul coboară.

• Nivelul dinamic coboară sub limita calculată. Pompa merge primăvara, cavitează în august, iar debitul scade până se dezamorsează. Soluția e o pompă submersibilă pentru fântână, nu o autoamorsantă mai puternică.
• Apa aduce nisip. Jocurile mici din camera de separare și duza ejectorului se uzează, iar amorsarea devine tot mai lentă. Un foraj nou se pompează curat cu altă pompă înainte de a monta hidroforul.
• Casa cere debit mare simultan. Pentru două băi folosite în același timp plus irigare, o pompă JET lucrează departe de randamentul bun; o pompă multietajată cu aspirație scurtă sau o submersibilă e mai potrivită.
• Apa este caldă sau pompa stă la altitudine. Ambele reduc limita de aspirație, după cum arată tabelul de mai sus.
• Aspirația nu poate fi făcută etanș. Pe o conductă veche de oțel îngropată, cu îmbinări necunoscute, autoamorsarea doar maschează problema: pompa se reamorsează la fiecare pornire, dar pierde debit tot timpul.

Pompa pornește, dar nu prinde apă: ordinea de diagnostic

Cele mai multe cazuri se rezolvă fără demontarea pompei, dacă verifici în ordinea în care e cel mai probabil să găsești cauza.

Primul pas este apa din carcasă. Scoate dopul de umplere și verifică nivelul; o clapetă de refulare defectă poate goli corpul pompei în câteva ore. Al doilea pas este nivelul în puț, măsurat în timpul pompării. Dacă diferența dintre nivelul dinamic și pompă, plus pierderile, trece de valoarea calculată, pompa nu are cum să aspire, oricât ar fi de nouă.

Al treilea pas este aerul fals. Cu pompa oprită, umple aspirația prin dopul de umplere și urmărește nivelul: dacă apa dispare în câteva minute, fie clapeta de fund nu închide, fie o îmbinare este neetanșă. O altă metodă simplă: unge îmbinările accesibile cu apă cu săpun în timp ce pompa funcționează; o îmbinare care trage aer absoarbe spuma în loc să facă bule. Al patrulea pas este sita sorbului, colmatată de mâl sau rădăcini, care crește pierderile de aspirație exact ca o țeavă mai subțire.

Doar după acești patru pași are sens suspectarea rotorului sau a etanșării. Pentru zgomotele care însoțesc cavitația și aerul pe aspirație, vezi și articolul despre hidroforul zgomotos.

Citește și

• Pompă periferică: când e suficientă pentru hidrofor
• Reglare presostat hidrofor
• Vas de expansiune pentru hidrofor
• Pompe monoetajate de suprafață