Stație de pompare ape uzate: dimensionare, pompe și automatizare

De ce o stație de pompare ape uzate e mai mult decât „o pompă într-o groapă”

O stație de pompare ape uzate îți trebuie atunci când baia, bucătăria sau spălătoria sunt mai jos decât canalizarea în care trebuie să ajungă apa. Pare o problemă de pompă, dar este una de sistem: căminul trebuie să aibă volumul potrivit ca pompa să nu pornească la fiecare jet de apă, ventilația trebuie să scoată gazele din clădire, iar alarma trebuie să te anunțe înainte ca apa să iasă prin sifonul de pardoseală.

Pentru stațiile care preiau ape cu materii fecale există standardul european EN 12050-1, preluat în România ca SR EN 12050-1, iar amplasarea și calculul instalației în clădire sunt tratate în EN 12056-4. Articolul de față nu reproduce aceste standarde și nu ține loc de proiect. Explică ce componente are o stație, cum verifici volumul căminului și ce greșeli apar cel mai des la montaj, ca să poți discuta în cunoștință de cauză cu instalatorul.

Pe scurt: pentru o casă cu un grup sanitar la subsol, soluția obișnuită e o stație compactă, prefabricată, cu pompă potrivită pentru ape fecaloide, clapetă de sens și alarmă de nivel ridicat. Pentru clădiri unde evacuarea nu are voie să se oprească, se alege stație duplex. Volumul util se verifică pe numărul de porniri pe oră al pompei, iar ventilația se duce deasupra acoperișului.

Componentele unei stații de pompare

Căminul este recipientul în care se adună apele uzate. Se face din polietilenă (PE-HD), din beton armat sau, mai rar, din alte materiale protejate la coroziune. La stațiile compacte pentru case, căminul e livrat împreună cu pompa și cu racordurile.

Pompa sau pompele submersibile stau în cămin. La stațiile mai mari se montează pe ghidaje, ca să poată fi scoase fără demontarea conductei de refulare. Tipurile de pompe sunt explicate în articolul despre pompe cu tocător; tocătorul e folosit des la apele sanitare cu reziduuri și la conducte de refulare cu diametru mic.

Sistemul de ghidaje este format din bare verticale pe care pompa coboară până la un cuplaj automat cu conducta de refulare. La ridicare, pompa se desprinde de cuplaj, fără să desfaci șuruburi în cămin.

Conducta de refulare se dimensionează după debitul pompei, cu clapetă de sens montată aproape de pompă, ca apa din conductă să nu se întoarcă în cămin la oprire.

Comutatoarele de nivel (plutitori, sonde sau senzori de presiune) dau cel puțin nivelul de oprire, nivelul de pornire și nivelul de alarmă. La stațiile duplex apare și un nivel la care pornește a doua pompă.

Panoul de control comandă pompele, alternează pompele la duplex, protejează motoarele la suprasarcină și semnalizează alarmele. La modelele mai complete afișează și orele de funcționare sau numărul de porniri.

Ventilația este o conductă dusă de la cămin deasupra acoperișului, care evacuează gazele formate prin descompunerea materiei organice.

Dispozitivul de ridicare (lanț sau cablu legat de pompă) permite scoaterea pompei la întreținere fără coborâre în cămin.

Dimensionarea volumului util

Volumul util este volumul de apă dintre nivelul de pornire și cel de oprire. Dacă e prea mic, pompa pornește foarte des și motorul se încălzește; dacă e prea mare, apa stă mult în cămin, se depun solide și apare miros. Criteriul practic este numărul maxim de porniri pe oră pe care producătorul îl admite pentru motorul pompei.

Durata unui ciclu este suma timpului de umplere și a timpului de golire:

T = V / Q_aport + V / (Q_pompă − Q_aport)

Cel mai scurt ciclu apare când aportul este exact jumătate din debitul pompei. În acel caz T = 4 × V / Q_pompă. Dacă pompa are voie să pornească de cel mult Z ori pe oră, ciclul minim este 60 / Z minute, iar volumul util minim devine:

V_util = 15 × Q_pompă / Z

cu V în litri, Q_pompă în l/min, la înălțimea reală a instalației, și Z în porniri pe oră.

Numărul de porniri pe oră nu se ghicește: se ia din fișa pompei. Fără el, orice volum de cămin e o presupunere.

Volumul total al căminului este mai mare decât cel util, pentru că include apa care rămâne sub nivelul de oprire, ca pompa să rămână acoperită, și rezerva dintre nivelul de pornire și cel de alarmă. La stațiile compacte, producătorul a făcut deja acest calcul pentru pompa livrată; verificarea contează când asamblezi stația din componente sau când schimbi pompa cu una mai mare.

Alegerea pompelor pentru stația duplex

Într-o stație duplex, pompele trebuie să fie identice, iar fiecare trebuie să poată acoperi singură debitul maxim cerut. Alegerea nu se face pe „debitul total împărțit la două”: la defectarea unei pompe, cealaltă duce toată sarcina.

Tipul de rotor

• Tocător: taie solidele și permite conducte de refulare mai subțiri. Detalii în articolul despre cum alegi o pompă cu tocător.
• Rotor vortex: ține solidele departe de palete și tolerează mai bine fibrele și textilele, cu randament mai mic.
• Rotor cu canal: trecere liberă mare și randament bun, folosit la debite mai mari și la stații de dimensiuni mari.

Materialul carcasei

• Fontă cu acoperire de protecție: varianta obișnuită pentru ape menajere. Detalii în articolul despre pompele submersibile din fontă.
• Inox AISI 304/316: pentru ape agresive chimic sau cu cloruri.

Debitul și înălțimea: punctul de lucru se citește pe curba Q-H a pompei, la înălțimea totală reală: diferența de nivel până la punctul de descărcare plus pierderile pe conductă și pe armături. Pune o rezervă pentru pierderile pe care nu le-ai putut estima exact.

Ce verifici la cumpărare

În locul unei liste de modele, care s-ar învechi repede, iată criteriile:

• Pompa e declarată pentru ape cu materii fecale, dacă stația le preia
• Debitul la înălțimea reală, nu debitul maxim din titlul fișei
• Numărul maxim de porniri pe oră
• Trecerea liberă sau tipul de tocător, potrivite cu diametrul refulării
• Existența pieselor de schimb și a service-ului în apropiere

Automatizarea: panoul de control duplex

Funcțiile de bază ale unui panou de control pentru stație duplex:

1. Alternarea pompelor. La fiecare ciclu pornește cealaltă pompă. Uzura se împarte egal, iar o pompă care stă mult nefolosită nu se blochează.

2. Funcționarea simultană la nivel ridicat. Dacă nivelul continuă să urce cu o pompă în funcțiune, pornește și a doua.

3. Protecția pompelor. Protecție la suprasarcină pentru fiecare motor, protecție diferențială pe circuit și, la panourile mai complete, monitorizarea curentului pentru detectarea unei pompe blocate. Protecțiile electrice sunt explicate în protecții electrice pentru pompe submersibile.

4. Alarmele:

• Nivel ridicat: semnal sonor sau luminos când nivelul trece de pragul de alarmă
• Defect de pompă: la declanșarea protecției sau când pompa nu scade nivelul
• Pană de curent: alarmă alimentată de o baterie proprie, ca să funcționeze tocmai când pompele nu pot

5. Transmiterea la distanță (opțional): SMS, contact către un sistem de management al clădirii sau către un dispecerat.

Tipuri de panou

De la simplu la complex, și în aceeași ordine de cost:

• Cu relee: funcții de bază, potrivit pentru aplicații rezidențiale simple
• Electronic, programabil: praguri reglabile, jurnal de evenimente, potrivit pentru clădiri colective
• Cu conectivitate: monitorizare la distanță și integrare cu sistemul clădirii

Nu dăm prețuri pentru panouri sau stații: se schimbă de la un sezon la altul, iar o cifră veche te-ar induce în eroare la compararea ofertelor.

Ventilația, cerință de funcționare, nu opțiune

Gazele din cămin ies pe undeva. Dacă nu pe conducta de ventilație deasupra acoperișului, atunci prin sifoanele din casă.

Ventilația e una dintre cele mai ignorate componente la instalațiile făcute fără proiect. Lipsa ei produce:

• Miros în clădire, de la gazele din cămin
• Coroziune a echipamentelor, inclusiv a celor electrice din apropiere
• Risc de siguranță: hidrogenul sulfurat este toxic, iar metanul este inflamabil în anumite concentrații
• Variații de presiune în cămin la pornirea și oprirea pompei, care golesc sifoanele sau împing aer prin ele

Ce urmărești la ventilație:

• Diametrul cerut de fișa stației, fără reduceri pe traseu
• Conductă continuă de la cămin până deasupra acoperișului, nu oprită în pod sau într-un spațiu închis
• Traseu cât mai scurt și cu cât mai puține coturi
• Materiale rezistente la gazele din canalizare, de obicei PVC-U sau PE

Conexiunea la rețeaua publică sau la fosă

Conducta de refulare se leagă la rețeaua publică, cu acordul operatorului, sau la sistemul individual de epurare. Ce urmărești:

• Diametru potrivit cu refularea pompei și cu debitul, fără strangulări
• Țeavă pentru presiune, din PVC-U sau PE, de clasa de presiune potrivită
• Bucla de refulare ridicată deasupra nivelului de refulare al canalizării, ca apa să nu poată curge înapoi în stație
• Clapetă de sens și vană de închidere, pentru intervenții
• Aerisire în punctele înalte ale traseului, unde se poate aduna aer
• Traseul exterior sub adâncimea de îngheț din zona ta; cota exactă o stabilește proiectantul

Greșeli frecvente la stațiile de pompare

1. Cămin prea mic „pentru economie”. Pompa pornește mai des decât admite motorul, se încălzește și se uzează înainte de vreme. Verifică volumul util cu formula de mai sus.

2. Ventilație lipsă sau insuficientă. Conductă mai subțire decât cere fișa sau oprită în pod. Rezultat: miros, coroziune, sifoane golite.

3. Pompe diferite în stația duplex. Alternarea presupune că oricare dintre pompe poate duce singură debitul. Cu o pompă mai slabă, jumătate din cicluri sunt făcute de o pompă care nu face față la vârf.

4. Pompă fixată direct pe conductă. Fără ghidaje sau fără racord demontabil accesibil, fiecare intervenție înseamnă demontarea refulării și, adesea, coborârea în cămin.

5. Instalație electrică improvizată. Stația e o zonă umedă. Doze și conexiuni cu grad de protecție potrivit, cabluri protejate, protecție diferențială, executate de un electrician autorizat.

6. Evacuarea în șanț sau pe teren. Apele uzate menajere nu se descarcă în șanț sau pe teren. Racordarea se face la rețea, cu acordul operatorului, sau la un sistem individual autorizat.

7. Acces greu pentru întreținere. Capacul trebuie să se poată deschide ușor, iar deasupra căminului trebuie să rămână loc suficient pentru ridicarea pompei. Un cămin îngropat sub o pardoseală finisată, fără trapă, transformă o curățare de rutină într-o lucrare de construcții.

Surse

• EN 12050-1: Wastewater lifting plants for buildings and sites. Part 1: Lifting plants for wastewater containing faecal matter
• EN 12056-4: Gravity drainage systems inside buildings. Part 4: Wastewater lifting plants, layout and calculation
• Fișele tehnice și instrucțiunile de montaj ale producătorilor de pompe și stații de pompare