Pompă verticală de suprafață: presiune mare cu amprentă mică

Dacă în camera tehnică nu mai e loc, iar instalația cere presiune mare la un debit de casă sau de clădire, o pompă verticală de suprafață este de obicei răspunsul. Ea nu dă mai multă presiune decât o multietajată orizontală de aceeași mărime și nici nu consumă mai puțin. Avantajul ei e altul: ocupă o suprafață mică la sol, se montează direct pe traseul conductei și, la multe modele, permite schimbarea etanșării fără să scoți pompa din instalație.

Articolul se ocupă de ce contează după ce ai decis că vrei o multietajată: cât loc îți trebuie de fapt, cum alegi mărimea și numărul de etaje, cum montezi fundația și conductele ca să nu apară vibrații și cum pui pompa în funcțiune fără să distrugi etanșarea în primele minute.

Ce înțelegem prin pompă verticală

În cataloage, aceeași denumire acoperă construcții diferite. Merită clarificat de la început despre care e vorba:

• Pompa verticală multietajată de suprafață (in-line): etajele sunt suprapuse pe un ax vertical, motorul stă deasupra, iar aspirația și refularea sunt la bază, față în față. Despre ea este acest articol.
• Pompa verticală cu ax lung: hidraulica e scufundată într-un bazin sau într-o bașă, iar motorul rămâne deasupra, legat printr-un ax lung. Se folosește în industrie și la stații mari.
• Pompa submersibilă de puț: și ea stă vertical, dar coborâtă cu totul în apă, cu motorul sub hidraulică. Se alege când apa e prea adâncă pentru o pompă de suprafață; detalii la pompe pentru foraje adânci.

Hidraulic, pompa verticală de suprafață este o multietajată. Tot ce ține de adunarea înălțimii pe etaje, de consumul real și de turația variabilă e explicat la pompa multietajată; aici nu se repetă.

Amprenta: cât loc ocupă, de fapt

Suprafața la sol e argumentul principal, dar nu e singura dimensiune care contează. Verticala crește în înălțime cu fiecare etaj, iar spațiul liber de deasupra ei decide dacă poate fi întreținută.

• Cere desenul dimensional al modelului concret înainte de comandă. Tabelul arată tendințe, nu cote.
• Pe desen verifici diametrul găurilor de prindere și distanța dintre ele, înălțimea totală cu motor și cota la care se află axa racordurilor.
• Adaugă spațiu pentru vanele de izolare, pentru clapeta de sens, pentru un manometru care se poate citi și pentru mâinile celui care va schimba etanșarea.

Alegerea pe curbă: mărimea, apoi numărul de etaje

Pompele verticale multietajate vin de regulă în familii: aceeași mărime hidraulică, cu număr diferit de etaje. De aici și ordinea corectă a alegerii.

1. Mărimea după debit. Alegi mărimea al cărei randament maxim cade în jurul debitului tău de lucru. O mărime prea mare va lucra mereu în stânga curbei.
2. Numărul de etaje după înălțime. Citești pe curba unui etaj ce înălțime dă la debitul tău și împarți înălțimea totală cerută la această valoare, rotunjind în sus.
3. Verificarea presiunii maxime. Înălțimea la debit zero a pompei alese, adunată cu presiunea de pe aspirație, trebuie să rămână sub presiunea nominală a pompei și a instalației.
4. Motorul. Puterea crește aproape proporțional cu numărul de etaje, deci motorul se citește din fișa variantei alese, nu din cea a familiei.

Un exemplu. Instalația cere 4 m³/h la 62 m. Pe curba mărimii potrivite, un etaj dă, să zicem, 8,5 m la 4 m³/h (valoarea se citește din fișa reală). 62 / 8,5 ≈ 7,3, deci alegi 8 etaje, care dau circa 68 m la acest debit. Puterea hidraulică în punct este de aproximativ 740 W; la un randament de 60%, pompa absoarbe în jur de 1,2 kW la arbore.

Cei 6 m în plus nu sunt o problemă, dar trebuie știut unde se duc. La turație fixă, pompa se deplasează spre dreapta pe curbă până când instalația consumă excesul, deci livrează ceva mai mult debit decât ai calculat. Cu un variator setat la presiunea dorită, pompa își reduce singură turația și excesul dispare.

Pentru pasul 3: dacă pompa cu 8 etaje dă circa 90 m la debit zero (tot din fișă), asta înseamnă aproximativ 8,8 bar. Alimentată din rețea cu 4 bar, pompa poate ajunge la circa 12,8 bar în refulare. O construcție și o instalație PN 10 nu sunt suficiente; e nevoie de PN 16.

Aspirația și NPSH la montajul in-line

La o verticală, aerul urcă exact unde nu trebuie: în camera etanșării. Aerisirea nu e un pas de montaj, e o condiție de funcționare.

Racordurile la bază schimbă felul în care se face aspirația. Conducta vine orizontal, la nivelul podelei, iar orice punct înalt pe traseu devine o pungă de aer. Dacă pompa aspiră de la un nivel mai jos, conducta urcă continuu spre ea, fără coturi în sus și în jos.

La multietajate, condițiile de aspirație sunt decise de primul etaj; comparația dintre NPSH disponibil și cerut se face la fel ca la orice pompă centrifugală. Un calcul complet, pas cu pas, este în articolul despre pompa monoetajată. La această construcție contează în plus câteva detalii practice:

• Reducția de pe aspirație se montează excentric, cu partea dreaptă sus, ca să nu rețină aer.
• Tronsonul drept dinaintea racordului trebuie să aibă lungimea indicată de producător; un cot lipit de flanșă distribuie neuniform curgerea în primul rotor.
• Filtrul de pe aspirație se alege cu suprafață generoasă și se curăță periodic; un filtru colmatat e cea mai frecventă cauză de cavitație apărută după luni de funcționare bună.
• Alimentarea din rețea sau din rezervor aflat mai sus rezolvă de obicei NPSH-ul, dar cere protecție la presiune scăzută pe aspirație, care oprește pompa când alimentarea cade.

Aceste pompe nu se autoamorsează. Carcasa și aspirația se umplu înainte de pornire, prin dopul de sus, cu vana de aspirație deschisă. Procedura și cauzele dezamorsării sunt descrise la amorsarea pompei centrifugale.

Montajul: fundația și conductele fără tensiuni

Fundația

• Un soclu de beton, mai lat decât baza pompei, ridicat de la pardoseală ca să nu stea în apă la o eventuală scurgere.
• Prindere în toate găurile bazei, cu ancore potrivite pentru greutatea pompei pline.
• Verificarea verticalității cu nivela, pe flanșa motorului sau pe o suprafață prelucrată indicată de producător.
• Tampoane antivibrante doar dacă și conductele sunt decuplate de pompă prin compensatori. Altfel pompa „plutește” pe tampoane, dar e ținută de conducte, iar vibrația trece integral în instalație.

Grija aceasta are un motiv: verticala are centrul de greutate sus, în motor, și o bază mică, deci fundația contează mai mult decât la o pompă culcată.

Conductele

Racordurile pompei nu sunt suporturi. Greutatea conductelor, a vanelor și a apei din ele trebuie preluată de console proprii, montate aproape de pompă, de ambele părți.

Flanșele trebuie să se întâlnească paralel și centrat înainte de a pune șuruburile. Dacă o flanșă se apropie de cealaltă doar strângând din șuruburi, tensiunea rămâne în carcasa pompei și se vede mai târziu ca vibrație, uzură la lagăre sau etanșare care curge. Un test simplu: după montaj, slăbește șuruburile unei flanșe. Dacă țeava se mișcă vizibil, montajul are tensiuni.

Compensatorii de cauciuc au o capcană. Sub presiune, ei împing cele două capete în direcții opuse cu o forță egală cu presiunea înmulțită cu aria. La DN 50 și 8 bar, forța este de cel puțin 1.570 N, adică echivalentul a circa 160 kg, și crește cu aria efectivă a burdufului. Fără tije de limitare sau puncte fixe pe conductă, această forță trage de flanșele pompei.

Etanșarea mecanică

Etanșarea mecanică este formată din două inele cu fețe lepuite: unul se rotește cu arborele, celălalt stă fix în carcasă. Între ele rămâne un film foarte subțire de lichid, care le unge și le răcește. Cât timp filmul există, scurgerea e atât de mică încât de obicei nu se vede. Picăturile vizibile înseamnă fețe uzate sau deteriorate.

Ce distruge o etanșare, în ordinea în care apare de obicei:

1. Funcționarea fără apă sau cu aer în partea de sus a pompei. Fețele se încălzesc în scurt timp și se fisurează sau se ciupesc.
2. Particulele abrazive din apă, care zgârie fețele. Prefiltrarea le protejează.
3. Elastomeri incompatibili cu lichidul. EPDM se folosește curent la apă și apă caldă, dar nu suportă uleiurile minerale; pentru alte lichide, compatibilitatea se verifică în fișă.
4. Funcționarea la debit zero, care încălzește lichidul din pompă până când filmul dintre fețe se vaporizează.

Combinația de materiale se alege după apă. Perechile dure, de tip carbură de siliciu pe carbură de siliciu, rezistă bine la particule fine. Perechile cu grafit pe o față tolerează mai bine momentele scurte de ungere slabă, dar se uzează mai repede în apă cu nisip.

La multe modele verticale, etanșarea e de tip cartuș și se schimbă de sus, după ridicarea motorului, fără să demontezi corpul pompei de pe conductă. Dacă întreținerea contează, verifică acest detaliu în fișă înainte de cumpărare.

Variatorul de frecvență și setările lui

Verticalele multietajate sunt folosite des în grupuri de presurizare cu variator: un traductor de presiune pe refulare, o presiune de consemn, iar electronica ajustează turația astfel încât presiunea să rămână constantă la orice consum. Principiul, cu legile de similitudine și limitele economiei, e descris la hidroforul cu inverter.

Pe o verticală rămân trei setări de verificat la punerea în funcțiune:

• Turația minimă, din fișa pompei și a motorului. Un motor răcit de propriul ventilator se răcește mai slab la turație mică.
• Oprirea la consum zero, altfel pompa se învârte fără debit și încălzește apa din carcasă. Oprirea funcționează corect doar cu un vas de expansiune mic pe refulare, dimensionat ca la vasul de expansiune pentru hidrofor.
• Presiunea de consemn, aleasă după consumatorul cel mai defavorizat, nu după cât „poate” pompa.

Punerea în funcțiune, în ordine

1. Verifică presiunea nominală: înălțimea la debit zero plus presiunea de pe aspirație, sub PN-ul pompei și al instalației.
2. Spală conductele înainte de a lega pompa, ca resturile de montaj să nu ajungă la etanșare.
3. Deschide complet vana de aspirație și umple pompa prin dopul de sus, până iese apă fără bule.
4. Verifică sensul de rotație la motoarele trifazate, cu o pornire foarte scurtă, după săgeata de pe motor.
5. Pornește cu vana de refulare parțial deschisă, apoi deschide treptat.
6. Citește manometrele de pe aspirație și refulare și compară diferența cu înălțimea de pe curbă la debitul estimat.
7. Ascultă și pipăie: zgomot de pietriș înseamnă cavitație, vibrația pe conducte înseamnă tensiuni sau o fundație slabă.
8. Controlează etanșarea după primele ore de funcționare și reverifică strângerea flanșelor după prima încălzire, dacă pompa lucrează cu apă caldă.

Dacă, după toate acestea, instalația tot nu are presiune la consumatori, cauza e adesea în rețea, nu în pompă; ordinea verificărilor e în articolul despre presiunea scăzută a apei. Iar dacă nu ești sigur că tipul potrivit e o verticală, pornește de la tabelul de decizie pentru pompe centrifugale.