Pompă submersibilă pentru irigații din puț: dimensionare corectă

O pompă submersibilă pentru irigații din puț se alege pornind de la duze, nu de la puț și nici de la pompă. Întâi afli ce presiune cer aspersoarele sau picurătoarele, apoi cât debit consumă o singură zonă, apoi cât pierzi pe țeavă până acolo. Abia la final cauți modelul a cărui curbă trece prin punctul obținut. Ordinea inversă, „iau o pompă puternică și văd ce iese”, duce la zone care udă inegal sau la un puț golit în jumătate de oră.

Articolul urmează exact acești pași, cu un exemplu calculat de la cap la coadă, și se oprește la ce se montează în jurul pompei: filtre, vas sau convertizor, protecții.

Presiunea la duze decide tot restul

Fiecare emițător are o presiune de lucru pentru care a fost proiectat. Sub ea, aspersorul nu își atinge raza și lasă un inel uscat între el și vecini. Mult peste ea, jetul se pulverizează în picături fine, vântul le duce, iar uniformitatea scade la fel de mult.

Valorile din tabel sunt intervale orientative, ca să știi în ce ordin de mărime te afli. Cifra folosită în calcul se ia din fișa duzei montate efectiv, pentru că la același aspersor duze diferite dau debite de două-trei ori diferite.

Conversia de care ai nevoie: 1 bar corespunde la aproximativ 10,2 metri coloană de apă. Trei bar la aspersor înseamnă deci circa 30,6 m pe care pompa trebuie să îi producă peste tot restul.

Debitul se socotește pe zonă, iar zona se potrivește cu puțul

O grădină nu se udă dintr-o dată. Se împarte în zone, fiecare cu electrovalva ei, iar pompa vede la un moment dat doar debitul zonei pornite. Pentru dimensionare contează zona cea mai încărcată.

Debitul unei zone cu aspersoare

Aduni debitele din fișă ale aspersoarelor din zonă. Șase rotoare cu duze de 10 l/min fac 60 l/min, adică 3,6 m³/h. Nu amesteca în aceeași zonă duze fixe cu rotoare: au presiuni diferite și rate de udare diferite, iar una dintre ele va lucra mereu în afara intervalului ei.

Debitul unei zone cu picurare

Se calculează din lungimea tubului și din pasul picurătoarelor. O zonă cu 100 m de tub, cu picurător la 33 cm și 2 l/h pe picurător, are circa 300 de emițători, deci 600 l/h, adică 10 l/min. Picurarea consumă de câteva ori mai puțin debit decât aspersia, dar ore mai multe.

Debitul pe care îl dă puțul

Aici apare cea mai frecventă greșeală. Puțul are un debit pe care îl susține fără ca nivelul să coboare până la pompă, iar acest debit se află printr-un test de pompare, nu din diametrul tubului. Metoda simplă e descrisă în articolul despre verificarea nivelului apei în puț, iar estimarea cifrei se poate face cu calculatorul de debit al puțului.

Regula care rezultă:

• debitul zonei cele mai încărcate rămâne sub debitul stabil al puțului, cu rezervă;
• dacă zona cere mai mult, o împarți în două zone, nu cauți o pompă mai mare;
• dacă puțul e foarte slab, pompa umple un rezervor încet, iar irigația se face din rezervor, cu o pompă de suprafață sau cu o motopompă pentru irigații;
• nivelul folosit în calcul este nivelul dinamic, cel măsurat cu pompa în funcțiune, nu cel static de dimineață.

O pompă mai mare nu scoate mai multă apă dintr-un puț care nu o are. Scoate aceeași apă mai repede, apoi aspiră aer.

Pierderile pe conducta de polietilenă

Apa pierde presiune prin frecare pe țeavă, iar pierderea crește aproape cu pătratul debitului și scade brutal cu diametrul. Pentru țevi din PE curate, o estimare rezonabilă se obține cu formula Hazen-Williams, în unități SI:

h = 10,67 × L × Q^1,852 / (C^1,852 × D^4,87)

• h — pierderea de sarcină, în metri coloană de apă
• L — lungimea conductei, în metri
• Q — debitul, în m³/s (60 l/min = 0,001 m³/s)
• D — diametrul interior, în metri
• C — coeficientul de rugozitate, circa 140 pentru PE

Diametrul care intră în formulă este cel interior. O țeavă PE100 PN10 de 32 mm are perete de 2,0 mm, deci interior 28 mm; cea de 40 mm are 2,4 mm perete, deci 35,2 mm interior; cea de 50 mm are 3,0 mm perete, deci 44 mm interior. La alte clase de presiune grosimea diferă, așa că verifică marcajul de pe țeavă.

Pierderi orientative pe 100 m de țeavă

Prima cifră din fiecare celulă este pierderea în metri, a doua viteza apei. Tabelul e orientativ: nu include coturile, teurile, electrovalvele și filtrul, care se adaugă separat, din fișele lor sau din tabelul de pierderi pe fitinguri.

Două concluzii practice se văd direct. Trecerea de la PE 32 la PE 40 reduce pierderea de aproximativ trei ori. Și o viteză peste circa 1,5 m/s pe magistrală e semnul că diametrul e prea mic pentru debit. Pentru alte combinații, calculatorul de diametru al conductei face aceeași socoteală.

Exemplu complet: ce pompă submersibilă pentru irigații îți trebuie

Datele instalației:

1. nivelul dinamic al apei: 12 m sub teren;
2. zona cea mai îndepărtată e cu 2 m mai sus decât gura puțului;
3. zona are 6 rotoare de 10 l/min, deci Q = 60 l/min (3,6 m³/h), la 3 bar;
4. pompa e montată la 18 m, cu coloană PE 40 până sus, apoi 60 m de PE 40 până la zonă;
5. filtrul, electrovalva și fitingurile pierd împreună circa 0,3 bar la acest debit, conform fișelor lor.

Calculul înălțimii totale:

• diferența de nivel: 12 + 2 = 14 m;
• pierderi pe țeavă: 78 m × 3,8 m / 100 m ≈ 3,0 m;
• pierderi locale: 0,3 bar ≈ 3,1 m;
• presiunea la aspersoare: 3 bar ≈ 30,6 m.

Total: 14 + 3,0 + 3,1 + 30,6 ≈ 50,7 m. Cu o rezervă mică pentru îmbătrânirea țevii și colmatarea parțială a filtrului, cauți o pompă care dă 3,6 m³/h la circa 53 m, cu punctul situat în zona de mijloc a curbei. Verificarea pe curbă se poate face cu calculatorul de dimensionare a pompei.

Același sistem făcut cu PE 32 pe toată lungimea: 78 m × 11,5 m / 100 m ≈ 9,0 m pierderi, deci circa 57 m înălțime totală, adică 6 m în plus pe care pompa îi plătește la fiecare oră de udare. Iar dacă zona ar crește la 80 l/min, pierderea pe PE 32 ar trece de 15 m, cu viteză de peste 2 m/s.

Ordinul de mărime al puterii: puterea hidraulică este ρ × g × Q × H = 1000 × 9,81 × 0,001 × 53 ≈ 520 W. Pompele submersibile mici au randamente totale, pompă plus motor, care duc puterea absorbită din rețea la aproximativ dublu față de cifra hidraulică. Valoarea exactă se citește din fișa modelului, la punctul tău de lucru.

Vas cu presostat sau convertizor de frecvență

O pompă submersibilă pentru irigații trebuie pornită și oprită de ceva. Există două variante, iar alegerea ține de cât de diferite sunt zonele între ele.

Vas de expansiune cu presostat. E soluția simplă și robustă când toate zonele au debite apropiate și pompa a fost aleasă pentru ele. Cât timp o zonă udă, pompa merge continuu; vasul contează doar la pornire și oprire. Problema apare când o zonă de picurare de 10 l/min e alimentată de o pompă aleasă pentru 60 l/min: pompa umple vasul în câteva secunde, se oprește, pornește din nou, iar numărul de porniri pe oră depășește ce acceptă motorul. Volumul vasului se poate estima cu calculatorul pentru vasul de expansiune.

Convertizor de frecvență. Menține o presiune fixă ajustând turația, deci aceeași pompă alimentează corect și zona mare, și picurarea, și eventual casa. Detaliile de funcționare sunt în articolul despre hidroforul cu inverter. O limită de reținut: motoarele submersibile monofazate cu condensator nu merg cu orice convertizor, iar compatibilitatea trebuie să apară explicit în documentația ambelor echipamente. Diferențele dintre tipurile de motor sunt tratate la pompele submersibile monofazate.

Pe scurt: zone uniforme, vas și presostat; zone foarte diferite sau irigație plus casă, convertizor.

Filtrarea: ce pui și în ce ordine

Apa din puț aduce nisip fin, oxizi de fier și uneori mâl. Aspersoarele rotative tolerează particule mai mari; picurătoarele, deloc.

• Sita de admisie a pompei protejează doar pompa, nu instalația.
• Separatorul de nisip (hidrociclon) se pune primul când puțul aduce nisip vizibil; scoate particulele grele fără să se colmateze repede.
• Filtrul cu sită sau cu discuri, lavabil, stă după separator și înaintea electrovalvelor. Pentru picurare, gradul uzual e 120–150 mesh, dar valoarea care contează este cea cerută de producătorul tubului.
• Manometrele înainte și după filtru arată când trebuie spălat: diferența dintre ele crește pe măsură ce se colmatează.

Un filtru subdimensionat pentru debit pierde mult peste cele 0,3 bar din exemplu, iar pierderea lui intră direct în înălțimea totală. Se alege după debitul maxim al zonei, nu după diametrul racordului.

Protecții și montaj în puț

Irigația înseamnă ore întregi de funcționare, adesea nesupravegheată, uneori noaptea. De aici câteva condiții care nu se negociază:

• Protecție la mers în gol, prin sonde de nivel sau prin releu care detectează scăderea puterii absorbite. Un puț care scade în august e cazul tipic de pompă arsă.
• Protecție termică și la suprasarcină, reglată pe curentul nominal al motorului, plus protecție diferențială pe circuit. Ansamblul este descris în articolul despre protecțiile electrice ale pompelor submersibile.
• Clapetă de sens imediat deasupra pompei, ca apa din coloană să nu coboare la oprire.
• Răcirea motorului. Motorul submersibil se răcește prin apa care curge pe lângă el. Dacă pompa stă sub filtrul puțului sau într-un bazin larg, fără curgere pe lângă motor, se montează manta de răcire.
• Cablul electric dimensionat pentru lungimea reală, nu pentru putere, ca tensiunea la motor să rămână în limitele fișei.

Pentru puțurile adânci sau cu nivel dinamic mare, particularitățile de montaj sunt la pompele pentru foraje adânci.

Semne că dimensionarea e greșită

Instalația spune singură ce nu merge, dacă știi unde să te uiți:

• Aspersoarele de la capătul zonei nu își ating raza, cele de lângă puț da. Pierderile pe magistrală sunt prea mari: diametru prea mic sau zonă prea încărcată.
• Presiunea e bună la pornire și scade după 20–40 de minute. Nivelul apei coboară spre pompă; debitul zonei depășește debitul stabil al puțului.
• Apa devine tulbure pe parcursul udării. Puțul e forțat și antrenează nisip. Se reduce debitul, nu se mărește filtrul.
• Pompa pornește și se oprește des pe zona de picurare. Pompa e prea mare pentru acea zonă: vas mai mare, convertizor sau o zonă de picurare mai lungă.
• Consumul de energie crește de la un sezon la altul. Filtru colmatat, clapetă care nu mai închide sau uzură internă a pompei.

Toate au în comun același lucru: se rezolvă mai ieftin în calcul, înainte de montaj, decât după.

---

Citește mai departe

• Motopompă pentru irigații
• Pompe pentru fântână casnică
• Pompe submersibile monofazate
• Pompe monoetajate de suprafață