TEMA PROIECTULUI

Se va elabora documentaţia de proiectare pentru o staţie de pompare la care

sunt cunoscute urmatoarele elemente:

a) debitul pompat:

Qp=100+20∙N+5∙n [dm /s] = 220 dm /s = 220 l/s unde :

N= numărul grupei din care face parte studentul 2

n= numărul de ordine al studentului 16

b) înalţimea geodezică de pompare:

Hg=15+0.5∙n [m] = 23

c) staţia de pompare se amplasează la captare; transportul apei de la captare

la complexul de îmagazinare se va realiza printr-o conductă de aducţiune din oţel

cu o lungime, Lad=4000+50∙n [m] = 4800 m

d) bazinul de aspiraţie este alimentat dintr-o conductă cu diametrul nominal

Dn=600 mm, cu cota radierului conductei : C = -4.70 m şi trebuie să se asigure

un volum de apă pentru funcţionarea sistemului de pompare timp de 15 minute în

cazul în care se opreşte alimentarea bazinului de la captare

e) bazinul de aspiraţie este un rezervor îngropat având cota radierului C

=-6.75 m, nivelul minim N =-5.50 m si nivelul maxim, N =-4.50 m

f) nivelul terenului din zona bazinului de aspiraţie este C =±0.00 m

g) apa freatică este prezentă la -2.5 m

1

STAŢIILE DE POMPARE ŞI ROLUL LOR

Staţia de pompare este un ansamblu de construcţii, instalaţii şi utilaje sau

echipamente care au rolul de a ridica apa la cota cerută de utilizatori.

Staţiile de pompare pot fi amplasate în diferite puncte ale sistemului de

alimentare cu apă:

a) la captare;

b) la tratare;

c) la aducţiune, când apa nu poate fi transportata la rezervor prin gravitaţie;

d) după rezervor, dacă rolul ei este acela de a asigura presiunea de serviciu

în reţea.

La unele sisteme de alimentare cu apă este necesară o pompare în trepte:

Treapta I: poate fi la captare;

Treapta a-II- a: dupa staţia de tratare.

Deoarece caracteristicile utilajului de pompare depind şi de calitatea apei,

staţiile de pompare se deosebesc şi după calitatea apei pe care o ridică:

- staţie de pompare pentru apă: - brută;

- limpede;

- dedurizată.

2

CLASIFICAREA STAŢIILOR DE POMPARE

Principalele criterii de clasificare ale staţiilor de pompare sunt:

- domeniul de utilizare;

- tipul constructiv;

- gradul de mobilitate.

Pe baza domeniului de utilizare deosebim urmatoarele staţii de pompare:

- pentru alimentări cu apă a centrelor populate;

- pentru alimentări cu apă industrială;

- pentru hidroamelioraţii;

- pentru evacuarea apei din sistemele de canalizari (apele uzate, meteorice);

- pentru evacuarea apei din epuismente;

- pentru lucrări de hidromecanizare (excavaţii, terasamente, construcţiile de

diguri);

- cu destinaţii industriale (chimică, industrială);

- cu folosinţe multiple.

După tipul constructiv se deosebesc următoarele staţii de pompare:

- supraterane la sol când agregatele de pompare sunt amplasate deasupra

nivelului terenului;

- subterane la care agregatele de pompare sau numai pompele sunt amplasate

sub nivelul terenului;

Staţiile de pompare subterane se subclasifică după modul de execuţie al

clădirii în:

- subterane având infra şi suprastructură; această categorie de staţii de

pompare se caracterizează prin faptul că echipamentul hidromcanic, electrice şi

automatizat este protejat prin suprastructura staţiei;

- subterane prevazute numai cu infrastructură; acestea sunt caracterizate prin

aceea că echipamentul este capsulat, iar pompele sunt amplasate în lichidul de

lucru sau în infrastructură.

3

După gradul de mobilitate se deosebesc 2 tipuri de staţii de pompare:

- fixe;

- mobile (pot fi autotractate,tractate pe plan orizontal sau înclinat sau

plutitoare).

In afara criteriilor de mai sus clasificarea staţiilor de pompare se mai poate efectua

şi după alte criterii cum ar fi:

- în funcţie de caracterul construcţiei care pote fi provizoriu sau definitiv;

- în funcţie de valoarea marimilor caracteristice (debit, înalţimea de

pompare)

- în fucţie de perioada de exploatare (care poate fi permanentă sau

sezonieră);

- după tipul agregatelor de pompare.

Elementele componente ale unei instalaţii de pompare a apelor uzate sunt:

- rezervoarele pentru colectarea şi acumularea apelor uzate;

- pompele care absorb apa din rezervoare şi o refulează spre canalizarea

exterioară;

- aparatajul necesar pentru pornirea şi oprirea manuală si automată a

pompelor cu eventualele dispozitive pentru semnalizarea la distanţă a nivelului

apei din rezervoare.

Părţile componente ale unei staţii de pompare sunt:

- bazinul de recepţie;

- casa pompelor;

- agregatele de pompare;

- instalaţiile hidraulice;

- instalaţii de forţă şi lumiă;

- instalaţii auxiliare;

- instalaţii de comandă ale pompelor.

4

Determinarea diametrelor conductelor pentru o staţie de pompare

1)Determinarea diametrului conductei de aspiraţie:

Conductele de aspiraţie se dimensionează la viteza de dimensionare care este

între v =0.7÷2 m/s şi se execută din tuburi din fontă îmbinate cu flanşe sau din

tuburi de oţel sudate. Pierderea de sarcină pe conducta de aspiraţie este de h =0.5

m, diametrul D = = = 550 mm

Alegem diametrul normalizat din diagrama Manning:

Dn =250 mm

i =0.002 %

v = 1 m/s

2)Determinarea diametrului, a pantei şi a vitezei conductei de refulare:

Pe conducta de refulare dimensionată la viteza v=1÷3 m/s şi executată în

general ca şi conducta de aspiraţie, se poate monta si o clapetă de reţinere între

pompă şi vană.

Diametrul conductei de refulare se calculează cu formula:

D = = 550 mm

I =0.002 %

v = 1 m/s

3)Calculul pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie:

Pierderea de sarcină totală rezultă din suma pierderilor de sarcină distribuite

şi a celor locale conform relaţiei:

h =h +h [m], unde

h =pierderea de sarcină distribuită

h =pierderile de sarcină locale

Pierderea de sarcină pe o porţiune de curent cu mişcare uniformă se numeşte

pierdere de sarcină liniară(distribuită). Pentru calculul pierderilor de sarcini liniare

se poate utiliza relaţia lui Darcy-Welsback:

h =λ [m] unde,

5

λ =coeficient de rezistenţă al pierderilor de sarcină liniare (coeficientul lui

Darcy)

L =lungimea de calcul a conductei sub presiune [m]

D =diametrul de calcul a conductei [m]

v =viteza medie de curgere a apei prin conducta sub presiune [m/s]

g =acceleraţia gravitaţională [m/s ]; g=9.81 m/s

Panta hidraulică „i” se exprimă în funcţie de pierderea de sarcină liniară

astfel:

i = = = = =

C = [m /s] unde, (D=4∙R)

C =coeficientul lui Chezy

R =raza hidraulică [m]

D =diametrul

Formule uzuale pentru calculul coeficientului lui Chezy:

- relaţia lui Maninng: C = [m /s]

- relaţia lui Pavlovski: C =

y =2.5∙ -0.12-0.75∙

- relaţia lui Gorbacev: C =

n =coeficient de rugozitate

Conducte din azbociment n=0.0075

6

Conducte metalice n=0.011÷0.012

Conducte din beton n=0.0125÷0.0135

M =0.07÷0.08

M =coeficient de frecare la conductele din metal

«Pierderile de sarcină locale se determină conform relaţiei:

h =ξ [m]

unde, ξ=coeficientul rezistenţelor locale

Pierderea de sarcină locală poate fi evidenţiată cu pierderea liniară

corespunzând unei lungimi de conductă fictivă cu rezistenţă hidraulică echivalentă

rezistenţei locale şi anume:

h = ∙ [m]

unde, =coeficientul lui Darcy

Lec=lungimea echivalentă şi se calculează cu relaţia:

Lec= [m]

Calculul piederilor de sarcină pe conducta de refulare

h =i∙L=0.002∙4800= 9,6 m

7

i =panta

L =lungimea de aducţiune

Pentru calculul pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie se vor avea în

vedere atât pierderile de sarcină locale cât şi cele distribuite.

h =

h =

h =h +h = =

R= = m

C= sau C = K ∙ = 65, 44,

K= inversul coeficientului de rugozitate 0,72

h = = =0.4 0.5 [m]

H =H +h +h =23+0,5+9,6= 33,1 m

Calculul pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie.Pe lungimea ei

conducta de aspiraţie are urmatoarele armături:

O bucată sorb Lec=130 m

Două coturi la Lec=7.5 m

Două coturi la Lec=16 m

O reducţie Lec=15 m

Un teu Lec=50 m

Lec=242 m

Alegerea pompelor

Elemente ajutătoare în vederea stabilirii tipului de pompă

8

Parametri funcţionali ai turbopompelor:

- înălţimea de pompare H în [m];

- debitul pompat Q în [m /s];

- turaţia pompei n în [min ] sau [rot/min];

- randamentul pompei în [%];

- puterea absorbită p în [kW];

- N.P.S.H. (înălţimea netă absolută de aspiraţie);

- turaţia caracteristică n în [m ];

- turaţia specifică n în [daN ];

- număr caracteristic k.

Relaţiile de interdependenţă

a) Matematice:

- pentru = ct. şi D = ct.

-pentru = ct. şi n = ct.

-pt. D = ct. , unde

D = diametrul rotorului;

= randamentul.

9

b) Grafice: acestea sunt determinate experimental la furnizor;

- înălţimea de pompare: H = H(Q);

- caracteristica de randament: = (Q);

- caracteristica de putere: P = P(Q);

- caracteristica de cavitaţie: NPSH = NPSH(Q).

Pompele sunt maşini hidraulice care transformă energia mecanică primară

în energie hidraulică de pompare

Pompele folosite în sistemul de alimentare cu apă fac parte din categoria

turbopompelor centrifuge care pot fi monoetejate, multietajate, cu simplu sau

dublu flux.Pentru alimentări cu apă se pot utiliza următoarele tipuri de pompe:

◦ turbopompe centrifuge (monoetejate sau multietajate, cu simplu sau dublu

flux, cu ax orizontal sau vertical etc.)

◦ turbopompe axiale (monoetejate sau multietajate, cu palete fixe sau

reglabile, cu ax orizontal, vertical sau înclinat etc.)

◦ pompe cu fluid motor (ejector cu lichid, ejector cu abur, pompă cu aer

comprimat, berbec hidraulic etc.)

Pompa aleasa în funcţie de debitul pompat şi înălţimea de pompare este

pompa Hzdro MPC-E3 CRIE20-6 , care are următoarele caracteristici :

Parametri funcţionali ai pompei:

- înălţimea de pompare H în [m] = 33,1 m

- debitul pompat Q în [m /s] = 61,1 m /h

- turaţia pompei n în [min ] sau [rot/min]

- randamentul pompei în [%] = 72,1%

- puterea absorbită p în [kW] = 19,3 kW

- N.P.S.H. (înălţimea netă absolută de aspiraţie) = 6 m

- turaţia caracteristică n în [m ];

- turaţia specifică n în [daN ];

10

- număr caracteristic k.

DESCRIEREA POMPEI

  Nume produs::  Hydro MPC-E 3 CRIE20-6

    Nr. produs::  La cerere

    Num?rul EAN::  La cerere

  Technical:

    Debitul curent calculat:  19.5 m?/h

    Debit minim exploatat:  10.5 m?/h

    Debit maxim:  87 m?/h

    Debit maxim exploatat:  58 m?/h

    Debitul curent calculat:  61.1 m?/h

    Înălţimea de pompare rezultată pentru pompă:  74 m

    Rotoare principale:  6

    Toleranţa curbelor: ISO 9906

Annex A

    Nr. pompei principale:  96512893

    Număr de pompe:  3

    Etaje:  6

    Poziţia vanei:  pe refulare

  Instalaţie:

    Presiune de funcţionare maximă:  16 bar

    Presiune aspiraţie maximă:  5.8 bar

    Presiune pornire PE:  7.26 bar

    Presiune oprire:  22.1 bar

    Tip flanşă:  DIN

    Aspiraţie pompă:  DN 100

    Refulare pompă:  DN 100

    Presiune maximă de funcţionare:  PN 10/16

  Liquid:

    Lichide pompate:  Apă potabilă

    Gama temperaturii lichidului:  5 .. 70 °C

  Electrical data:

    Putere (P2) pompă principală:  7.5 kW

    Frecvenţa reţelei electrice:  50 Hz

    Tensiune nominală: 3 x 380 - 415

V, 50 Hz, PE

    Pornire principală:  electronic

    Curent nominal pentru sistem:  45 A

    Grad de protecţie (IEC 34-5):  IP54

    Cablu reţea:  L1,L2,L3,PE:

4x10-16

11

mm2

    Suprimare interferenţă radio: 

EMC

Certificate -

Hydro MPC 1

[2007]

  Controls:

    Tip control:  E

    Unitate funcţională:  CU 351

    Controlul vitezei: Grundfos

MGE 3 phase

  Tank:

    Rezervor cu diafragmă:  Nu

  Others:

    Echipament de bază:  Y

    Greutate netă:  454 kg

    Greutate brută:  604 kg

    Limbă:  GB

    Gamă produs:  Internaţional

    Fişier config. Control MPC:  96307027

    Fişier config. Hydro MPC:  96307205

    Versiune Epstan:  V5.0938

12

Principalii parametrii care caracterizează o pompă sunt:

- debitul Q, exprimat în [dm /s], [m /s] sau [m /h];

- înălţimea de ridicare H, exprimată în [m];

- înălţimea de aspiraţie H , exprimată în [m];

13

- puterea utilă N, exprimată [CP] la arborele pompei şi în [kW] la arborele

motorului electric;

- randamentul pompei , exprimat în [%].

Relaţia dintre aceşti parametri este:

N [CP] în care ,

greutatea specifică a apei, în [daN/m ]

Înălţimea de ridicare (pompare), este compusă din următoarele fracţiuni:

H=H + [m] în care,

H înălţimea geodezică de aspiraţie;

H înălţimea geodezică de refulare;

suma pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie;

h pierderea de sarcină pe conducta de refulare.

Prin înălţimea geodezică de pompare se înţelege suma:

H [m]

1.pompa centrifugă

2.conducta de aspiraţie

3.conducta de refulare

14

4.rezervor-tampon deschis

5.rezervor de înălţime

Pompele aspiră apa din rezervorul tampon , care are rolul de a atenua undele

de presiune care apar la pornire / orirea pompelor ,precum şi rol de acumulare a

apei , pt consum în perioadele de vârf .

Când debitul de apă nu poate fi asigurat cu o pompă , se monteaza două sau

mai multe pompe în paralel.

Când nu poate fi asigurată presiunea ( înalţimea de pompare) , cu 1 pompă , se

montează două sau mai multe pompe în serie.

Stabilirea cotei axului pompei

a) Înălţimea minimă sau cota minimă a apei în rezervorul R ;

b) Cota radierului rezervorului R ;

c) Înălţimea netă absolută de aspiraţie; NPSH= 6 m

d) Suma pierderilor de sarcină pe conducta de aspiraţie; m

e) Raportul dintre presiunea atmosferică şi greutatea specifică a lichidului

pompat este;

f) Raportul dintre presiunea de vaporizare a lichidului la temperatura de

funcţionare şi greutatea specifică a lichidului pompat este;

g) Cota axului pompei va fi;

h) Cota terenului; .

15

Instalaţia hidraulică a staţiei de pompare

a) Pe conducta de aspiraţie:

Pentru aspiraţie vom avea următoarele elemente:

- debitul pompat; Qp=220 l/s.

- viteza de curgere a apei; v=1 m/s.

- diametrul conductei de aspiraţie; D=0,52 m, am ales Dn=0,55 m.

b) Pe conducta de refulare:

Pentru refulare vom avea următoarele elemente:

- debitul pompat; Qp=220 l/s.

- viteza de curgere a apei; v=1 m/s.

- diametrul conductei de aspiraţie; D=0,52 m, am ales Dn=0,55 m.

Dimensionarea instalaţiei de pompare

Amorsarea pompelor se va face cu o instalaţie de vid, compusă din pompa de

vacum şi cazane de vid:

a) Pompele de vacum se aleg pentru un debit de

Q aer = 10%∙Qapă=10%∙486=79.2 m /h.

16

b) Înălţimea de vacum;

c) Presiunea absolută va fi; P

La temperatura de 100 C şi la presiunea de 760 mmcolHg moleculele de la

suprafaţa apei se desprind şi trec în aer sub formă de vapori.(1 atm=10 m col de

apă).

Electropompele de vacum cu inel lichid: sunt realizate pentru realizarea

vacumului în diverse procese tehnologice precum şi amorsarea pompelor din

staţiile de pompare.

- sunt pompe monoetajate sau bietajate, cu rotoarele lucrând în serie sau în

paralel

- în funcţie de vacumul realizat sunt de două feluri:

- popmpe de vacum mediu pentru 160 mmHg 80% vacum

- pompe de vacum înalt pentru 30 mmHg 95% vacum

d) conducta de aspiraţie (aer) se dimensionează la o viteză a aerului de:

vaer=15...20 m/s ; vaer= 17 m/s

e) diametrul nominal al conductei de aspiraţie se va determina conform

relaţiei:

Daer= = 550 mm

f) pentru funcţionarea pompelor este necesar un recipient având o capacitate

cuprinsă între 20...100 dm3, care furnizează apa necesară inelului de lichid,

un recipient cu valoarea de 50 dm3.

Cazanul de vid se va alege de tip hidrofor cu următoarele caracteristici:

a) volumul cazanului V = 400 dm3

b) presiunea p = 6 bari

17

Clădirea Staţiei de Pompare

Clădirea staţiei de pompare cuprinde:

- sala pompelor;

- sala transformatoarelor electrice (eventual);

- încăperile auxiliare. Atelier, depozit, grup sanitar, cameră de comandă etc.

Construcţia staţiei de pompare se realizează astfel încât să corespundă cât

mai bine:

■ cerinţelor tehnologice

- tipul de pompare, care necesită, de cele mai multe ori, un subsol etanş;

- modul de organizare a dispoziţiei utilajelor şi a instalaţiei hidraulice;

- gradul de automatizare al staţiei.

■ necesităţilor de încăperi auxiliare

■ conditiilor locale.

- caracteristici mecanice ale pământului de fundaţie;

- nivelul şi gradul de agresivitate al apei subterane;

- nivelul apei de inundaţie etc.

18

Clădirea staţiei de pompare se proiectează astfel încât întreţinerea şi

exploatarea ei să fie cât mai facilă, iar extinderea de viitor să se poată realiza fără

întreruperea funcţionării staţiei.

Construcţia staţiei de pompare cuprinde o infrastructură (fundaţiile şi

subsolul clădirii şi fundaţiile pompelor) şi o suprastructură.

Tipurile cele mai caracteristice de clădiri ale staţiilor de pompare sunt:

■ construcţia cu infrastructură pe radier general şi cu suprastructură;

■ construcţia cu fundaţii separate şi suprastructură;

■ construcţia fără suprastructură.

Stabilirea dimensiunilor generale ale clădirii staţiei de pompare se face atât

în funcţie de spaţiile necesare, cât şi de sistemul modular al construcţiilor,

urmărindu-se utilizarea cât mai raţională a elementelor prefabricate din beton

armat (grinzi, ferme, stâlpi, chesoane etc.).

Toate elementele constuctive ale clădirii staţiilor de pompare se verifică prin

calcule de rezistenţă şi de stabilitate, o atenţie deosebită acordându-se radierului

general şi fundaţiilor pompelor. La agregatele mari, fundaţiile electropompelor

trebuie să fie astfel concepute şi realizate, încât să fie împiedicată transmisia

vibraţiilor la restul clădirii.

19

CONCLUZII

De obicei, unele staţii de pompare reprezintă unele dintre cele mai

costisitoare componente a unui sistem de alimentare cu apă şi (sau) canalizare, în

consecinţă, siguranţa acesteia va fi luată în considerare în mod special. Astfel, se

poate spune că, numarul de pompe va depinde în special de nevoile prezente şi

viitoare. O analiza economică ar trebui sa fie efectuata pentru a determina numărul

optim de pompe ce urmeaza a fi instalate. Totuşi, uneori şi o singura pompă este

suficientă, însa în cazul în care există două sau mai multe pompe identice, fiecare

trebuie sa fie în masură sa atinga parametrii optimi, pentru a putea alterna în caz de

potenţiale probleme.

Aproape oricând două sau mai multe pompe au costuri optime pentru a putea

satisface diverse consumuri (necesar de apă) de vârf, însă capacitatea unei pompe

suplimentare, sau a tuturor celorlalte care trebuiesc instalate pentru a acoperi

cerinţa de vârf trebuie să poata suplini acele pompe ieşite din funcţiune. Pentru o

mai buna funcţionare, este recomandat ca toate, sau unele pompe sa alterneze. În

diverse staţii de pompare a apei brute, sunt necesare minim trei pompe. Pentru a

impiedica anumite pompe de mare capacitate de a efectua cicluri frecvente în

20

timpul perioadelor de consumuri scăzute, sau a modularii unor pompe mici, va fi

necesar sa se realizeze diverse manevre cunoscute ale acestora.

Siguranţa unei staţii de pompare este determinata atât de componentele sale

individuale cât şi de funcţionarea acestora ca un tot unitar. Ca urmare, exista o lista

de căţiva factori tipici ai acestor componente, care pot fi incluşi într-o evaluare a

elementelor de siguranta, dupa cum urmează:

- consumurile de apă şi capacitatea de înmagazinare în rezervoare şi castele de

apă;

- întreţinerea preventivă, menţinerea duratei de viaţă, uzura diferenţiata a

diverselor componente ale uni sistem de alimentare cu apă şi (sau) canalizare;

- reparaţiile curente şi transportul energiei electrice;

- echipamente de rezervă;

- energia electrica de rezervă şi protecţia contra supratensiunii;

- pompe, vane, conducte, motoare, factorul timp.

Evaluarea de siguranţă ar trebui să fie o parte integranta a planificării şi

proiecarii astfel încât, prelucrarile să devina o alternativa de încredere a costurilor,

pentru ca proiectul să fie pus efectiv în aplicare. Tot pentru o mai buna siguranţă,

pot fi luate în considerare pentru mai multe pompe doua surse independente de

alimentare cu energie electrică, iar dacă există aceste surse, se poate cerceta şi

determina, din punct de vedere istoric, atât numarul întreruperilor curentului cât şi

intervalul de timp aferent.

21

22