Ponpa zentrifugoaren kalkulua Xurgapen Geometrikoko Igogailua Hg: formulak, prozedurak, kasuak eta hutsuneak saihesteko gida

a-ren Hg xurgapen-altxamendu geometrikoaren kalkuluaponpa zentrifugoaponpa instalazioaren diseinuan oinarrizko prozedura da. Zuzenean zehazten du kavitazioa gertatuko den ala ez, ponpak ura modu egonkorrean atera dezakeen ala ez eta denbora luzez eraginkortasunez funtziona dezakeen. Akats asko, hala nola, ur-irteera nahikoa ez izatea, zarata eta bibrazio handiak, bulkadaren kalteak eta ekipamenduaren maiz akatsak, funtsean, xurgapen-igoera geometrikoaren Hg-ren kalkulu okerretatik edo instalazio-altuera gehiegizkoetatik datoz.

I. Zer daPonpa zentrifugoaXurgapen Igogailu geometrikoa Hg?

Ponpa zentrifugo baten xurgapen-altxatze geometrikoa Hg-k ponparen bulkatzailearen erdiko lerroaren eta xurgapen deposituaren azalera likidoaren arteko altuera bertikala adierazten du, metrotan (m) neurtuta. Ponparen xurgatze-ahalmena epaitzeko eta cavitation saihesteko oinarrizko kontrol-parametro gisa balio du.

Industria-instalazio orokorraren irizpideak:

• Hg ＞ 0: ponpa gainazal likidoaren gainean instalatzen da, xurgatze-igogailuaren instalazioa deritzona, industria-eszenatokietan gehien erabiltzen den instalazio-metodoa.
• Hg ＜ 0: ponpa gainazal likidoaren azpian instalatzen da, urpeko xurgatze-instalazio gisa ezagutzen dena, eta horrek airea irensteko arriskua ezabatzen du eta kavitazioaren aurkako egonkortasun optimoa eskaintzen du.
• Gehiegizko Hg: Benetako instalazioaren altuerak kalkulatutako balio baimendua gainditzen badu, kavitazioa, fluxu-etenaldia, ur-irteera ezegonkorra, bultzadorearen kaltea eta beste akats batzuk gertatuko dira ezinbestean.

Laburbilduz, Hg ezin da arbitrarioki ezarri instalazio dimentsio gisa. Kalkulu zehatzaren eta lan-baldintzen zuzenketaren bidez atera behar da, ponparen funtzionamendu seguru, epe luzerako eta egonkorra izateko derrigorrezko indize gisa jokatuz.

II. Oinarrizko Oinarrizko Kontzeptuak: Onartutako Xurgapen Igogailu Hs eta Xurgapen Buru Positibo Garbia Δh

Ponparen Hg-aren kalkulua ponpen fabrikatzaileek neurtutako bi parametro nagusitan oinarritzen da, hauek ere hasiberrientzako kontzeptu nahasgarrienak dira.

1. Onartutako Xurgatze Igogailu Hs

Onartutako Hs xurgatze-altxatzeak ponparen sarrerako presioan p₁ onar daitekeen huts-gradu maximoari egiten dio erreferentzia, ponpa zentrifugoaren likidoaren xurgapen-ahalmena zuzenean islatzen duena.

Funtsezko araua: Hs-en balioa ez da kalkulu teorikoetatik lortzen; ponpa-fabrikatzaileek esperimentalki neurtzen dute eta ponpa-katalogoetan eta izen-plaketan agertzen da ingeniaritza-langileek erreferentzia izan dezaten.

Fabrikatzaileek zehaztutako proba-baldintza estandarrak: Hs balio estandarra 20 °C-ko ur garbirako kalibratuta dago 1,013 × 10⁵ Pa-ko presio atmosferiko estandarrean. Behin tokiko altitudea, uraren tenperatura edo garraiatutako medioa aldatzen denean, lan-baldintzen bihurketa egin behar da. Katalogoko parametroak zuzenean aplikatzeak kalkulu akats larriak ekarriko ditu.

2. Xurgapen Buru positiboa Δh (NPSHr)

Δh xurgapen-buru positibo garbia, beharrezkoa den NPSHr xurgapen-buru positibo garbia ere deitzen zaio, gehienbat olio-ponpen eta doitasun handiko industria-ponpen instalazioen altuera kalkulatzeko erabiltzen da. Ponparen likidoa xurgatzeko baimendutako huts-gradua adierazten du, hau da, ponparen instalazio-altuera onargarria, metro-unitatearekin.

Hs parametroekin bat etorriz, katalogoetan zerrendatutako NPSHr-a 20 °C-ko ur garbiarekin probatzen da medio gisa. Olioa, likido kimikoak eta bestelako euskarri berezi batzuk garraiatzeko zuzenketa bereizia behar da.

Xurgatze-igoeraren estimazio formula sinplifikatua tokiko ingeniaritza erabiltzeko:

Xurgatze Igogailua = Presio atmosferikoko ur-zutabe estandarra (10,33 m) − Beharrezko NPSHr Δh − Segurtasun-marjina (0,5 m)

Presio atmosferiko estandarrak 10,33 metroko hutseko hodiaren altuera onartzen du. 0,5 metroko segurtasun-marjina oso onartutako industria estandarra da, lan-baldintza aldakorren ondorioz sortutako berehalako kabizioa saihesteko.

III. Ponpa zentrifugorako Xurgapen Igogailu geometrikorako kalkulu-formula multzo osoa Hg

Lekuko ingeniaritzarako, formulak kalkulu-formula zehatzetan eta kalkulu-formula bizkorretan banatzen dira ekipamendu motan eta kalkulu-eszenatokietan oinarrituta, ur garbi-ponpa, olio-ponpa eta ponpa kimiko guztietarako aplikagarriak.

1. Kalkulu zehatzaren formula orokorra

Hg = (Pa − Pv) / ρg − NPSHr − hw

Formula hau ponpa zentrifugo gehienentzako kalkulu zehatzetarako aplikatzen da eta diseinu institutuentzat eta eraikuntza taldeentzat hobetsitako formula da.

2. Onartutako Xurgatze Igogailuan oinarritutako formula arrunta

Hg = Hs1 − hw

Hs1-k benetako lan-baldintzetarako zuzendutako xurgatze-altxaketa onartzen du; hw-k xurgatze-hodiaren guztizko buru-galera adierazten du. Formula hau zuzenean aplika daiteke abiadura-burua arbuiagarria denean.

3. Xurgapen Igogailuaren Estimazio Formula Azkarra

Hg = 10,33 − Δh − 0,5

Egokia da tokian tokiko egiaztapen azkarrerako, ekipoen ikuskapenerako eta denboraren eraginkortasunerako aurretiazko eskema diseinatzeko.

Parametroen definizioak:

• Hg: ponpa zentrifugoaren xurgatze-altxatze geometriko onargarria (m). Ekipamenduaren benetako instalazio-altuera balio hori baino txikiagoa izan behar da.
• Pa: tokiko presio atmosferikoa (Pa); Lan-baldintza estandarraren balioa 101325 Pa da (10,33 m-ko ur-zutabea).
• Pv: garraiatutako medioaren lurrun-presioa uneko tenperaturan (Pa). Uraren tenperatura handiagoak lurrun-presioa handiagoa eta Hg onargarria txikiagoa dakar.
• ρ: garraiatutako medioaren dentsitatea (kg/m³); Ur garbiaren balio lehenetsia 1000 kg/m³ da.
• g: Grabitazio-azelerazioa, 9,81 m/s²-tan finkatua.
• NPSHr/Δh: ponparen xurgapen-buru positibo garbia (m), ponparen fabrikatzaileen katalogoetako berezko parametroa.
• hw: Xurgapen-hodiaren guztizko buru-galera (m), marruskadura-galera, ukondoen, balbulen eta iragazkien galerak barne.
• Hs, Hs1: Jatorrizko katalogoko onargarria den xurgatze-altxatzea eta lan-egoeran zuzendutako onarpen-jasogailua (m).

IV. Lan-baldintza ez-ohikoetan Hs parametroetarako bihurketa-metodoa

Fabrikatzaileek emandako katalogoko Hs balioak 20 °C-ko ur garbiari soilik aplikatzen zaizkio presio atmosferiko estandarrean. Bihurketa derrigorrezkoa da tokiko lan-baldintzak desberdinak direnean, ingeniaritzako langileen %90ak akatsak egiten dituen lotura.

1. Ur garbia lan-baldintza ezberdinekin garraiatzea (altuera eta uraren tenperaturaren aldaketak)

Hs1 = Hs + Ha − 10,33 − Hv + 0,24

• Ha: Tokiko presio atmosferikoa ur-zutabearen altuera baliokidera bihurtuta (m)
• Hv: likidoaren lurrun-presio asea benetako tenperaturan, ur-zutabearen altuera baliokidera bihurtuta (m)
• 10.33: Presio atmosferikoko ur-zutabearen altuera estandarra
• 0,24: lurrun-presioa ur zutabearen altuera 20 °C ur garbia

2. Olioa, produktu kimikoak eta beste likido berezi batzuk garraiatzea

Bi urratseko bihurketa beharrezkoa da:

1. urratsa: zuzendu katalogoko Hs balioa goiko ur garbiaren formularekin Hs1 lortzeko.

2. urratsa: Egin bigarren mailako zuzenketa Hs1-en euskarri bereziaren dentsitatea, biskositatea eta lurruntze-ezaugarrietan oinarrituta, ertainarekin bat datorren xurgatze-altxamendu onargarria lortzeko, eta ondoren ordezkatu emaitza Hg kalkulu-formulan, kalkulu-desbideraketak eragindako ekipoen akatsak saihesteko.

V. Eszenatoki anitzeko kalkulu kasu praktikoak

1. kasua: NPSHr bidez xurgatze-altxatzearen estimazioa sinplifikatua

Emandako baldintzak: beharrezkoa da ponpa zentrifugo baten NPSHr Δh = 4,0 m, bitartekoa ur garbia da lan-baldintza estandarretan.

Kalkulu-prozesua:

Xurgapen-jasotzea = 10,33 − 4,0 − 0,5 = 5,83 m

Ondorioa: ponpa honen instalazio seguruaren altuera 5,83 m baino txikiagoa izan behar da.

2. kasua: kalkulu zehatza lan-baldintza bikoitzetarako (tenperatura giroko ura eta tenperatura altuko ura)

Emandako baldintzak: Katalogoko xurgatze-altxamendu onargarria Hs = 5,7 m, xurgapen-hodiaren erresistentzia totala hw = 1,5 mH₂O, tokiko presio atmosferikoa = 9,81×10⁴ Pa, abiadura-burua baztertu. Kalkulatu 20 °C-ko ur garbirako eta 80 °C-ko ur berorako zurgatze-altxamendu geometriko onargarria.

1. lan-baldintza: 20 °C-ko ur garbia garraiatzea

Tokiko presio atmosferikoa fabrikatzailearen proba-baldintza estandarretik gertu dago, beraz, ez da Hs zuzenketarik behar.

Hg = Hs − hw = 5,7 − 1,5 = 4,2 m

Ondorioa: 20 °C-ko ur garbirako, ponparen instalazioaren altuera ez da 4,2 m baino gehiagokoa izan behar seguru funtzionatzeko.

2. lan-baldintza: 80 °C-ko ur beroa garraiatzea

Hs zuzenketa derrigorrezkoa da tenperatura altuko uretarako. Bilaketa-taularen datuak: 80°C-ko uraren lurrun-presioa saturatua = 47,4 kPa, dagokion Hv = 4,83 mH₂O; tokiko presio atmosferikoa Ha ≈ 10 mH₂O.

Hs1 = 5,7 + 10 − 10,33 − 4,83 + 0,24 = 0,78 m

Ordeztu Hs1 zuzendutako instalazioaren altuera kalkulatzeko:

Hg = Hs1 − hw = 0,78 − 1,5 = −0,72 m

Ondorio nagusia: Hg balio negatiboak esan nahi du xurgatze-igogailuaren instalazioa debekatuta dagoela tenperatura altuko lan-baldintza honetan; urpean xurgatzeko instalazioa derrigorrezkoa da. Ponpa-gorputzak deposituaren likido-azaleratik 0,72 m-ra gutxienez egon behar du, bestela kavitazio larria eta xurgapena galtzea gertatuko da.

VI. Ponpa zentrifugoari eragiten dioten oinarrizko faktoreak Xurgapen-jasotze geometrikoa Hg

Oinarrizko faktore hauek menderatzeak instalazio-eskemak azkar optimizatzen ditu eta kabitazio-akatsen jatorriaren kausa prebenitzen du:

1. Altuera: altitude handiagoa presio atmosferiko baxuagoari eta Ha balio txikiagoari dagokio, eta ondorioz, Hs1 zuzendu txikiagoa eta Hg onargarria nabarmen murrizten da. Altuera handietan instalatutako ponpek instalazio-altuera jaitsi edo urpean xurgatze-diseinua behar dute.
2. Tenperatura ertaina: tenperatura likido handiagoak Hv lurrun saturatuaren presioa handitzen du, Hg onargarria nabarmen murriztuz. Tenperatura altuko ura, oro har, ez da bateraezina xurgatze-igogailuaren instalazioarekin.
3. Hodiaren buru-galera: xurgatze-hodi luzeagoak, hodien diametro txikiagoak eta ukondo, balbula eta iragazki gehiagok ur-galera handiagoa eta Hg eskuragarri txikiagoa dakar.
4. Ponparen berezko errendimendua: behar den NPSHr txikiagoak eta katalogo handiagoak Hs balioak kavitazioaren aurkako errendimendu handiagoa eta instalazio altuera onargarria eskaintzen dute.

VII. Ohiko kalkulu okerrak eta instalazioaren hutsuneak

Jatorrizko katalogoko Hs eta NPSHr parametroak zuzenean erabiltzea altitudea eta uraren tenperatura zuzendu gabe, kalkulu-emaitzak guztiz desitxuratuta.

Xurgatze-hodiaren buru-galera alde batera utzita, kalkulu teorikoetan soilik oinarrituz, instalazioaren benetako altuera eta ponparen kabitationa gehiegizko ondorioz.

Ez dago segurtasun-marjina erreserbatuta, kalkulatutako muga-balioan instalatzea. Kavitazioa hoditeria eskalatzean edo lan-baldintzen gorabeheraren ondoren gertatzen da.

Tenperatura handiko komunikabideetarako eta altuera handiko aplikazioetarako behartutako xurgatze-igogailuaren instalazioa, Hg balio negatiboek adierazten duten xurgapen-eskakizuna alde batera utzita.

Ur garbiaren formulak olio eta medio kimikoetan zuzenean aplikatzea bigarren mailako ertainen zuzenketarik gabe.

VIII. Maiz egiten diren galderak

Q1: Zer adierazten du Hg-ren xurgatze-altxatze geometriko ponpa zentrifugo negatiboak?

Hg negatiboak esan nahi du ponpak ezin duela likidoa atera xurgagailuaren instalazioaren bidez. Urez gainezka dagoen xurgatze-diseinua behar da, ponparen sarrerako erdiko lerroa xurgatze-tanga likidoaren gainazalaren azpian kokatuta, airea irensteko eta cavitation-arriskuak guztiz ezabatzeko. Diseinu hau oso erabilia da tenperatura altuko uretarako, likido kimikoen garraiorako eta altuera handiko aplikazioetarako.

2.G.: Zergatik ezin dira katalogo Hs parametroak zuzenean aplikatu gunean?

Katalogoko Hs balioak 20 °C-ko ur garbirako soilik kalibratutako datu esperimentalak dira, presio atmosferiko estandarrean. Gunearen altueran, uraren tenperaturan edo garraiatutako medioen edozein aldakuntzak lurrun likidoaren presioa eta presio atmosferikoa aldatzen ditu, eta lan-baldintzen bihurketa eskatzen du Hak kalkuluetarako erabili aurretik.

3.G.: Zein da NPSHr-ren eta xurgatze-jasotze geometrikoaren arteko erlazioa?

Beharrezko NPSHr Δh handiagoa kavitazioaren aurkako errendimendu ahulagoa eta instalazio altuera onargarria txikiagoa da. NPSHr txikiagoak likidoen xurgatze ahalmen hobea eta instalazio-altuera handiagoa eskaintzen du.

4.G.: Zergatik da derrigorrezkoa 0,5 m-ko segurtasun-marjina ponparen kalkuluetan?

Lekuko ziurgabetasunak uraren tenperaturaren gorabeherak, kanalizazioaren eskalatzea, emariaren aldakuntzak eta presio-desbideratzeak dira. Erreserbatutako 0,5 m-ko segurtasun-marjina batek berehalako kabizioa eragozten du eta epe luzerako ekipoen funtzionamendu egonkorra bermatzen du.

IX. Laburpena

Hg ponpa zentrifugoaren xurgapen-altxamendu geometrikoaren kalkulua bi oinarrizko parametroetan zentratzen da: onargarria den xurgapen-altxaera Hs eta beharrezkoa den NPSHr Δh. Estimazio azkarrak lan-baldintza estandarretan funtzionatzen du, eta uraren tenperatura, altitudea eta ertaina zuzentzea nahitaezkoa da estandarrik gabeko eszenatokietarako. Hg-ren balio positiboak edo negatiboak zuzenean zehazten du xurgatze-igogailua edo urpeko xurgatze-instalazioa onartzen den, ponparen kabizioa, zarata anormala, ur-irteera nahikoa eza eta bultzadorearen kalteak saihesteko gako gisa balio duena. Ingeniaritza aplikazioetarako, zuzendu gabeko katalogoko parametroak zuzenean erabiltzea eta muga teorikoko balioan instalatzea guztiz debekatuta dago. Lekuko lan-baldintzen zuzenketarekin eta segurtasun-marjina gordearekin kalkulu zehatza behar da ponparen funtzionamendu eraginkorra, egonkorra eta epe luzerako bermatzeko.