Alcatuirea si functionarea instalatiei de hidrofor

Alcatuirea si functionarea instalatiei de hidrofor

Instalatia de hidrofor se compune din urmatoarele elemente:

rezervorul-tampon care poate fi inchis, aflat sub presiunea unei perne de aer comprimat sau deschis adica pus in legatura cu atmosfera printr-o conducta de aerisire . De regula, in instalatiile de hidrofor se utilizeaza rezervoare-tampon deschise, care sunt alimentate cu apa din conducta publica prin conducta de bransament. Alimentarea cu apa a rezervorului-tampon deschis se face prin intermediul unor robinete cu plutitor(cel putin 2, pentru siguranta in exploatare) montate la un distribuitor comun care este alimentat cu apa din conducta de bransament. Robinetele cu plutitor asigura mentinerea practice constanta a nivelului apei in rezervorul-tampon deschis;

pompele pentru ridicarea presiunii apei, care aspira apa din rezervorul tampon deschis si o refuleaza in instalatia interioara la punctele de consum prin intermediul recipientului de hidrofor. Pe conducta de refulare a pompei se monteaza o clapeta de retinere, care are rolul de a impidica intoarcerea apei din hidrofor spre pompa, in perioadele cind pompa nu functioneaza;

recipientul de hidrofor in care apa refulata de pompa este mentinuta la nivelul de presiune creat de pompa de catre aerul comprimat aflat deasupra apei. Recipientul de hidrofor este prevazut cu racordurile de intrare si de iesire a apei; cu racordul pentru intrarea aerului comprimat si pentru montarea supapei de siguranta, cu racordurile pentru armaturile indicatorului cu sticla de nivel (la care se poate urmari vizual variatia nivelului apei din hidrofor), cu racordul pentru montarea manometrului necesar pentru citirea presiunii din interiorul recipientului si cu racordul pentru golirea apei din recipient. De asemenea, recipientul de hidrofor este construit cu o gaura de vizitare necesara in exploatare pentru curatirea rezervorului la interior, care este acoperita cu un capac prevazut cu flanse cu garnitura asamblate prin suruburi. Hidroforul este sustinut de trei picioare din stuturi de teava sudate pe fundalul elipsoidal al acestuia;

compresorul de aer care serveste pentru crearea pernei de aer comprimat din recipientul de hidrofor. Compresorul de aer este pus in functiune la pornirea instalatiei de hidrofor cind se creeaza perna de aer comprimat si in timpul exploatarii instalatiei, cind este necesara completarea pernei de aer comprimat. Pierderea de aer comprimat se poate datora fie sapaturilor prin neetanseitatile imbinarilor conductelor, fie dezvoltarii unei cantitati oarecare de apa. Pe conducta de refulare a aerului comprimat, la iesirea din compressor, se monteaza o clapeta de resatinere care are rolul de a impiedica intoarcerea si evacuarea aerului din hidrofor prin compresor in exterior;

instalatia de automatizare pentru pornirea si oprirea automata a pompei, compusa dintr-un presostat cu contacte electrice, care comanda actionarea motorului electric de antrenare a pompei, circuilete electrice si automatul de pornire-oprire a motorului electric al pompei;

armaturile de inchidere (vane, robinete), de siguranta (ventil de siguranta montat pe recipientul de hidrofor) care au rolul de a asigura instalatia contra suprapresiunilor (fata de presiunea de regim) accidentale;

reteaua de conducte care face legatura intre rezervorul-tampon, pompe, hidrofor si condutele de distributie a apei;

distribuitor pentru apa (cand este cazul) in care patrunde apa refulata de pompa si din care apa este distribuita prin reteaua de conducte spre consumatori;

distribuitor pentru aer comprimat, care se prevede atunci cand se monteaza in parallel mai multe recipiente de hidrofor, care sunt alimentate cu aer comprimat prin conducte separate ce pornesc din acelasi distribuitor alimentat cu aer comprimat de compressor.

Toate elmentele componentale ale instalatiei de hidrofor se grupeaza intr-o incapere (cladire) independenta numita statie de hidrofor.

Instalatia de hidrofor functioneaza in felul urmator:

pompa aspira apa din rezervorul-tampon deschis, ii ridica presiunea si o refuleaza in recipientul de hidrofor de unde este evacuata apoi in instalatie spre punctele de consum;

din cauza ca punctele de consum al apei din cladiri nu au o functionare simultana(consumul de apa fiind neuniform in timp), debitul de apa consumata in instalatie G_c este mai mic decit debitul pompei G_p : G_c<G_p, astefel ca, in recipientul de hidrofor se va acumula treptat diferenta ΔG=G_P−G_c intre debitul pompei si debitul consumat de instalatie;

pe masura ce se acumuleaza apa in hidrofor, nivelul apei creste, astfel ca perna de aer de deasupra apei va fi comprimata; la atingerea unui anumit nivel maxim al apei in hidrofor (urmarit vizual pe sticla de nivel), aerul comprimat ajuge la o presiune maxima numita presiune de oprire a pompei, care este controlata si sesizata de presostatul cu contacte electrice care va comanda oprirea pompei prin intremediul automatului de actionare a motorului electric al pompei;

din momentul opririi  pompei, intregul debit de apa G_c necesar la punctele de consum din instalatie este asigurat din rezerva de apa acumulata in hidrofor, rezerva numita volum util; pe masura ce consumul de apa din instalatie creste, volumul util scade, iar perna de aer comprimat de deasupra apei se destinde;

la atingerea nivelului minim al apei in  hidrofor (urmarit visual pe sticla de nivel), aerul comprimat s-a deschis pina la o presiune minima numita presiune de pornire a pompei, controlata si sesizata de acelasi presotat cu contacte electrice, care va comanda pornirea pompei prin intermediul automatului de actionare ce va inchide circuitul electric de actionare a motorului electric al pompei. Din acest moment, pompa va aspira apa din rezervorul tampon deschis, ii va ridica presiunea si o va refula prin hidrofor spre instaltie; din debitul pompei, G_p, o parte si anume G_c se va consuma in instaltie, iar diferenta ΔG=G_p−G_c se va acumula treptat in hidrofor refacind volumul util. In continuare, functionarea instalatiei de hidrofor se repeta ca mai sus.

Daca in anumite perioade, presiunea apei din conducta publica in punctul de racord devine egala cu sarcina hidrodinamica necesara in instalatia interioara, atunci alimentarea cu apa a instalatiei interioare se poare face direct, printr-o conducta de ocolire a instalatiei de hidrofor, apa trecand din conducta de bransament prin conducta de ocolire in instalatia interioara spre punctele de consum. Pentru a evita intoarcerea apei din instalatia interioara prin conducta de ocolire spre conducta publica, in perioadele cand presiunea apei din conducta publica scade, pe conducta de ocolire se monteaza o clapeta de retinere care permite circulatia apei numai intr-un singur sens.

Din analiza functionarii instalatiei de hidrofor trebuie retinute urmatoarele:

in instalatia de hidrofor presiunea apei este ridicata de pompa;

aerul comprimat are rolul de a mentine volumul de apa acumulat in hidrofor sub presiunea creata de pompa, pe intervalul de timp cat pompa nu functioneaza;

pompa are o functionare ciclica, perioada unui ciclu fiind egala cu intervalul de timp intre doua porniri (sau doua opriri) successive ale pompei.

Perioda unui ciclu de functionare a pompei se compune din doua intervale de timp si anume: timpul de functionare a pompei, cand se face volumul util de apa din hodrofor si timpul de nefunctionare a pompei, cand se consuma volumul util de apa din hidrofor. Invesul peroiadei anui ciclu de functionare a pompei este frecventa n si este egala cu numarul de porniri (sau opriri) pe ora ale pompei (n=12…15 porniri/ora).

Spre deosebire de instalatiile de pompare fara recipienti de hidrofor, in instalatiile de hidrofor, pompa functioneaza intre doua inaltimi de pompare si anume: inaltimea de ompare in momentul pornirii pompei, notata cu Hpp, in m H₂O si inaltimea de pompare in momentul opririi pompei, notata cu Hpo, in m H₂O, care se determina cu relatiile:

1H_pp = H_p+H_gp+ h_rp - H_a  [m H₂O]

2H_po = H_p+H_go+ h_ro - H_a  [m H₂O]in care:

Hp – este presiunea (in m H₂O) din recipientul de hidrofor in momentul pornirii pompei; aceasta presiune trebuie sa fie mai mare sau cel putin egasa cu presiunea necesara Hnec in instalatia interioara de alimentare cu apa, Hp≥Hnec;

Ho – presiunea (in m H₂O) din recipientul de hidrofor in momentul opririi pompei;

Hgp, Hgo – inaltimile geodezice de pompare la pornirea, respectiv oprirea pompei, in m H₂O, calculat ca diferente de nivel intre nivelurile apei din recipientul de hidrofor in momentul pornirii, respectiv opririi pompei si nivelul apei din rezervorul tampon deschis;

hrp, hro – pierderile totale de sarcina (liniare si locale) pe conducta de pompare cuprinsa intre rezervorul tampon si recipientul de hidrofor, calculate la debitul de pornire, respectiv, de oprire a pompei, in m H₂O;

Ha – presiunea, in m H₂O din tezervorul tampon din care aspira pompa in rezervorul tampon deschis: Ha=Hatm=0  m H₂O.

Pompa se alege din catalog cunoscand debitul G [m³/s] si inaltimile de pomapre necesare Hpp si Hpo date de relatiile de mai sus.

In instalatia de hidrofor functioneaza de regula o singura pompa, dar se monteaza doua pompe identice in paralel din care una este activa si cealalta de rezerva in caz de avarie a pompei in functionare, pentru a asigura alimentarea continua cu apa la presiunea necesara a tuturor consumatorilor.

Recipientii de hidrofor sunt standardizati din punct de vedere constructiv si se aleg din catalogul Intreprinderii ICMA Bucuresti care ii executa.

Cand sunt necesari doi sau mai multi recipienti de hidrofor se aleg toti la capacitati (volume) egale.

Compresorul de aer pentru instalatia de hidrofor se alege in asa fel incat presiunea initiala Hi sa fie realizata in 2-3 ore, iar presiunea compresorului de aer He trebuie sa fie mai mare sau cel putin egala cu inaltimea de pompare in momentul opririi pompei Hpo, pentru a putea intriduce aer sub presiune fara a fi nevoie sa se goleasca apa din recipientul de hidrofor (He≥Hpo). Compresorul de aer se alege din catalogul uzinei producatoare Intreprinderea 'Timpuri Noi' Bucuresti, pentru presiuni maxime ale aerului comprimat pana la 6 bar (≈60 m H₂O).