Princípio de funcionamento e estrutura de uma estação de bombeamento típica de abastecimento de água

Acredite, é possível equipar uma casa particular com um nível de conforto tão elevado que viver nela se torna muito mais conveniente do que em um apartamento na cidade. De qualquer forma, a canalização pode ser usada com a mesma comodidade. Da mesma forma, para obter água, basta abrir a torneira, o que ainda não é muito compatível com a infraestrutura suburbana, concorda?

E isso não é um sonho 'cor-de-rosa'. Para realizar essa ideia, basta incluir uma estação de bombeamento no esquema de abastecimento de água. Ela fará por você uma quantidade enorme de trabalho físico pesado. No entanto, para uma instalação e operação corretas, é necessário conhecer bem o dispositivo do equipamento.

Oferecemos a você informações valiosas sobre as especificidades do uso dessa tecnologia. Nosso artigo ajudará a entender o princípio de funcionamento da estação de bombeamento e apresentará as regras de instalação. As informações apresentadas são complementadas com diagramas extremamente claros, seleções de fotos e guias em vídeo.

Dispositivo da estação de abastecimento de água

Para organizar o abastecimento de água em uma casa particular, as lojas oferecem estações de bombeamento na forma de um bloco compacto composto por um tanque hidráulico, uma unidade de automação e uma eletrobomba. Também é possível montar essa instalação de abastecimento de água a partir de peças e equipamentos separados.

Ambas as opções são aceitáveis, mas é melhor escolher um conjunto pronto com garantia do fabricante. Isso sai mais barato e é mais prático na manutenção futura.

Principais componentes de trabalho

Em termos de dispositivo, uma estação de bombeamento de água montada em fábrica difere de uma bomba de superfície por possuir um sistema de controle baseado nos valores de pressão.

Os seguintes componentes funcionais fazem parte:

1. Eletrobomba de superfície.
2. Acumulador hidráulico com bocal e “pêra” interna de borracha.
3. Manômetro.
4. Relé de pressão.
5. Acessórios de conexão.

Para a captação de água, conecta-se a ela um tubo de sucção com válvula de retenção e filtro de malha. E ao orifício de saída da instalação, conecta-se a tubulação principal que transporta o líquido bombeado para os pontos de consumo. Além disso, se a estação tiver filtro e válvula embutidos, a mangueira de sucção não precisa ser complementada com eles.

A estação de bombeamento é um conjunto de equipamentos que inclui tanque hidráulico, relé de pressão, manômetro e a própria bomba elétrica de superfície. Se houver possibilidade de o equipamento operar em condição de “funcionamento a seco”, recomenda-se comprar bombas automáticas equipadas com controlador de fluxo e bloco de automação (+).

O tanque hidráulico de membrana, juntamente com a bomba centrífuga, é capaz de manter uma pressão de 1,5 atmosferas na tubulação de água do chalé. Isso é suficiente para o funcionamento estável de todos os eletrodomésticos instalados em casas particulares. Além disso, a maioria dos modelos de acumuladores hidráulicos é projetada para 4,5 atmosferas de pressão máxima possível, o que é mais do que suficiente até mesmo para um chalé de dois ou três andares.

A estação automática é compacta e não requer uma base de concreto pesada para o equipamento. Seu maior elemento é o tanque de acumulação de água. No entanto, para sua instalação é necessário um ambiente separado devido ao ruído gerado durante a operação. Na maioria das vezes, toda a instalação é montada no primeiro andar ou no porão, onde é mais conveniente operá-la e fazer a manutenção.

Quanto maior a capacidade do tanque do acumulador hidráulico, menos frequente o motor da bomba precisará ser ligado e menor será seu desgaste (+).

Uma solução um pouco cara, mas bastante razoável, para a colocação de equipamentos pode ser um caixão, no qual pode ser localizado todo o complexo de unidades, ou a bomba com automação sem tanque hidráulico, instalado na casa. A opção econômica para localização da estação na dacha pressupõe a construção de um pavilhão separado, protegendo a unidade das condições atmosféricas adversas.

Funcionamento e características da unidade de controle

A tarefa da automação que controla a estação de bombeamento inclui monitorar a pressão no sistema e ligar/desligar o motor da bomba hidráulica conforme necessário. Para isso, a unidade de controle inclui um manômetro e um relé. O primeiro monitora a pressão atual, e o segundo controla a bomba.

Os principais elementos do relé são duas molas. A maior está ajustada para fechar o circuito na pressão mais baixa do tanque de membrana, quando há pouca água nele. E a menor controla a pressão máxima, abrindo o circuito quando esta é atingida.

O relé de pressão liga automaticamente a bomba da estação quando a pressão cai para 1,4 bar, por exemplo, e a desliga quando atinge o valor máximo indicado pelo fabricante. Não é recomendável alterar as configurações de fábrica do relé, pois elas são dimensionadas para a capacidade das válvulas de fechamento.

Ao comprar uma estação de bombeamento para operar em circuitos com possibilidade de funcionamento temporário sem água, é necessário prestar atenção à presença de um dispositivo controlador de fluxo.

Ele destina-se a proteger o motor contra superaquecimento na ausência de água na captação. Nessas unidades, a unidade de controle não é orientada pelos valores limites de pressão, mas sim pela diminuição do fluxo.

Em como escolher corretamente uma estação de bombeamento para a organização de um terreno de dacha, o artigo que oferecemos ajudará a entender. Além de valiosas recomendações para compradores de equipamentos, ele apresenta uma classificação das melhores ofertas no mercado nacional.

Interação da bomba com o acumulador hidráulico

A capacidade do tanque de membrana é escolhida considerando o volume de consumo de água. Para um casal, uma opção de 25 a 40 litros é suficiente, mas para uma família com várias pessoas, será necessário escolher um dispositivo a partir de 100 litros.

Tanques abaixo de 15 litros são recomendados apenas para uso sazonal em casas de campo. Devido ao constante bombeamento de água, a membrana neles se desgasta rapidamente.

No tanque hidráulico, no estado inicial, o ar é introduzido através do nipple (válvula de ar), criando uma pressão de 1,5 atm. Durante a operação, a água é bombeada sob pressão para a membrana, comprimindo a “reserva” de ar. Quando a torneira é aberta, o ar comprimido empurra a água.

Acredita-se que quanto maior a capacidade, mais tempo durará o equipamento de bombeamento, pois o número de ciclos de ligar/desligar diminuirá. No entanto, um tanque de grande capacidade custa bastante caro.

De acordo com as regras, o tanque hidráulico é selecionado com base em cálculos, considerando os valores de pressão de ligar e desligar indicados pelo fabricante, e a vazão real de água com pontos de captação simultaneamente abertos.

A reserva de líquido no tanque hidráulico geralmente representa cerca de um terço do volume total do tanque. Todo o espaço restante é destinado ao ar comprimido, necessário para manter uma pressão constante de água nas tubulações.

Se o hidroacumulador é incorporado ao sistema de abastecimento de água para minimizar os riscos relacionados a golpes de aríete, então o tanque pode ser de tamanho pequeno. Nesse caso, o que importa não é o volume do tanque, mas a presença da membrana e do ar atrás dela. São eles que, em caso de necessidade, absorverão o impacto, suavizando suas consequências.

A vazão da bomba deve corresponder ao volume do tanque de membrana (para capacidade de 20–25 litros, recomenda-se uma hidrobomba de 1,5 m³/h, para 50 litros – 2,5 m³/h, e para um reservatório de 100 litros – no mínimo 5 m³/h)

A estação de bombeamento automática funciona em dois ciclos:

1. Primeiro, a água é bombeada pela bomba do ponto de captação para o hidroacumulador, criando nele uma pressão excessiva de ar.
2. Ao abrir a torneira em casa, o tanque de membrana se esvazia, e então a automação reinicia o equipamento de bombeamento.

O dispositivo do hidroacumulador para uma estação de bombeamento de abastecimento de água é extremamente simples. Ele consiste em um corpo metálico e uma membrana selada que divide todo o espaço interno em duas partes. Na primeira, há ar, e na segunda, a água é bombeada.

A bomba bombeia o líquido para o tanque de membrana apenas quando a pressão no sistema cai para valores em torno de 1,5 atm; ao atingir o valor máximo predefinido de pressão, a estação desliga (+)

Depois de encher o acumulador hidráulico, o relé desliga a bomba. Abrir a torneira do lavatório faz com que a água, empurrada pela pressão do ar na membrana, comece a fluir gradualmente para o sistema de abastecimento. Em algum momento, o tanque esvazia a tal ponto que a pressão diminui. Em seguida, a bomba liga novamente, reiniciando o ciclo de funcionamento da estação de bombeamento.

Com o tanque vazio, a divisória da membrana se comprime e se pressiona contra o flange do tubo de entrada. Após ligar a hidrobomba, a membrana se expande pela pressão da água, comprimindo a parte de ar e aumentando a pressão do ar. É essa interação gás-líquido através da barreira variável que está no princípio de funcionamento do tanque de membrana da estação de bombeamento.

Critérios de seleção do equipamento

As estações de bombeamento de configuração de fábrica vêm com uma hidrobomba de superfície, muitas vezes com ejetor interno ou externo. No entanto, os acumuladores hidráulicos também podem ser usados com equipamentos de bombeamento submersível, mas recebem um termo técnico um pouco diferente: 'sistema de bombeamento'.

No caso de trabalho em conjunto com uma estação, os tanques de membrana podem ter volume menor do que os hidrotanques para sistemas com bombas submersíveis. Isso ocorre porque as unidades de bombeamento submersíveis têm um número permitido de ligações/desligamentos por hora menor do que as bombas de superfície.

As estações de bombeamento, totalmente preparadas para funcionamento na fábrica, precisam apenas ser conectadas às tubulações correspondentes e à alimentação elétrica (+).

Bombas de superfície que possuem ejetor interno têm sérias limitações quanto à profundidade de captação de água. Elas conseguem elevar água apenas de 7 a 8 metros. No entanto, produzem uma pressão de água potente na saída, com coluna de água de 40 a 60 metros (4 a 6 bar).

O ejetor interno não tem problemas com bolsas de ar. Ele primeiramente bombeia ar sem consequências negativas para si, e depois começa a injetar a própria água do poço no sistema.

A principal desvantagem das estações com ejetor interno é o alto nível de ruído durante a operação. Se esses modelos de equipamentos de bombeamento para abastecimento de água autônomo forem planejados para instalação em uma casa particular, recomenda-se fazê-lo apenas em salas auxiliares com boa isolação acústica.

O uso de ejetor externo permite captar água de profundidades de até 50 metros. Essas bombas são mais econômicas, mas têm baixa eficiência (não mais que 40%). Porém, elas emitem muito menos ruído do que as similares com ejetor embutido.

A escolha do tipo de conjunto de bombeamento para a estação depende das características qualitativas do meio a ser bombeado:

Determinação do local para a estação de abastecimento de água

Ao escolher a localização para a estação de bombeamento, é necessário levar em conta as características da hidrobomba. Cada dez metros de tubulação horizontal entre a fonte de água e a bomba reduzem sua capacidade de sucção em 1 metro.

Se houver previsão de distanciamento de mais de dez metros, então o modelo do conjunto de bombeamento deve ser selecionado com maior profundidade de sucção.

A estação automática do sistema de abastecimento de água autônomo pode ser localizada:

• ao ar livre, em um poço de visita (caisson) próximo ao poço;
• em um pavilhão isolado construído especialmente para o equipamento de bombeamento;
• no porão da casa.

A opção externa fixa prevê a instalação de um poço de visita (caisson) e a colocação de uma tubulação de pressão dele até a casa abaixo do nível de congelamento do solo. Ao instalar uma tubulação operada durante todo o ano, é obrigatório colocá-la abaixo da profundidade de congelamento sazonal.

Ao instalar tubulações temporárias de verão para o período de estadia na casa de campo, a tubulação não é enterrada abaixo de 40 – 60 cm ou é colocada na superfície.

Um porão aquecido e ventilado com isolação acústica é o local ideal para a instalação da estação de bombeamento; lá, ela e os canos de abastecimento de água certamente não congelarão no inverno (+)

Se a estação for instalada no embasamento ou porão, não será necessário temer o congelamento da bomba no inverno. Basta colocar o tubo de sucção abaixo do limite de congelamento do solo para que ele não congele em geadas severas.

Não é incomum perfurar o poço diretamente dentro da casa, o que reduz consideravelmente a extensão da tubulação. Porém, essa perfuração não é possível em todos os chalés.

A instalação de estações de bombeamento de água em uma edificação separada só é possível se o equipamento for operado durante períodos de temperaturas positivas. No entanto, para regiões com temperaturas muito baixas no inverno, essa opção, destinada a funcionar durante todo o ano, precisa ser isolada ou ter um sistema de aquecimento instalado. É melhor instalar a estação de bombeamento diretamente dentro da casa aquecida.

Ao escolher o local para a estação de abastecimento de água, é necessário considerar os limites de temperatura indicados em seu manual pelo fabricante:

Parâmetros de pressão no acumulador hidráulico

Para o funcionamento adequado dos dispositivos sanitários domésticos no sistema de encanamento da casa de campo, é necessário manter uma pressão de 1,4–2,6 atmosferas. Para evitar que a membrana do acumulador hidráulico se desgaste muito rapidamente, os fabricantes recomendam ajustar a pressão nele para 0,2–0,3 atm acima da pressão do encanamento.

A pressão no encanamento de uma casa térrea geralmente é de 1,5 atm. É a partir desse valor que se deve basear ao ajustar o tanque hidráulico. Mas para construções residenciais maiores, a pressão precisa ser aumentada para que a água chegue a todas as torneiras mais distantes da coluna de distribuição. Aqui são necessários cálculos hidráulicos mais complexos, considerando a extensão e a configuração das tubulações, bem como a quantidade e o tipo de dispositivos sanitários.

Simplificadamente, é possível calcular a pressão necessária para a tubulação interna da casa usando a fórmula:

(H+6)/10,

onde «H» é a altura entre a bomba e o ponto mais alto de fornecimento de água para as instalações sanitárias no último andar da casa.

No entanto, se o valor calculado da pressão na tubulação autônoma exceder as características admissíveis dos dispositivos sanitários e domésticos existentes, ao definir essa pressão, eles falharão. Nesse caso, é necessário escolher outro esquema de distribuição das tubulações de água.

O ajuste da pressão na parte de ar do hidroacumulador é realizado através do bocal, liberando o excesso de ar ou bombeando-o com uma bomba de automóvel.

Possíveis avarias no funcionamento da instalação

Se a bomba liga com muita frequência e desliga imediatamente, então é necessário verificar imediatamente a pressão do ar no hidroacumulador. Se os valores estiverem baixos, será necessário bombeá-lo. Mas só será possível resolver o problema dessa forma se a membrana e o corpo do tanque não estiverem danificados. Nesse caso, apenas o contato com um centro de serviço e os técnicos ajudará.

O bocal para bombeamento de ar geralmente está localizado no lado oposto à entrada de água do tanque, mas também são possíveis opções laterais.

Se aparecerem gotas de água no bocal da válvula de ar do hidroacumulador, é necessário desconectá-lo imediatamente do sistema de abastecimento de água. Isso é um sinal direto de danos à membrana. Nessa situação, não há como evitar a substituição dela. O ar não deve entrar no sistema de abastecimento de água de uma casa particular através do tanque de membrana.

Se a bomba não quer ligar de jeito nenhum, vale a pena verificar o ajuste do relé de pressão. Há casos em que ele está configurado para uma pressão muito alta. Mas também é possível que entre ar na mangueira de sucção, o que aciona a proteção contra funcionamento a seco.

Vantagens do conjunto de bomba com tanque hidráulico

O conjunto de bombeamento é uma parte essencial do sistema autônomo de abastecimento de água. Ele garante o fornecimento de água de um poço ou cisterna, cuja distribuição pela casa é realizada por meio do funcionamento da própria bomba, do uso de um tanque de pressão ou da utilização de um hidroacumulador.

A instalação hidropneumática de elevação de água e o reservatório de pressão são projetados para manter uma pressão constante no sistema interno de abastecimento de água.

O uso de apenas uma bomba para a distribuição de água pela casa apresenta muitos problemas. Com essa configuração de abastecimento autônomo de água, o equipamento de bombeamento é forçado a ligar/desligar constantemente, o que reduz drasticamente sua vida útil. E em caso de falta de energia elétrica, a residência fica completamente sem água.

Para reduzir o desgaste das bombas e proteger a casa em caso de falhas na rede elétrica, um reservatório adicional é incluído no sistema de abastecimento de água. Pode ser um tanque de água no sótão, de onde a água flui por gravidade para os aparelhos sanitários, ou um acumulador hidráulico (também conhecido como tanque de membrana ou tanque hidráulico) que mantém a pressão na rede artificialmente.

Em ambos os casos, a bomba é acionada para formar uma reserva de água no tanque. Apenas no segundo caso, a reserva é criada automaticamente pelo sistema de controle com base nos parâmetros de pressão. Enquanto isso, o tanque de armazenamento permite criar uma reserva de água em caso de falha de energia, mas o sistema com tanque hidráulico não funcionará sem eletricidade.

No entanto, o reservatório cheio tem um peso considerável e, quando instalado no sótão, exige reforço do piso e isolamento térmico.

A opção com tanque de membrana é mais conveniente e prática. O princípio de funcionamento do sistema de abastecimento de água com essa estação de bombeamento baseia-se na manutenção artificial da pressão da água nos canos. A própria bomba, que capta água da captação, é acionada apenas para encher o tanque. A partir daí, a água é fornecida ao sistema por meio de ar comprimido.

A hidrobomba instalada no porão da estação de bombeamento opera por sucção, o que permite seu uso apenas em aquíferos rasos ou em poços com pressão natural da água.

Ao contrário da opção com tanque de expansão, a unidade hidropneumática é mais compacta. Além disso, o uso de um acumulador hidráulico de membrana garante a ausência de golpes de aríete na rede e pressão constante nos canos de água, além de simplificar a manutenção do sistema de abastecimento de água para os consumidores em uma casa particular.

A única desvantagem das estações de bombeamento com acumulador hidráulico é a dependência de energia. O tanque que acumula água geralmente tem tamanhos pequenos, de 25 a 50 litros. A bomba precisa ligar com frequência para enchê-lo e, em caso de falta de luz, a reserva de água não dura muito tempo. Para evitar essas situações, é recomendável ter um gerador autônomo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo #1. De quais profundidades o equipamento de bombeamento consegue elevar a água:

Vídeo #2. Como montar você mesmo uma estação de bombeamento a partir de uma bomba centrífuga doméstica:

Vídeo #3. Tudo sobre o princípio de funcionamento do acumulador hidráulico que faz parte da estação de bombeamento:

Os sistemas automáticos de abastecimento de água autônomos permitem que, ao morar em uma casa de campo, você não se preocupe em carregar água em baldes. Graças ao design simples, as estações de bombeamento são fáceis de instalar e manter.

Quase qualquer pessoa consegue lidar com a instalação delas. Felizmente, há muitas configurações de equipamentos de bombeamento de vários tipos com acumuladores hidráulicos, e para cada casa é possível encontrar a solução ideal.

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