Capítulo 24 / Chapter 24

Bombas de Agua

24.1 Introducción a las Bombas de Agua

Las bombas de agua son máquinas hidráulicas que transforman la energía mecánica recibida en energía hidráulica, aumentando la energía de presión, la velocidad o la altura del fluido. En aplicaciones solares, las bombas son el elemento clave que transforma la energía eléctrica proveniente de los paneles solares en energía hidráulica para elevar agua desde pozos, sondeos, ríos o depósitos.

La selección adecuada de la bomba es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de bombeo solar, maximizando la eficiencia y la vida útil del sistema.

Bombas Solener - Máxima Eficiencia - Larga Vida Útil

24.2 Tipos de Bombas

A) Bombas Centrífugas

Son las más utilizadas en aplicaciones solares. Transforman la energía mecánica en energía hidráulica mediante un impulsor giratorio que comunica velocidad al fluido, transformándose posteriormente en presión.

Sumergibles: Instaladas dentro del pozo, sumergidas en el agua
De superficie: Instaladas en superficie, con aspiración del agua
Horizontales: Eje horizontal, para aplicaciones de superficie
Verticales: Eje vertical, para aplicaciones sumergibles

B) Bombas Volumétricas

Desplazan un volumen determinado de fluido por cada ciclo de funcionamiento. Son adecuadas para aplicaciones que requieren alta presión y caudales reducidos.

De pistón: Mediante pistones alternativos
De diafragma: Mediante membranas flexibles
De engranajes: Mediante engranajes engranados
De cavidad progresiva: Mediante tornillo sin fin

C) Bombas Sumergibles

Son las más utilizadas en aplicaciones solares para pozos profundos. El motor y la bomba están sumergidos en el agua, lo que facilita la refrigeración y reduce el ruido.

Motor sumergible: Motor eléctrico especial sumergible
Bomba multicelular: Múltiples impulsores en serie
Diámetro reducido: Para pozos de pequeño diámetro
Acero inoxidable: Para aguas corrosivas

24.3 Curvas Características de las Bombas

Las curvas características de las bombas relacionan el caudal (Q) con la altura manométrica (H), la potencia (P) y el rendimiento (η).

Curva Q-H (Caudal-Altura):
Relación entre el caudal suministrado y la altura manométrica
H = H₀ - k·Q²
Donde H₀ es la altura a caudal cero

Curva Q-P (Caudal-Potencia):
Relación entre el caudal y la potencia absorbida
P = ρ·g·H·Q / η

Curva Q-η (Caudal-Rendimiento):
Relación entre el caudal y el rendimiento
η = (ρ·g·H·Q) / P
Existe un punto de máximo rendimiento (BEP)

Punto de trabajo:
Intersección de la curva de la bomba con la curva de la instalación

24.4 Selección de la Bomba

La selección de la bomba adecuada es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento del sistema. Se deben considerar los siguientes parámetros:

Caudal requerido: Caudal necesario en el punto de consumo
Altura manométrica total: Altura geométrica + pérdidas
Curva de la instalación: Relación H-Q de la instalación
Curva de la bomba: Relación H-Q de la bomba
Punto de trabajo: Intersección de ambas curvas
Rendimiento: Rendimiento en el punto de trabajo

24.5 Altura Manométrica Total

Altura manométrica total (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

Donde:
Hg = Altura geométrica (diferencia de cotas)
Hp = Pérdidas de carga en la instalación
Ps = Presión en el punto de salida
Pa = Presión en el punto de aspiración
ρ = Densidad del fluido
g = Aceleración de la gravedad

Cálculo de pérdidas de carga:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

Donde:
f = Coeficiente de fricción
L = Longitud de la tubería
D = Diámetro de la tubería
v = Velocidad del fluido
K = Coeficiente de pérdidas singulares

24.6 Bombas para Aplicaciones Solares

Para aplicaciones solares, se deben seleccionar bombas específicamente diseñadas para funcionar con variación de velocidad, ya que la potencia disponible varía a lo largo del día según la radiación solar.

Bombas de superficie: Para alturas manométricas bajas (< 50 m)
Bombas sumergibles: Para alturas manométricas medias y altas
Bombas de superficie centrifugas: Para caudales altos y alturas bajas
Bombas sumergibles multicelulares: Para caudales medios y alturas altas

24.7 Motores para Bombas Solares

Los motores para bombas solares deben ser adecuados para funcionar con variación de frecuencia y tensión, ya que la alimentación proviene de inversores solares.

Tipo de Motor	Características	Aplicación
Motor AC trifásico	Motor asíncrono trifásico estándar	Bombas sumergibles
Motor AC monofásico	Motor asíncrono monofásico	Bombas de superficie pequeñas
Motor DC sin escobillas	Motor brushless DC	Bombas de pequeña potencia
Motor sumergible	Motor especial sumergible	Bombas sumergibles

24.8 Variadores de Frecuencia

Los variadores de frecuencia permiten adaptar la velocidad del motor a la potencia disponible, maximizando el aprovechamiento de la energía solar disponible.

Función: Adaptar la velocidad del motor a la potencia disponible
Funcionamiento: Conversión DC-AC con variación de frecuencia
MPPT: Seguimiento del punto de máxima potencia
Protecciones: Sobretensión, sobrecorriente, sobrecalentamiento
Control: Control de velocidad y protección de la bomba

24.9 Cálculo del Sistema de Bombeo Solar

Potencia hidráulica necesaria:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

Donde:
Ph = Potencia hidráulica (kW)
ρ = Densidad del agua (1000 kg/m³)
g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
H = Altura manométrica total (m)
Q = Caudal (m³/h)

Potencia eléctrica necesaria:
Pe = Ph / (ηbomba · ηmotor · ηvariador)

Donde:
ηbomba = Rendimiento de la bomba (0.5-0.8)
ηmotor = Rendimiento del motor (0.8-0.95)
ηvariador = Rendimiento del variador (0.95-0.98)

Potencia fotovoltaica necesaria:
Pfv = Pe / (ηvariador · ηpanel · Fsub)

Donde:
ηpanel = Rendimiento del panel (0.15-0.20)
Fsub = Factor de subdimensionamiento (1.2-1.4)

24.10 Selección de la Bomba Adecuada

La selección de la bomba adecuada se realiza mediante el cruce de la curva de la bomba con la curva de la instalación:

Curva de la instalación: Hmt = Hg + k·Q²
Curva de la bomba: H = f(Q) proporcionada por el fabricante
Punto de trabajo: Intersección de ambas curvas
Rendimiento: Debe ser máximo o cercano al máximo
Selección: Bomba cuyo punto de trabajo esté cerca del BEP

24.11 Aplicaciones Típicas

Aplicación	Tipo de Bomba	Altura Típica	Caudal Típico
Riego por goteo	Superficie o sumergible	20-100 m	1-10 m³/h
Riego por aspersión	Superficie	30-150 m	5-50 m³/h
Abastecimiento	Sumergible	50-300 m	1-20 m³/h
Ganadería	Sumergible o superficie	20-150 m	1-10 m³/h
Piscicultura	Sumergible	5-50 m	10-100 m³/h

24.12 Instalación de Bombas

La instalación correcta de las bombas es fundamental para garantizar su correcto funcionamiento y larga vida útil:

Bombas sumergibles: Instalación vertical en el pozo
Profundidad: Sumergidas adecuadamente
Cable eléctrico: Cable especial sumergible
Cuerda de seguridad: Cable de acero para extracción
Válvula de retención: Para evitar retorno del agua
Válvula de cierre: Para mantenimiento

24.13 Mantenimiento de Bombas

El mantenimiento adecuado de las bombas es fundamental para garantizar su correcto funcionamiento y larga vida útil:

Inspección visual: Estado general de la bomba
Medición de corriente: Verificación del consumo
Medición de aislamiento: Verificación del aislamiento
Verificación de caudal: Verificación del caudal suministrado
Verificación de presión: Verificación de la presión de salida
Limpieza: Limpieza de filtros y rejillas

24.14 Problemas Comunes y Soluciones

Problema	Causa	Solución
Bajo caudal	Nivel freático bajo, obstrucción	Profundizar pozo, limpiar
Sin caudal	Bomba seca, obstrucción total	Verificar nivel, limpiar
Sobrecorriente	Obstrucción, sobrecarga	Limpiar, verificar carga
Bajo aislamiento	Humedad, deterioro	Secar, reparar o sustituir
Vibraciones	Desalineación, desequilibrio	Alinear, equilibrar
Ruido	Cavitación, rodamientos	Verificar NPSH, cambiar rodamientos

24.15 Cavitación

La cavitación es un fenómeno que se produce cuando la presión en la aspiración de la bomba desciende por debajo de la presión de vapor del líquido, produciéndose la formación de burbujas de vapor que colapsan al llegar a zonas de mayor presión, produciendo daños en el impulsor y la carcasa.

NPSH disponible (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

Donde:
Pa = Presión atmosférica
Hv = Altura de aspiración (positiva si el nivel está por encima)
Pv = Presión de vapor del líquido
Hp = Pérdidas en la aspiración

Condición para evitar cavitación:
NPSHa > NPSHr + 0.5 m

Donde NPSHr es el NPSH requerido por la bomba

Resumen del Capítulo 24: Las bombas de agua son máquinas hidráulicas que transforman la energía mecánica en energía hidráulica. Para aplicaciones solares, se utilizan principalmente bombas centrífugas sumergibles o de superficie, adecuadas para funcionar con variación de velocidad. La selección adecuada de la bomba es fundamental, considerando el caudal requerido, la altura manométrica total y la curva de la instalación. Los variadores de frecuencia permiten adaptar la velocidad del motor a la potencia solar disponible, maximizando el aprovechamiento de la energía solar. El mantenimiento adecuado es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento y la larga vida útil de las bombas.

24.1 Introduction aux Pompes à Eau

Les pompes à eau sont des machines hydrauliques qui transforment l'énergie mécanique reçue en énergie hydraulique, augmentant l'énergie de pression, la vitesse ou la hauteur du fluide. Dans les applications solaires, les pompes sont l'élément clé qui transforme l'énergie électrique provenant des panneaux solaires en énergie hydraulique pour élever l'eau depuis des puits, des sondages, des rivières ou des réservoirs.

La sélection adéquate de la pompe est fondamentale pour garantir le correct fonctionnement du système de pompage solaire, maximisant l'efficacité et la durée de vie du système.

Pompes Solener - Efficacité Maximale - Longue Durée de Vie

24.2 Types de Pompes

A) Pompes Centrifuges

Sont les plus utilisées dans les applications solaires. Transforment l'énergie mécanique en énergie hydraulique au moyen d'un impulsor rotatif qui communique de la vitesse au fluide, se transformant postérieurement en pression.

Submersibles: Installées à l'intérieur du puits, immergées dans l'eau
De surface: Installées en surface, avec aspiration de l'eau
Horizontales: Axe horizontal, pour applications de surface
Verticales: Axe vertical, pour applications submersibles

B) Pompes Volumétriques

Déplacent un volume déterminé de fluide par chaque cycle de fonctionnement. Sont adéquates pour des applications qui requièrent haute pression et débits réduits.

À piston: Au moyen de pistons alternatifs
À membrane: Au moyen de membranes flexibles
À engrenages: Au moyen d'engrenages engrenés
À cavité progressive: Au moyen de vis sans fin

C) Pompes Submersibles

Sont les plus utilisées dans les applications solaires pour puits profonds. Le moteur et la pompe sont immergés dans l'eau, ce qui facilite la réfrigération et réduit le bruit.

Moteur submersible: Moteur électrique spécial submersible
Pompe multiculture: Multiples impulseurs en série
Diamètre réduit: Pour puits de petit diamètre
Acier inoxydable: Pour eaux corrosives

24.3 Courbes Caractéristiques des Pompes

Les courbes caractéristiques des pompes relient le débit (Q) avec la hauteur manométrique (H), la puissance (P) et le rendement (η).

Courbe Q-H (Débit-Hauteur):
Relation entre le débit fourni et la hauteur manométrique
H = H₀ - k·Q²
Où H₀ est la hauteur à débit zéro

Courbe Q-P (Débit-Puissance):
Relation entre le débit et la puissance absorbée
P = ρ·g·H·Q / η

Courbe Q-η (Débit-Rendement):
Relation entre le débit et le rendement
η = (ρ·g·H·Q) / P
Il existe un point de rendement maximum (BEP)

Point de travail:
Intersection de la courbe de la pompe avec la courbe de l'installation

24.4 Sélection de la Pompe

La sélection de la pompe adéquate est fondamentale pour garantir le correct fonctionnement du système. On doit considérer les paramètres suivants:

Débit requis: Débit nécessaire au point de consommation
Hauteur manométrique totale: Hauteur géométrique + pertes
Courbe de l'installation: Relation H-Q de l'installation
Courbe de la pompe: Relation H-Q de la pompe
Point de travail: Intersection des deux courbes
Rendement: Rendement au point de travail

24.5 Hauteur Manométrique Totale

Hauteur manométrique totale (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

Où:
Hg = Hauteur géométrique (différence de cotes)
Hp = Pertes de charge dans l'installation
Ps = Pression au point de sortie
Pa = Pression au point d'aspiration
ρ = Densité du fluide
g = Accélération de la gravité

Calcul de pertes de charge:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

Où:
f = Coefficient de friction
L = Longueur de la tuyauterie
D = Diamètre de la tuyauterie
v = Vitesse du fluide
K = Coefficient de pertes singulières

24.6 Pompes pour Applications Solaires

Pour des applications solaires, on doit sélectionner des pompes spécialement conçues pour fonctionner avec variation de vitesse, puisque la puissance disponible varie au long de la journée selon la radiation solaire.

Pompes de surface: Pour hauteurs manométriques basses (< 50 m)
Pompes submersibles: Pour hauteurs manométriques moyennes et hautes
Pompes de surface centrifuges: Pour débits hauts et hauteurs basses
Pompes submersibles multiculture: Pour débits moyens et hauteurs hautes

24.7 Moteurs pour Pompes Solaires

Les moteurs pour pompes solaires doivent être adéquats pour fonctionner avec variation de fréquence et tension, puisque l'alimentation provient d'onduleurs solaires.

Type de Moteur	Caractéristiques	Application
Moteur AC triphasé	Moteur asynchrone triphasé standard	Pompes submersibles
Moteur AC monophasé	Moteur asynchrone monophasé	Pompes de surface petites
Moteur DC sans balais	Moteur brushless DC	Pompes de petite puissance
Moteur submersible	Moteur spécial submersible	Pompes submersibles

24.8 Variateurs de Fréquence

Les variateurs de fréquence permettent d'adapter la vitesse du moteur à la puissance disponible, maximisant le profit de l'énergie solaire disponible.

Fonction: Adapter la vitesse du moteur à la puissance disponible
Fonctionnement: Conversion DC-AC avec variation de fréquence
MPPT: Suivi du point de puissance maximum
Protections: Sur-tension, sur-courant, surchauffe
Contrôle: Contrôle de vitesse et protection de la pompe

24.9 Calcul du Système de Pompage Solaire

Puissance hydraulique nécessaire:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

Où:
Ph = Puissance hydraulique (kW)
ρ = Densité de l'eau (1000 kg/m³)
g = Accélération de la gravité (9.81 m/s²)
H = Hauteur manométrique totale (m)
Q = Débit (m³/h)

Puissance électrique nécessaire:
Pe = Ph / (ηpompe · ηmoteur · ηvariateur)

Où:
ηpompe = Rendement de la pompe (0.5-0.8)
ηmoteur = Rendement du moteur (0.8-0.95)
ηvariateur = Rendement du variateur (0.95-0.98)

Puissance photovoltaïque nécessaire:
Pfv = Pe / (ηvariateur · ηpanneau · Fsub)

Où:
ηpanneau = Rendement du panneau (0.15-0.20)
Fsub = Facteur de sous-dimensionnement (1.2-1.4)

24.10 Sélection de la Pompe Adéquate

La sélection de la pompe adéquate se réalise au moyen du croisement de la courbe de la pompe avec la courbe de l'installation:

Courbe de l'installation: Hmt = Hg + k·Q²
Courbe de la pompe: H = f(Q) fournie par le fabricant
Point de travail: Intersection des deux courbes
Rendement: Doit être maximum ou proche du maximum
Sélection: Pompe dont le point de travail est proche du BEP

24.11 Applications Typiques

Application	Type de Pompe	Hauteur Typique	Débit Typique
Irrigation par goutte-à-goutte	Surface ou submersible	20-100 m	1-10 m³/h
Irrigation par aspersion	Surface	30-150 m	5-50 m³/h
Approvisionnement	Submersible	50-300 m	1-20 m³/h
Élevage	Submersible ou surface	20-150 m	1-10 m³/h
Pisciculture	Submersible	5-50 m	10-100 m³/h

24.12 Installation de Pompes

L'installation correcte des pompes est fondamentale pour garantir leur correct fonctionnement et longue durée de vie:

Pompes submersibles: Installation verticale dans le puits
Profondeur: Immergeées adéquatement
Câble électrique: Câble spécial submersible
Corde de sécurité: Câble d'acier pour extraction
Valve de rétention: Pour éviter retour de l'eau
Valve de fermeture: Pour maintenance

24.13 Maintenance de Pompes

La maintenance adéquate des pompes est fondamentale pour garantir leur correct fonctionnement et longue durée de vie:

Inspection visuelle: État général de la pompe
Mesure de courant: Vérification de la consommation
Mesure d'isolation: Vérification de l'isolation
Vérification de débit: Vérification du débit fourni
Vérification de pression: Vérification de la pression de sortie
Nettoyage: Nettoyage de filtres et grilles

24.14 Problèmes Communs et Solutions

Problème	Cause	Solution
Bas débit	Niveau phréatique bas, obstruction	Approfondir puits, nettoyer
Sans débit	Pompe sèche, obstruction totale	Vérifier niveau, nettoyer
Sur-courant	Obstruction, surcharge	Nettoyer, vérifier charge
Basse isolation	Humidité, détérioration	Sécher, réparer ou substituer
Vibrations	Désalignement, déséquilibre	Aligner, équilibrer
Bruit	Cavitation, roulements	Vérifier NPSH, changer roulements

24.15 Cavitation

La cavitation est un phénomène qui se produit quand la pression à l'aspiration de la pompe descend au-dessous de la pression de vapeur du liquide, se produisant la formation de bulles de vapeur qui s'effondrent en arrivant à des zones de plus grande pression, produisant des dommages dans l'impulseur et la carcasse.

NPSH disponible (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

Où:
Pa = Pression atmosphérique
Hv = Hauteur d'aspiration (positive si le niveau est au-dessus)
Pv = Pression de vapeur du liquide
Hp = Pertes à l'aspiration

Condition pour éviter cavitation:
NPSHa > NPSHr + 0.5 m

Où NPSHr est le NPSH requis par la pompe

Résumé du Chapitre 24: Les pompes à eau sont des machines hydrauliques qui transforment l'énergie mécanique en énergie hydraulique. Pour des applications solaires, on utilise principalement des pompes centrifuges submersibles ou de surface, adéquates pour fonctionner avec variation de vitesse. La sélection adéquate de la pompe est fondamentale, considérant le débit requis, la hauteur manométrique totale et la courbe de l'installation. Les variateurs de fréquence permettent d'adapter la vitesse du moteur à la puissance solaire disponible, maximisant le profit de l'énergie solaire. La maintenance adéquate est fondamentale pour garantir le correct fonctionnement et la longue durée de vie des pompes.

24.1 Introduction to Water Pumps

Water pumps are hydraulic machines that transform the received mechanical energy into hydraulic energy, increasing the pressure energy, speed or height of the fluid. In solar applications, pumps are the key element that transforms the electrical energy coming from solar panels into hydraulic energy to raise water from wells, boreholes, rivers or tanks.

The proper selection of the pump is fundamental to guarantee the correct operation of the solar pumping system, maximizing efficiency and system lifespan.

Solener Pumps - Maximum Efficiency - Long Lifespan

24.2 Types of Pumps

A) Centrifugal Pumps

They are the most used in solar applications. They transform mechanical energy into hydraulic energy through a rotating impeller that communicates speed to the fluid, later transforming into pressure.

Submersible: Installed inside the well, submerged in water
Surface: Installed on surface, with water suction
Horizontal: Horizontal shaft, for surface applications
Vertical: Vertical shaft, for submersible applications

B) Volumetric Pumps

They displace a determined volume of fluid per each operation cycle. They are suitable for applications that require high pressure and reduced flows.

Piston: Through reciprocating pistons
Diaphragm: Through flexible membranes
Gears: Through meshed gears
Progressive cavity: Through endless screw

C) Submersible Pumps

They are the most used in solar applications for deep wells. The motor and pump are submerged in water, which facilitates refrigeration and reduces noise.

Submersible motor: Special submersible electric motor
Multi-cell pump: Multiple impellers in series
Reduced diameter: For small diameter wells
Stainless steel: For corrosive waters

24.3 Pump Characteristic Curves

The pump characteristic curves relate flow (Q) with manometric head (H), power (P) and efficiency (η).

Q-H Curve (Flow-Head):
Relation between supplied flow and manometric head
H = H₀ - k·Q²
Where H₀ is the head at zero flow

Q-P Curve (Flow-Power):
Relation between flow and absorbed power
P = ρ·g·H·Q / η

Q-η Curve (Flow-Efficiency):
Relation between flow and efficiency
η = (ρ·g·H·Q) / P
There is a maximum efficiency point (BEP)

Operating point:
Intersection of pump curve with installation curve

24.4 Pump Selection

The selection of the appropriate pump is fundamental to guarantee the correct operation of the system. The following parameters must be considered:

Required flow: Necessary flow at consumption point
Total manometric head: Geometric height + losses
Installation curve: H-Q relation of installation
Pump curve: H-Q relation of pump
Operating point: Intersection of both curves
Efficiency: Efficiency at operating point

24.5 Total Manometric Head

Total manometric head (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

Where:
Hg = Geometric height (difference in elevations)
Hp = Head losses in installation
Ps = Pressure at outlet point
Pa = Pressure at suction point
ρ = Fluid density
g = Gravity acceleration

Head loss calculation:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

Where:
f = Friction coefficient
L = Pipe length
D = Pipe diameter
v = Fluid velocity
K = Singular losses coefficient

24.6 Pumps for Solar Applications

For solar applications, pumps specifically designed to operate with speed variation must be selected, since available power varies throughout the day according to solar radiation.

Surface pumps: For low manometric heads (< 50 m)
Submersible pumps: For medium and high manometric heads
Surface centrifugal pumps: For high flows and low heads
Multi-cell submersible pumps: For medium flows and high heads

24.7 Motors for Solar Pumps

Motors for solar pumps must be suitable to operate with frequency and voltage variation, since supply comes from solar inverters.

Motor Type	Characteristics	Application
Three-phase AC motor	Standard three-phase asynchronous motor	Submersible pumps
Single-phase AC motor	Single-phase asynchronous motor	Small surface pumps
Brushless DC motor	Brushless DC motor	Small power pumps
Submersible motor	Special submersible motor	Submersible pumps

24.8 Frequency Variators

Frequency variators allow adapting motor speed to available power, maximizing use of available solar energy.

Function: Adapt motor speed to available power
Operation: DC-AC conversion with frequency variation
MPPT: Maximum power point tracking
Protections: Overvoltage, overcurrent, overheating
Control: Speed control and pump protection

24.9 Solar Pumping System Calculation

Required hydraulic power:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

Where:
Ph = Hydraulic power (kW)
ρ = Water density (1000 kg/m³)
g = Gravity acceleration (9.81 m/s²)
H = Total manometric head (m)
Q = Flow (m³/h)

Required electrical power:
Pe = Ph / (ηpump · ηmotor · ηvariator)

Where:
ηpump = Pump efficiency (0.5-0.8)
ηmotor = Motor efficiency (0.8-0.95)
ηvariator = Variator efficiency (0.95-0.98)

Required photovoltaic power:
Pfv = Pe / (ηvariator · ηpanel · Fsub)

Where:
ηpanel = Panel efficiency (0.15-0.20)
Fsub = Sub-dimensioning factor (1.2-1.4)

24.10 Selection of Appropriate Pump

Selection of appropriate pump is made by crossing pump curve with installation curve:

Installation curve: Hmt = Hg + k·Q²
Pump curve: H = f(Q) provided by manufacturer
Operating point: Intersection of both curves
Efficiency: Must be maximum or near maximum
Selection: Pump whose operating point is near BEP

24.11 Typical Applications

Application	Pump Type	Typical Head	Typical Flow
Drip irrigation	Surface or submersible	20-100 m	1-10 m³/h
Sprinkler irrigation	Surface	30-150 m	5-50 m³/h
Supply	Submersible	50-300 m	1-20 m³/h
Livestock	Submersible or surface	20-150 m	1-10 m³/h
Fish farming	Submersible	5-50 m	10-100 m³/h

24.12 Pump Installation

Proper pump installation is fundamental to guarantee correct operation and long lifespan:

Submersible pumps: Vertical installation in well
Depth: Adequately submerged
Electrical cable: Special submersible cable
Safety rope: Steel cable for extraction
Check valve: To prevent water return
Shut-off valve: For maintenance

24.13 Pump Maintenance

Proper pump maintenance is fundamental to guarantee correct operation and long lifespan:

Visual inspection: General pump condition
Current measurement: Consumption verification
Insulation measurement: Insulation verification
Flow verification: Supplied flow verification
Pressure verification: Outlet pressure verification
Cleaning: Filter and grid cleaning

24.14 Common Problems and Solutions

Problem	Cause	Solution
Low flow	Low water table, obstruction	Deepen well, clean
No flow	Dry pump, total obstruction	Check level, clean
Overcurrent	Obstruction, overload	Clean, check load
Low insulation	Humidity, deterioration	Dry, repair or replace
Vibrations	Misalignment, imbalance	Align, balance
Noise	Cavitation, bearings	Check NPSH, change bearings

24.15 Cavitation

Cavitation is a phenomenon that occurs when pressure at pump suction drops below liquid vapor pressure, producing formation of vapor bubbles that collapse when reaching areas of higher pressure, producing damage to impeller and casing.

Available NPSH (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

Where:
Pa = Atmospheric pressure
Hv = Suction height (positive if level is above)
Pv = Liquid vapor pressure
Hp = Suction losses

Condition to avoid cavitation:
NPSHa > NPSHr + 0.5 m

Where NPSHr is NPSH required by pump

Chapter 24 Summary: Water pumps are hydraulic machines that transform mechanical energy into hydraulic energy. For solar applications, submersible or surface centrifugal pumps are mainly used, suitable for operating with speed variation. Proper pump selection is fundamental, considering required flow, total manometric head and installation curve. Frequency variators allow adapting motor speed to available solar power, maximizing use of solar energy. Proper maintenance is fundamental to guarantee correct operation and long pump lifespan.

24.1 مقدمة عن مضخات المياه

مضخات المياه هي آلات هيدروليكية تحول الطاقة الميكانيكية المستلمة إلى طاقة هيدروليكية، مما يزيد من طاقة الضغط أو السرعة أو ارتفاع السائل. في التطبيقات الشمسية، المضخات هي العنصر الرئيسي الذي يحول الطاقة الكهربائية القادمة من الألواح الشمسية إلى طاقة هيدروليكية لرفع الماء من الآبار أو الآبار الارتوازية أو الأنهار أو الخزانات.

الاختيار المناسب للمضخة أساسي لضمان التشغيل الصحيح لنظام الضخ الشمسي، مما يعظم الكفاءة وعمر النظام.

مضخات Solener - أقصى كفاءة - عمر طويل

24.2 أنواع المضخات

أ) المضخات الطاردة المركزية

هي الأكثر استخدامًا في التطبيقات الشمسية. تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة هيدروليكية من خلال دافع دوار يتواصل مع سرعة السائل، ويتحول لاحقًا إلى ضغط.

غاطسة: مثبتة داخل البئر، مغمورة في الماء
سطحية: مثبتة على السطح، مع شفط الماء
أفقية: محور أفقي، لتطبيقات السطح
عمودية: محور عمودي، لتطبيقات الغاطسة

ب) المضخات الحجمية

تزيح حجمًا محددًا من السائل لكل دورة تشغيل. مناسبة للتطبيقات التي تتطلب ضغطًا عاليًا وتدفقات مخفضة.

بمكبس: من خلال مكابس متبادلة
بحجاب: من خلال أغشية مرنة
بتروس: من خلال تروس متداخلة
بتجويف تقدمي: من خلال برغي لا نهائي

ج) المضخات الغاطسة

هي الأكثر استخدامًا في التطبيقات الشمسية للآبار العميقة. المحرك والمضخة مغمورة في الماء، مما يسهل التبريد ويقلل الضوضاء.

محرك غاطس: محرك كهربائي خاص غاطس
مضخة متعددة الخلايا: دوافع متعددة على التوالي
قطر مخفض: للآبار ذات القطر الصغير
فولاذ مقاوم للصدأ: للمياه المسببة للتآكل

24.3 المنحنيات المميزة للمضخات

المنحنيات المميزة للمضخات تربط التدفق (Q) مع الارتفاع المانومتري (H)، والطاقة (P) والكفاءة (η).

منحنى Q-H (التدفق-الارتفاع):
العلاقة بين التدفق المزود والارتفاع المانومتري
H = H₀ - k·Q²
حيث H₀ هو الارتفاع عند التدفق صفر

منحنى Q-P (التدفق-الطاقة):
العلاقة بين التدفق والطاقة الممتصة
P = ρ·g·H·Q / η

منحنى Q-η (التدفق-الكفاءة):
العلاقة بين التدفق والكفاءة
η = (ρ·g·H·Q) / P
توجد نقطة كفاءة قصوى (BEP)

نقطة العمل:
تقاطع منحنى المضخة مع منحنى المنشأة

24.4 اختيار المضخة

اختيار المضخة المناسبة أساسي لضمان التشغيل الصحيح للنظام. يجب مراعاة المعلمات التالية:

التدفق المطلوب: التدفق اللازم عند نقطة الاستهلاك
الارتفاع المانومتري الكلي: الارتفاع الهندسي + الخسائر
منحنى المنشأة: علاقة H-Q للمنشأة
منحنى المضخة: علاقة H-Q للمضخة
نقطة العمل: تقاطع كلا المنحنيين
الكفاءة: الكفاءة عند نقطة العمل

24.5 الارتفاع المانومتري الكلي

الارتفاع المانومتري الكلي (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

حيث:
Hg = الارتفاع الهندسي (فرق المناسيب)
Hp = خسائر الحمل في المنشأة
Ps = الضغط عند نقطة الخروج
Pa = الضغط عند نقطة الشفط
ρ = كثافة السائل
g = تسارع الجاذبية

حساب خسائر الحمل:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

حيث:
f = معامل الاحتكاك
L = طول الأنبوب
D = قطر الأنبوب
v = سرعة السائل
K = معامل الخسائر الفردية

24.6 المضخات للتطبيقات الشمسية

للتطبيقات الشمسية، يجب اختيار مضخات مصممة خصيصًا للعمل مع تغير السرعة، حيث أن الطاقة المتاحة تتغير على مدار اليوم وفقًا للإشعاع الشمسي.

مضخات سطحية: للارتفاعات المانومترية المنخفضة (< 50 م)
مضخات غاطسة: للارتفاعات المانومترية المتوسطة والعالية
مضخات سطحية طاردة مركزية: للتدفقات العالية والارتفاعات المنخفضة
مضخات غاطسة متعددة الخلايا: للتدفقات المتوسطة والارتفاعات العالية

24.7 محركات المضخات الشمسية

يجب أن تكون محركات المضخات الشمسية مناسبة للعمل مع تغير التردد والجهد، حيث أن التغذية تأتي من عواكس شمسية.

نوع المحرك	الخصائص	التطبيق
محرك AC ثلاثي الطور	محرك غير متزامن ثلاثي الطور قياسي	مضخات غاطسة
محرك AC أحادي الطور	محرك غير متزامن أحادي الطور	مضخات سطحية صغيرة
محرك DC بدون فرش	محرك brushless DC	مضخات صغيرة الطاقة
محرك غاطس	محرك خاص غاطس	مضخات غاطسة

24.8 مغيرات التردد

تسمح مغيرات التردد بتكييف سرعة المحرك مع الطاقة المتاحة، مما يعظم الاستفادة من الطاقة الشمسية المتاحة.

الوظيفة: تكييف سرعة المحرك مع الطاقة المتاحة
التشغيل: تحويل DC-AC مع تغير التردد
MPPT: تتبع نقطة الطاقة القصوى
الحمايات: جهد زائد، تيار زائد، ارتفاع درجة الحرارة
التحكم: التحكم في السرعة وحماية المضخة

24.9 حساب نظام الضخ الشمسي

الطاقة الهيدروليكية اللازمة:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

حيث:
Ph = الطاقة الهيدروليكية (كيلوواط)
ρ = كثافة الماء (1000 كجم/م³)
g = تسارع الجاذبية (9.81 م/ث²)
H = الارتفاع المانومتري الكلي (م)
Q = التدفق (م³/ساعة)

الطاقة الكهربائية اللازمة:
Pe = Ph / (ηمضخة · ηمحرك · ηمغير)

حيث:
ηمضخة = كفاءة المضخة (0.5-0.8)
ηمحرك = كفاءة المحرك (0.8-0.95)
ηمغير = كفاءة المغير (0.95-0.98)

الطاقة الكهروضوئية اللازمة:
Pfv = Pe / (ηمغير · ηلوح · Fفرعي)

حيث:
ηلوح = كفاءة اللوح (0.15-0.20)
Fفرعي = عامل التحجيم الفرعي (1.2-1.4)

24.10 اختيار المضخة المناسبة

يتم اختيار المضخة المناسبة من خلال تقاطع منحنى المضخة مع منحنى المنشأة:

منحنى المنشأة: Hmt = Hg + k·Q²
منحنى المضخة: H = f(Q) مقدم من الشركة المصنعة
نقطة العمل: تقاطع كلا المنحنيين
الكفاءة: يجب أن تكون قصوى أو قريبة من القصوى
الاختيار: مضخة تكون نقطة عملها قريبة من BEP

24.11 التطبيقات النموذجية

التطبيق	نوع المضخة	الارتفاع النموذجي	التدفق النموذجي
الري بالتنقيط	سطحي أو غاطس	20-100 م	1-10 م³/ساعة
الري بالرش	سطحي	30-150 م	5-50 م³/ساعة
التزويد	غاطس	50-300 م	1-20 م³/ساعة
تربية الماشية	غاطس أو سطحي	20-150 م	1-10 م³/ساعة
تربية الأسماك	غاطس	5-50 م	10-100 م³/ساعة

24.12 تركيب المضخات

التركيب الصحيح للمضخات أساسي لضمان التشغيل الصحيح والعمر الطويل:

المضخات الغاطسة: تركيب عمودي في البئر
العمق: مغمورة بشكل مناسب
الكابل الكهربائي: كابل خاص غاطس
حبل الأمان: كابل فولاذي للاستخراج
صمام الاحتفاظ: لمنع عودة الماء
صمام الإغلاق: للصيانة

24.13 صيانة المضخات

الصيانة المناسبة للمضخات أساسية لضمان التشغيل الصحيح والعمر الطويل:

الفحص البصري: الحالة العامة للمضخة
قياس التيار: التحقق من الاستهلاك
قياس العزل: التحقق من العزل
التحقق من التدفق: التحقق من التدفق المزود
التحقق من الضغط: التحقق من ضغط الخروج
التنظيف: تنظيف المرشحات والشباك

24.14 المشاكل الشائعة والحلول

المشكلة	السبب	الحل
تدفق منخفض	مستوى المياه الجوفية منخفض، انسداد	تعميق البئر، تنظيف
بدون تدفق	مضخة جافة، انسداد كلي	التحقق من المستوى، تنظيف
تيار زائد	انسداد، حمل زائد	تنظيف، التحقق من الحمل
عزل منخفض	رطوبة، تدهور	تجفيف، إصلاح أو استبدال
اهتزازات	عدم محاذاة، عدم توازن	محاذاة، توازن
ضوضاء	تجويف، محامل	التحقق من NPSH، تغيير المحامل

24.15 التجويف

التجويف هو ظاهرة تحدث عندما ينخفض الضغط عند شفط المضخة تحت ضغط بخار السائل، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات بخار تنهار عند وصولها إلى مناطق ذات ضغط أعلى، مما ينتج عنه أضرار في الدافع والهيكل.

NPSH المتاح (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

حيث:
Pa = الضغط الجوي
Hv = ارتفاع الشفط (موجب إذا كان المستوى فوق)
Pv = ضغط بخار السائل
Hp = خسائر الشفط

الشرط لتجنب التجويف:
NPSHa > NPSHr + 0.5 م

حيث NPSHr هو NPSH المطلوب من المضخة

ملخص الفصل 24: مضخات المياه هي آلات هيدروليكية تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة هيدروليكية. للتطبيقات الشمسية، تستخدم بشكل رئيسي المضخات الطاردة المركزية الغاطسة أو السطحية، المناسبة للعمل مع تغير السرعة. الاختيار المناسب للمضخة أساسي، مع مراعاة التدفق المطلوب، والارتفاع المانومتري الكلي ومنحنى المنشأة. تسمح مغيرات التردد بتكييف سرعة المحرك مع الطاقة الشمسية المتاحة، مما يعظم الاستفادة من الطاقة الشمسية. الصيانة المناسبة أساسية لضمان التشغيل الصحيح والعمر الطويل للمضخات.

24.1 مقدمه‌ای بر پمپ‌های آب

پمپ‌های آب ماشین‌های هیدرولیکی هستند که انرژی مکانیکی دریافتی را به انرژی هیدرولیکی تبدیل می‌کنند، انرژی فشار، سرعت یا ارتفاع سیال را افزایش می‌دهند. در کاربردهای خورشیدی، پمپ‌ها عنصر کلیدی هستند که انرژی الکتریکی coming از پنل‌های خورشیدی را به انرژی هیدرولیکی برای بالا بردن آب از چاه‌ها، چاه‌های عمیق، رودخانه‌ها یا مخازن تبدیل می‌کنند.

انتخاب مناسب پمپ برای تضمین عملکرد صحیح سیستم پمپاژ خورشیدی، به حداکثر رساندن کارایی و عمر سیستم اساسی است.

پمپ‌های Solener - حداکثر کارایی - عمر طولانی

24.2 انواع پمپ‌ها

الف) پمپ‌های گریز از مرکز

آنها در کاربردهای خورشیدی بیشتر استفاده می‌شوند. انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیکی از طریق یک پروانه چرخشی که سرعت را به سیال منتقل می‌کند تبدیل می‌کنند، بعداً به فشار تبدیل می‌شود.

غوطه‌ور: در داخل چاه نصب شده، در آب غوطه‌ور
سطحی: روی سطح نصب شده، با مکش آب
افقی: شافت افقی، برای کاربردهای سطحی
عمودی: شافت عمودی، برای کاربردهای غوطه‌ور

ب) پمپ‌های حجمی

یک حجم معین از سیال را برای هر چرخه عملیات جابجا می‌کنند. برای کاربردهایی که فشار بالا و جریان‌های کاهش یافته نیاز دارند مناسب هستند.

با پیستون: از طریق پیستون‌های متناوب
با دیافراگم: از طریق غشاهای انعطاف‌پذیر
با چرخ‌دنده: از طریق چرخ‌دنده‌های درگیر
با حفره پیشرونده: از طریق پیچ بی‌پایان

ج) پمپ‌های غوطه‌ور

آنها در کاربردهای خورشیدی برای چاه‌های عمیق بیشتر استفاده می‌شوند. موتور و پمپ در آب غوطه‌ور هستند، که تبرید را تسهیل می‌کند و سر و صدا را کاهش می‌دهد.

موتور غوطه‌ور: موتور الکتریکی ویژه غوطه‌ور
پمپ چند سلولی: پروانه‌های متعدد در سری
قطر کاهش یافته: برای چاه‌های با قطر کوچک
فولاد ضد زنگ: برای آب‌های خورنده

24.3 منحنی‌های مشخصه پمپ‌ها

منحنی‌های مشخصه پمپ‌ها جریان (Q) را با ارتفاع مانومتری (H)، توان (P) و بازده (η) مرتبط می‌کنند.

منحنی Q-H (جریان-ارتفاع):
رابطه بین جریان تأمین شده و ارتفاع مانومتری
H = H₀ - k·Q²
که در آن H₀ ارتفاع در جریان صفر است

منحنی Q-P (جریان-توان):
رابطه بین جریان و توان جذب شده
P = ρ·g·H·Q / η

منحنی Q-η (جریان-بازده):
رابطه بین جریان و بازده
η = (ρ·g·H·Q) / P
یک نقطه حداکثر بازده وجود دارد (BEP)

نقطه کار:
تقاطع منحنی پمپ با منحنی تأسیسات

24.4 انتخاب پمپ

انتخاب پمپ مناسب برای تضمین عملکرد صحیح سیستم اساسی است. باید پارامترهای زیر را در نظر گرفت:

جریان مورد نیاز: جریان لازم در نقطه مصرف
ارتفاع مانومتری کل: ارتفاع هندسی + تلفات
منحنی تأسیسات: رابطه H-Q تأسیسات
منحنی پمپ: رابطه H-Q پمپ
نقطه کار: تقاطع هر دو منحنی
بازده: بازده در نقطه کار

24.5 ارتفاع مانومتری کل

ارتفاع مانومتری کل (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

که در آن:
Hg = ارتفاع هندسی (تفاوت ارتفاعات)
Hp = تلفات بار در تأسیسات
Ps = فشار در نقطه خروجی
Pa = فشار در نقطه مکش
ρ = چگالی سیال
g = شتاب گرانش

محاسبه تلفات بار:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

که در آن:
f = ضریب اصطکاک
L = طول لوله
D = قطر لوله
v = سرعت سیال
K = ضریب تلفات منفرد

24.6 پمپ‌ها برای کاربردهای خورشیدی

برای کاربردهای خورشیدی، باید پمپ‌هایی را انتخاب کرد که به طور خاص برای کار با تغییر سرعت طراحی شده‌اند، زیرا توان موجود در طول روز بر اساس تابش خورشیدی تغییر می‌کند.

پمپ‌های سطحی: برای ارتفاعات مانومتری پایین (< 50 م)
پمپ‌های غوطه‌ور: برای ارتفاعات مانومتری متوسط و بالا
پمپ‌های سطحی گریز از مرکز: برای جریان‌های بالا و ارتفاعات پایین
پمپ‌های غوطه‌ور چند سلولی: برای جریان‌های متوسط و ارتفاعات بالا

24.7 موتورهای پمپ‌های خورشیدی

موتورهای پمپ‌های خورشیدی باید برای کار با تغییر فرکانس و ولتاژ مناسب باشند، زیرا تغذیه از اینورترهای خورشیدی می‌آید.

نوع موتور	ویژگی‌ها	کاربرد
موتور AC سه فاز	موتور ناهمزمان سه فاز استاندارد	پمپ‌های غوطه‌ور
موتور AC تک فاز	موتور ناهمزمان تک فاز	پمپ‌های سطحی کوچک
موتور DC بدون برس	موتور brushless DC	پمپ‌های توان کوچک
موتور غوطه‌ور	موتور ویژه غوطه‌ور	پمپ‌های غوطه‌ور

24.8 مبدل‌های فرکانس

مبدل‌های فرکانس اجازه می‌دهند سرعت موتور را با توان موجود تطبیق دهند، استفاده از انرژی خورشیدی موجود را به حداکثر می‌رسانند.

عملکرد: تطبیق سرعت موتور با توان موجود
عملیات: تبدیل DC-AC با تغییر فرکانس
MPPT: ردیابی نقطه حداکثر توان
حفاظت‌ها: ولتاژ بیش از حد، جریان بیش از حد، گرمای بیش از حد
کنترل: کنترل سرعت و حفاظت پمپ

24.9 محاسبه سیستم پمپاژ خورشیدی

توان هیدرولیکی لازم:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

که در آن:
Ph = توان هیدرولیکی (کیلووات)
ρ = چگالی آب (1000 کیلوگرم/متر مکعب)
g = شتاب گرانش (9.81 متر بر ثانیه²)
H = ارتفاع مانومتری کل (متر)
Q = جریان (متر مکعب/ساعت)

توان الکتریکی لازم:
Pe = Ph / (ηپمپ · ηموتور · ηمبدل)

که در آن:
ηپمپ = بازده پمپ (0.5-0.8)
ηموتور = بازده موتور (0.8-0.95)
ηمبدل = بازده مبدل (0.95-0.98)

توان فتوولتائیک لازم:
Pfv = Pe / (ηمبدل · ηپنل · Fفرعی)

که در آن:
ηپنل = بازده پنل (0.15-0.20)
Fفرعی = فاکتور اندازه‌گیری فرعی (1.2-1.4)

24.10 انتخاب پمپ مناسب

انتخاب پمپ مناسب با تقاطع منحنی پمپ با منحنی تأسیسات انجام می‌شود:

منحنی تأسیسات: Hmt = Hg + k·Q²
منحنی پمپ: H = f(Q) ارائه شده توسط سازنده
نقطه کار: تقاطع هر دو منحنی
بازده: باید حداکثر یا نزدیک به حداکثر باشد
انتخاب: پمپی که نقطه کار آن نزدیک BEP باشد

24.11 کاربردهای معمول

کاربرد	نوع پمپ	ارتفاع معمول	جریان معمول
آبیاری قطره‌ای	سطحی یا غوطه‌ور	20-100 متر	1-10 متر مکعب/ساعت
آبیاری پاششی	سطحی	30-150 متر	5-50 متر مکعب/ساعت
تأمین	غوطه‌ور	50-300 متر	1-20 متر مکعب/ساعت
دامداری	غوطه‌ور یا سطحی	20-150 متر	1-10 متر مکعب/ساعت
ماهی‌پروری	غوطه‌ور	5-50 متر	10-100 متر مکعب/ساعت

24.12 نصب پمپ‌ها

نصب صحیح پمپ‌ها برای تضمین عملکرد صحیح و عمر طولانی اساسی است:

پمپ‌های غوطه‌ور: نصب عمودی در چاه
عمق: به طور مناسب غوطه‌ور
کابل الکتریکی: کابل ویژه غوطه‌ور
طناب ایمنی: کابل فولادی برای استخراج
شیر نگهداری: برای جلوگیری از بازگشت آب
شیر قطع: برای نگهداری

24.13 نگهداری پمپ‌ها

نگهداری مناسب پمپ‌ها برای تضمین عملکرد صحیح و عمر طولانی اساسی است:

بازرسی بصری: وضعیت کلی پمپ
اندازه‌گیری جریان: تأیید مصرف
اندازه‌گیری عایق: تأیید عایق
تأیید جریان: تأیید جریان تأمین شده
تأیید فشار: تأیید فشار خروجی
تمیزکاری: تمیزکاری فیلترها و شبکه‌ها

24.14 مشکلات معمول و راه‌حل‌ها

مشکل	علت	راه‌حل
جریان کم	سطح آب زیرزمینی کم، انسداد	عمیق کردن چاه، تمیز کردن
بدون جریان	پمپ خشک، انسداد کامل	بررسی سطح، تمیز کردن
جریان بیش از حد	انسداد، بار بیش از حد	تمیز کردن، بررسی بار
عایق کم	رطوبت، تخریب	خشک کردن، تعمیر یا جایگزینی
ارتعاشات	عدم تراز، عدم تعادل	تراز کردن، تعادل
سر و صدا	حفره‌سازی، یاتاقان‌ها	بررسی NPSH، تغییر یاتاقان‌ها

24.15 حفره‌سازی

حفره‌سازی پدیده‌ای است که وقتی فشار در مکش پمپ زیر فشار بخار مایع کاهش می‌یابد رخ می‌دهد، که منجر به تشکیل حباب‌های بخار می‌شود که هنگام رسیدن به مناطق با فشار بالاتر فرو می‌ریزند، که به پروانه و بدنه آسیب می‌رساند.

NPSH موجود (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

که در آن:
Pa = فشار اتمسفر
Hv = ارتفاع مکش (مثبت اگر سطح بالاتر باشد)
Pv = فشار بخار مایع
Hp = تلفات مکش

شرط برای جلوگیری از حفره‌سازی:
NPSHa > NPSHr + 0.5 متر

که در آن NPSHr NPSH مورد نیاز توسط پمپ است

خلاصه فصل 24: پمپ‌های آب ماشین‌های هیدرولیکی هستند که انرژی مکانیکی را به انرژی هیدرولیکی تبدیل می‌کنند. برای کاربردهای خورشیدی، عمدتاً از پمپ‌های گریز از مرکز غوطه‌ور یا سطحی استفاده می‌شود، مناسب برای کار با تغییر سرعت. انتخاب مناسب پمپ اساسی است، با در نظر گرفتن جریان مورد نیاز، ارتفاع مانومتری کل و منحنی تأسیسات. مبدل‌های فرکانس اجازه می‌دهند سرعت موتور را با توان خورشیدی موجود تطبیق دهند، استفاده از انرژی خورشیدی را به حداکثر می‌رسانند. نگهداری مناسب برای تضمین عملکرد صحیح و عمر طولانی پمپ‌ها اساسی است.

24.1 Introdução às Bombas de Água

As bombas de água são máquinas hidráulicas que transformam a energia mecânica recebida em energia hidráulica, aumentando a energia de pressão, a velocidade ou a altura do fluido. Em aplicações solares, as bombas são o elemento chave que transforma a energia elétrica proveniente dos painéis solares em energia hidráulica para elevar água desde poços, sondagens, rios ou depósitos.

A seleção adequada da bomba é fundamental para garantir o correto funcionamento do sistema de bombeamento solar, maximizando a eficiência e a vida útil do sistema.

Bombas Solener - Máxima Eficiência - Longa Vida Útil

24.2 Tipos de Bombas

A) Bombas Centrífugas

São as mais utilizadas em aplicações solares. Transformam a energia mecânica em energia hidráulica mediante um impulsor giratório que comunica velocidade ao fluido, transformando-se posteriormente em pressão.

Submersíveis: Instaladas dentro do poço, submersas na água
De superfície: Instaladas em superfície, com aspiração da água
Horizontais: Eixo horizontal, para aplicações de superfície
Verticais: Eixo vertical, para aplicações submersíveis

B) Bombas Volumétricas

Deslocam um volume determinado de fluido por cada ciclo de funcionamento. São adequadas para aplicações que requerem alta pressão e vazões reduzidas.

De pistão: Mediante pistões alternativos
De diafragma: Mediante membranas flexíveis
De engrenagens: Mediante engrenagens engrenadas
De cavidade progressiva: Mediante parafuso sem fim

C) Bombas Submersíveis

São as mais utilizadas em aplicações solares para poços profundos. O motor e a bomba estão submersos na água, o que facilita a refrigeração e reduz o ruído.

Motor submersível: Motor elétrico especial submersível
Bomba multicelular: Múltiplos impulsores em série
Diâmetro reduzido: Para poços de pequeno diâmetro
Aço inoxidável: Para águas corrosivas

24.3 Curvas Características das Bombas

As curvas características das bombas relacionam o vazão (Q) com a altura manométrica (H), a potência (P) e o rendimento (η).

Curva Q-H (Vazão-Altura):
Relação entre o vazão fornecido e a altura manométrica
H = H₀ - k·Q²
Onde H₀ é a altura a vazão zero

Curva Q-P (Vazão-Potência):
Relação entre o vazão e a potência absorvida
P = ρ·g·H·Q / η

Curva Q-η (Vazão-Rendimento):
Relação entre o vazão e o rendimento
η = (ρ·g·H·Q) / P
Existe um ponto de máximo rendimento (BEP)

Ponto de trabalho:
Interseção da curva da bomba com a curva da instalação

24.4 Seleção da Bomba

A seleção da bomba adequada é fundamental para garantir o correto funcionamento do sistema. Devem-se considerar os seguintes parâmetros:

Vazão requerido: Vazão necessário no ponto de consumo
Altura manométrica total: Altura geométrica + perdas
Curva da instalação: Relação H-Q da instalação
Curva da bomba: Relação H-Q da bomba
Ponto de trabalho: Interseção de ambas curvas
Rendimento: Rendimento no ponto de trabalho

24.5 Altura Manométrica Total

Altura manométrica total (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

Onde:
Hg = Altura geométrica (diferença de cotas)
Hp = Perdas de carga na instalação
Ps = Pressão no ponto de saída
Pa = Pressão no ponto de aspiração
ρ = Densidade do fluido
g = Aceleração da gravidade

Cálculo de perdas de carga:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

Onde:
f = Coeficiente de fricção
L = Comprimento da tubulação
D = Diâmetro da tubulação
v = Velocidade do fluido
K = Coeficiente de perdas singulares

24.6 Bombas para Aplicações Solares

Para aplicações solares, devem-se selecionar bombas especificamente desenhadas para funcionar com variação de velocidade, já que a potência disponível varia ao longo do dia segundo a radiação solar.

Bombas de superfície: Para alturas manométricas baixas (< 50 m)
Bombas submersíveis: Para alturas manométricas médias e altas
Bombas de superfície centrífugas: Para vazões altas e alturas baixas
Bombas submersíveis multicelulares: Para vazões médias e alturas altas

24.7 Motores para Bombas Solares

Os motores para bombas solares devem ser adequados para funcionar com variação de frequência e tensão, já que a alimentação provém de inversores solares.

Tipo de Motor	Características	Aplicação
Motor AC trifásico	Motor assíncrono trifásico padrão	Bombas submersíveis
Motor AC monofásico	Motor assíncrono monofásico	Bombas de superfície pequenas
Motor DC sem escovas	Motor brushless DC	Bombas de pequena potência
Motor submersível	Motor especial submersível	Bombas submersíveis

24.8 Variadores de Frequência

Os variadores de frequência permitem adaptar a velocidade do motor à potência disponível, maximizando o aproveitamento da energia solar disponível.

Função: Adaptar a velocidade do motor à potência disponível
Funcionamento: Conversão DC-AC com variação de frequência
MPPT: Seguimento do ponto de máxima potência
Proteções: Sobretensão, sobrecorrente, sobreaquecimento
Controle: Controle de velocidade e proteção da bomba

24.9 Cálculo do Sistema de Bombeamento Solar

Potência hidráulica necessária:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

Onde:
Ph = Potência hidráulica (kW)
ρ = Densidade da água (1000 kg/m³)
g = Aceleração da gravidade (9.81 m/s²)
H = Altura manométrica total (m)
Q = Vazão (m³/h)

Potência elétrica necessária:
Pe = Ph / (ηbomba · ηmotor · ηvariador)

Onde:
ηbomba = Rendimento da bomba (0.5-0.8)
ηmotor = Rendimento do motor (0.8-0.95)
ηvariador = Rendimento do variador (0.95-0.98)

Potência fotovoltaica necessária:
Pfv = Pe / (ηvariador · ηpainel · Fsub)

Onde:
ηpainel = Rendimento do painel (0.15-0.20)
Fsub = Fator de subdimensionamento (1.2-1.4)

24.10 Seleção da Bomba Adequada

A seleção da bomba adequada realiza-se mediante o cruzamento da curva da bomba com a curva da instalação:

Curva da instalação: Hmt = Hg + k·Q²
Curva da bomba: H = f(Q) proporcionada pelo fabricante
Ponto de trabalho: Interseção de ambas curvas
Rendimento: Deve ser máximo ou próximo ao máximo
Seleção: Bomba cujo ponto de trabalho esteja perto do BEP

24.11 Aplicações Típicas

Aplicação	Tipo de Bomba	Altura Típica	Vazão Típico
Irrigação por gotejamento	Superfície ou submersível	20-100 m	1-10 m³/h
Irrigação por aspersão	Superfície	30-150 m	5-50 m³/h
Abastecimento	Submersível	50-300 m	1-20 m³/h
Pecuária	Submersível ou superfície	20-150 m	1-10 m³/h
Piscicultura	Submersível	5-50 m	10-100 m³/h

24.12 Instalação de Bombas

A instalação correta das bombas é fundamental para garantir seu correto funcionamento e longa vida útil:

Bombas submersíveis: Instalação vertical no poço
Profundidade: Submersas adequadamente
Cabo elétrico: Cabo especial submersível
Corda de segurança: Cabo de aço para extração
Válvula de retenção: Para evitar retorno da água
Válvula de fechamento: Para manutenção

24.13 Manutenção de Bombas

A manutenção adequada das bombas é fundamental para garantir seu correto funcionamento e longa vida útil:

Inspeção visual: Estado geral da bomba
Medição de corrente: Verificação do consumo
Medição de isolamento: Verificação do isolamento
Verificação de vazão: Verificação do vazão fornecido
Verificação de pressão: Verificação da pressão de saída
Limpeza: Limpeza de filtros e grades

24.14 Problemas Comuns e Soluções

Problema	Causa	Solução
Baixo vazão	Nível freático baixo, obstrução	Profundizar poço, limpar
Sem vazão	Bomba seca, obstrução total	Verificar nível, limpar
Sobrecorrente	Obstrução, sobrecarga	Limpar, verificar carga
Baixo isolamento	Umidade, deterioração	Secar, reparar ou substituir
Vibrações	Desalinhamento, desequilíbrio	Alinhar, equilibrar
Ruído	Cavitação, rolamentos	Verificar NPSH, trocar rolamentos

24.15 Cavitação

A cavitação é um fenômeno que se produz quando a pressão na aspiração da bomba descende por abaixo da pressão de vapor do líquido, produzindo-se a formação de bolhas de vapor que colapsam ao chegar a zonas de maior pressão, produzindo danos no impulsor e a carcaça.

NPSH disponível (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

Onde:
Pa = Pressão atmosférica
Hv = Altura de aspiração (positiva se o nível está acima)
Pv = Pressão de vapor do líquido
Hp = Perdas na aspiração

Condição para evitar cavitação:
NPSHa > NPSHr + 0.5 m

Onde NPSHr é o NPSH requerido pela bomba

Resumo do Capítulo 24: As bombas de água são máquinas hidráulicas que transformam a energia mecânica em energia hidráulica. Para aplicações solares, utilizam-se principalmente bombas centrífugas submersíveis ou de superfície, adequadas para funcionar com variação de velocidade. A seleção adequada da bomba é fundamental, considerando o vazão requerido, a altura manométrica total e a curva da instalação. Os variadores de frequência permitem adaptar a velocidade do motor à potência solar disponível, maximizando o aproveitamento da energia solar. A manutenção adequada é fundamental para garantir o correto funcionamento e a longa vida útil das bombas.

24.1 水泵简介

水泵是将接收到的机械能转化为液压能的水力机械,增加流体的压力能、速度或高度。在太阳能应用中,泵是将来自太阳能电池板的电能转化为液压能以从井、钻孔、河流或水箱中提升水的关键元件。

正确选择泵对于保证太阳能泵送系统的正确运行至关重要,最大化系统的效率和寿命。

Solener泵 - 最大效率 - 长寿命

24.2 泵的类型

A) 离心泵

它们在太阳能应用中最常用。它们通过旋转叶轮将机械能转化为液压能,叶轮将速度传递给流体,随后转化为压力。

潜水泵: 安装在井内,浸没在水中
表面泵: 安装在表面,吸水
水平泵: 水平轴,用于表面应用
垂直泵: 垂直轴,用于潜水应用

B) 容积泵

它们每个操作周期排出确定体积的流体。它们适用于需要高压和减少流量的应用。

活塞泵: 通过往复活塞
隔膜泵: 通过柔性膜
齿轮泵: 通过啮合齿轮
渐进腔泵: 通过无尽螺杆

C) 潜水泵

它们在深井太阳能应用中最常用。电机和泵浸没在水中,这有利于冷却并减少噪音。

潜水电机: 特殊潜水电机
多细胞泵: 多个叶轮串联
减小直径: 用于小直径井
不锈钢: 用于腐蚀性水

24.3 泵的特性曲线

泵的特性曲线将流量(Q)与扬程(H)、功率(P)和效率(η)相关联。

Q-H曲线(流量-扬程):
供应流量和扬程之间的关系
H = H₀ - k·Q²
其中H₀是零流量时的扬程

Q-P曲线(流量-功率):
流量和吸收功率之间的关系
P = ρ·g·H·Q / η

Q-η曲线(流量-效率):
流量和效率之间的关系
η = (ρ·g·H·Q) / P
存在最大效率点(BEP)

工作点:
泵曲线与安装曲线的交点

24.4 泵的选择

选择合适的泵对于保证系统的正确运行至关重要。必须考虑以下参数:

所需流量: 消耗点所需的流量
总扬程: 几何高度 + 损失
安装曲线: 安装的H-Q关系
泵曲线: 泵的H-Q关系
工作点: 两条曲线的交点
效率: 工作点的效率

24.5 总扬程

总扬程(Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

其中:
Hg = 几何高度(高程差)
Hp = 安装中的扬程损失
Ps = 出口点的压力
Pa = 吸入点的压力
ρ = 流体密度
g = 重力加速度

扬程损失计算:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

其中:
f = 摩擦系数
L = 管道长度
D = 管道直径
v = 流体速度
K = 局部损失系数

24.6 太阳能应用泵

对于太阳能应用,必须选择专门设计用于变速运行的泵,因为可用功率根据太阳辐射在一天中变化。

表面泵: 用于低扬程(< 50米)
潜水泵: 用于中和高扬程
表面离心泵: 用于高流量和低扬程
多细胞潜水泵: 用于中等流量和高扬程

24.7 太阳能泵电机

太阳能泵的电机必须适合变频和变压运行,因为电源来自太阳能逆变器。

电机类型	特性	应用
三相交流电机	标准三相异步电机	潜水泵
单相交流电机	单相异步电机	小表面泵
无刷直流电机	无刷直流电机	小功率泵
潜水电机	特殊潜水电机	潜水泵

24.8 变频器

变频器允许将电机速度调整为可用功率,最大化利用可用太阳能。

功能: 将电机速度调整为可用功率
操作: DC-AC转换,频率变化
MPPT: 最大功率点跟踪
保护: 过电压、过电流、过热
控制: 速度控制和泵保护

24.9 太阳能泵送系统计算

所需液压功率:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

其中:
Ph = 液压功率(kW)
ρ = 水密度(1000千克/立方米)
g = 重力加速度(9.81米/秒²)
H = 总扬程(米)
Q = 流量(立方米/小时)

所需电功率:
Pe = Ph / (η泵 · η电机 · η变频器)

其中:
η泵 = 泵效率(0.5-0.8)
η电机 = 电机效率(0.8-0.95)
η变频器 = 变频器效率(0.95-0.98)

所需光伏功率:
Pfv = Pe / (η变频器 · η面板 · F子)

其中:
η面板 = 面板效率(0.15-0.20)
F子 = 子尺寸因子(1.2-1.4)

24.10 合适泵的选择

合适泵的选择是通过泵曲线与安装曲线的交叉进行的:

安装曲线: Hmt = Hg + k·Q²
泵曲线: H = f(Q)由制造商提供
工作点: 两条曲线的交点
效率: 必须是最大或接近最大
选择: 工作点接近BEP的泵

24.11 典型应用

应用	泵类型	典型扬程	典型流量
滴灌	表面或潜水	20-100米	1-10立方米/小时
喷灌	表面	30-150米	5-50立方米/小时
供应	潜水	50-300米	1-20立方米/小时
畜牧业	潜水或表面	20-150米	1-10立方米/小时
养鱼	潜水	5-50米	10-100立方米/小时

24.12 泵的安装

泵的正确安装对于保证正确运行和长寿命至关重要:

潜水泵: 井内垂直安装
深度: 适当浸没
电缆: 特殊潜水电缆
安全绳: 用于提取的钢丝绳
止回阀: 防止水回流
截止阀: 用于维护

24.13 泵的维护

泵的适当维护对于保证正确运行和长寿命至关重要:

目视检查: 泵的一般状态
电流测量: 消耗验证
绝缘测量: 绝缘验证
流量验证: 提供的流量验证
压力验证: 出口压力验证
清洁: 过滤器和格栅清洁

24.14 常见问题和解决方案

问题	原因	解决方案
低流量	地下水位低,堵塞	加深井,清洁
无流量	泵干,完全堵塞	检查水位,清洁
过电流	堵塞,过载	清洁,检查负载
低绝缘	湿度,恶化	干燥,修理或更换
振动	不对中,不平衡	对中,平衡
噪音	空化,轴承	检查NPSH,更换轴承

24.15 空化

空化是一种现象,当泵吸入处的压力下降到液体蒸汽压力以下时发生,产生蒸汽气泡,当到达较高压力区域时坍塌,对叶轮和壳体造成损坏。

可用NPSH(NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

其中:
Pa = 大气压力
Hv = 吸入高度(如果水位在上方则为正)
Pv = 液体蒸汽压力
Hp = 吸入损失

避免空化的条件:
NPSHa > NPSHr + 0.5米

其中NPSHr是泵所需的NPSH

第24章摘要: 水泵是将机械能转化为液压能的水力机械。对于太阳能应用,主要使用潜水泵或表面离心泵,适合变速运行。正确选择泵至关重要,考虑所需流量、总扬程和安装曲线。变频器允许将电机速度调整为可用太阳能功率,最大化利用太阳能。适当维护对于保证泵的正确运行和长寿命至关重要。

24.1 Введение в водяные насосы

Водяные насосы - это гидравлические машины, которые преобразуют полученную механическую энергию в гидравлическую энергию, увеличивая энергию давления, скорость или высоту жидкости. В солнечных приложениях насосы являются ключевым элементом, который преобразует электрическую энергию, поступающую от солнечных панелей, в гидравлическую энергию для подъема воды из колодцев, скважин, рек или резервуаров.

Правильный выбор насоса является фундаментальным для гарантии правильной работы системы солнечного насоса, максимизируя эффективность и срок службы системы.

Насосы Solener - Максимальная эффективность - Длинный срок службы

24.2 Типы насосов

A) Центробежные насосы

Они наиболее используются в солнечных приложениях. Они преобразуют механическую энергию в гидравлическую энергию через вращающийся импеллер, который сообщает скорость жидкости, впоследствии преобразуясь в давление.

Погружные: Установленные внутри колодца, погруженные в воду
Поверхностные: Установленные на поверхности, с всасыванием воды
Горизонтальные: Горизонтальный вал, для поверхностных приложений
Вертикальные: Вертикальный вал, для погружных приложений

B) Объемные насосы

Они перемещают определенный объем жидкости за каждый цикл работы. Они подходят для приложений, которые требуют высокого давления и уменьшенных потоков.

С поршнем: Посредством возвратно-поступательных поршней
С диафрагмой: Посредством гибких мембран
С шестернями: Посредством зацепленных шестерен
С прогрессивной полостью: Посредством бесконечного винта

C) Погружные насосы

Они наиболее используются в солнечных приложениях для глубоких колодцев. Мотор и насос погружены в воду, что облегчает охлаждение и уменьшает шум.

Погружной мотор: Специальный погружной электрический мотор
Многоклеточный насос: Множественные импеллеры в серии
Уменьшенный диаметр: Для колодцев малого диаметра
Нержавеющая сталь: Для коррозионных вод

24.3 Характерные кривые насосов

Характерные кривые насосов связывают поток (Q) с манометрической высотой (H), мощностью (P) и эффективностью (η).

Кривая Q-H (Поток-Высота):
Отношение между поставляемым потоком и манометрической высотой
H = H₀ - k·Q²
Где H₀ - высота при нулевом потоке

Кривая Q-P (Поток-Мощность):
Отношение между потоком и поглощенной мощностью
P = ρ·g·H·Q / η

Кривая Q-η (Поток-Эффективность):
Отношение между потоком и эффективностью
η = (ρ·g·H·Q) / P
Существует точка максимальной эффективности (BEP)

Рабочая точка:
Пересечение кривой насоса с кривой установки

24.4 Выбор насоса

Выбор подходящего насоса является фундаментальным для гарантии правильной работы системы. Должны рассматриваться следующие параметры:

Требуемый поток: Необходимый поток в точке потребления
Общая манометрическая высота: Геометрическая высота + потери
Кривая установки: Отношение H-Q установки
Кривая насоса: Отношение H-Q насоса
Рабочая точка: Пересечение обеих кривых
Эффективность: Эффективность в рабочей точке

24.5 Общая манометрическая высота

Общая манометрическая высота (Hmt):
Hmt = Hg + Hp + (Ps - Pa)/(ρ·g)

Где:
Hg = Геометрическая высота (разница высот)
Hp = Потери напора в установке
Ps = Давление в точке выхода
Pa = Давление в точке всасывания
ρ = Плотность жидкости
g = Ускорение гравитации

Расчет потерь напора:
Hp = Σ (f·L/D·v²/2g) + Σ (K·v²/2g)

Где:
f = Коэффициент трения
L = Длина трубы
D = Диаметр трубы
v = Скорость жидкости
K = Коэффициент единичных потерь

24.6 Насосы для солнечных приложений

Для солнечных приложений должны выбираться насосы, специально разработанные для работы с изменением скорости, поскольку доступная мощность изменяется в течение дня в соответствии с солнечным излучением.

Поверхностные насосы: Для низких манометрических высот (< 50 м)
Погружные насосы: Для средних и высоких манометрических высот
Поверхностные центробежные насосы: Для высоких потоков и низких высот
Многоклеточные погружные насосы: Для средних потоков и высоких высот

24.7 Моторы для солнечных насосов

Моторы для солнечных насосов должны быть подходящими для работы с изменением частоты и напряжения, поскольку питание поступает от солнечных инверторов.

Тип мотора	Характеристики	Приложение
Трехфазный AC мотор	Стандартный трехфазный асинхронный мотор	Погружные насосы
Однофазный AC мотор	Однофазный асинхронный мотор	Малые поверхностные насосы
Бесщеточный DC мотор	Бесщеточный DC мотор	Насосы малой мощности
Погружной мотор	Специальный погружной мотор	Погружные насосы

24.8 Частотные вариаторы

Частотные вариаторы позволяют адаптировать скорость мотора к доступной мощности, максимизируя использование доступной солнечной энергии.

Функция: Адаптировать скорость мотора к доступной мощности
Работа: Преобразование DC-AC с изменением частоты
MPPT: Отслеживание точки максимальной мощности
Защиты: Перенапряжение, сверхток, перегрев
Контроль: Контроль скорости и защита насоса

24.9 Расчет системы солнечного насоса

Необходимая гидравлическая мощность:
Ph = ρ·g·H·Q / 3600

Где:
Ph = Гидравлическая мощность (кВт)
ρ = Плотность воды (1000 кг/м³)
g = Ускорение гравитации (9.81 м/с²)
H = Общая манометрическая высота (м)
Q = Поток (м³/ч)

Необходимая электрическая мощность:
Pe = Ph / (ηнасос · ηмотор · ηвариатор)

Где:
ηнасос = Эффективность насоса (0.5-0.8)
ηмотор = Эффективность мотора (0.8-0.95)
ηвариатор = Эффективность вариатора (0.95-0.98)

Необходимая фотоэлектрическая мощность:
Pfv = Pe / (ηвариатор · ηпанель · Fпод)

Где:
ηпанель = Эффективность панели (0.15-0.20)
Fпод = Фактор под-размерения (1.2-1.4)

24.10 Выбор подходящего насоса

Выбор подходящего насоса осуществляется путем пересечения кривой насоса с кривой установки:

Кривая установки: Hmt = Hg + k·Q²
Кривая насоса: H = f(Q), предоставленная производителем
Рабочая точка: Пересечение обеих кривых
Эффективность: Должна быть максимальной или близкой к максимальной
Выбор: Насос, рабочая точка которого близка к BEP

24.11 Типичные приложения

Приложение	Тип насоса	Типичная высота	Типичный поток
Капельное орошение	Поверхностный или погружной	20-100 м	1-10 м³/ч
Дождевальное орошение	Поверхностный	30-150 м	5-50 м³/ч
Снабжение	Погружной	50-300 м	1-20 м³/ч
Скотоводство	Погружной или поверхностный	20-150 м	1-10 м³/ч
Рыбоводство	Погружной	5-50 м	10-100 м³/ч

24.12 Установка насосов

Правильная установка насосов является фундаментальной для гарантии правильной работы и долгого срока службы:

Погружные насосы: Вертикальная установка в колодце
Глубина: Адекватно погружены
Электрический кабель: Специальный погружной кабель
Страховочный трос: Стальной трос для извлечения
Обратный клапан: Для предотвращения возврата воды
Запорный клапан: Для обслуживания

24.13 Обслуживание насосов

Надлежащее обслуживание насосов является фундаментальным для гарантии правильной работы и долгого срока службы:

Визуальный осмотр: Общее состояние насоса
Измерение тока: Проверка потребления
Измерение изоляции: Проверка изоляции
Проверка потока: Проверка поставляемого потока
Проверка давления: Проверка давления выхода
Очистка: Очистка фильтров и решеток

24.14 Общие проблемы и решения

Проблема	Причина	Решение
Низкий поток	Низкий уровень грунтовых вод, засорение	Углубить колодец, очистить
Нет потока	Сухой насос, полное засорение	Проверить уровень, очистить
Сверхток	Засорение, перегрузка	Очистить, проверить нагрузку
Низкая изоляция	Влажность, ухудшение	Высушить, отремонтировать или заменить
Вибрации	Невыравнивание, дисбаланс	Выровнять, сбалансировать
Шум	Кавитация, подшипники	Проверить NPSH, заменить подшипники

24.15 Кавитация

Кавитация - это явление, которое происходит, когда давление на всасывании насоса опускается ниже давления пара жидкости, производя образование пузырьков пара, которые коллапсируют при достижении зон с более высоким давлением, производя повреждения в импеллере и корпусе.

Доступный NPSH (NPSHa):
NPSHa = Pa/(ρ·g) + Hv - Pv/(ρ·g) - Hp

Где:
Pa = Атмосферное давление
Hv = Высота всасывания (положительная, если уровень выше)
Pv = Давление пара жидкости
Hp = Потери на всасывании

Условие для избежания кавитации:
NPSHa > NPSHr + 0.5 м

Где NPSHr - NPSH, требуемый насосом

Резюме главы 24: Водяные насосы - это гидравлические машины, которые преобразуют механическую энергию в гидравлическую энергию. Для солнечных приложений в основном используются погружные или поверхностные центробежные насосы, подходящие для работы с изменением скорости. Правильный выбор насоса является фундаментальным, учитывая требуемый поток, общую манометрическую высоту и кривую установки. Частотные вариаторы позволяют адаптировать скорость мотора к доступной солнечной мощности, максимизируя использование солнечной энергии. Надлежащее обслуживание является фундаментальным для гарантии правильной работы и долгого срока службы насосов.