Sistema de reforço de pressão não negativa: guia de seleção, dimensionamento e configuração

Peça a cinco empreiteiros para especificarem um sistema de reforço de pressão não negativo e você obterá cinco limites de sucção diferentes. O hardware parece o mesmo em todos os lugares: bombas acopladas diretamente à rede municipal, um controlador monitorando a pressão de sucção e sem tanque intermediário entre elas. Onde as especificações divergem é o ponto em que a bomba pode parar de puxar.

A intenção por trás do design é simples. O conjunto retira água diretamente da rede de distribuição e adiciona apenas a pressão que o edifício necessita, de forma que a rede mantém a sua própria pressão e o edifício não armazena água que não utilizará dentro de um dia. Todos os outros componentes existem para proteger o lado de sucção.

Um sistema de reforço de pressão não negativa é um conjunto de bombeamento de acoplamento direto que capta a sucção da rede de distribuição municipal e modula a velocidade da bomba para que a pressão de sucção nunca caia abaixo de um limite predefinido, normalmente 0,02 MPa abaixo da pressão dinâmica mais baixa registrada no ponto de conexão.

Definição de trabalho usada ao longo deste guia

Uma unidade típica combina duas a quatro bombas multiestágio verticais com controle de frequência totalmente variável, um controlador de fluxo constante ou supressor de vácuo, transmissores de pressão em ambos os lados do conjunto e um pequeno recipiente de diafragma que absorve surtos de partida-parada. O tempo de resposta separa as instalações boas das médias: um conjunto que precisa de três segundos para reagir a uma queda de pressão já puxou o ramal principal negativo em uma linha movimentada de 200 mm.

Onde um sistema de reforço de pressão não negativa se encaixa e onde não se encaixa

Um sistema de reforço de pressão não negativo é adequado quando a rede municipal ainda pode fornecer a vazão projetada de aproximadamente 0,15 MPa ou mais durante a pior hora do dia, quando o projeto não precisa de água armazenada para combate a incêndio e quando o espaço da planta é escasso. Quando qualquer uma dessas três condições falha, um arranjo de tanque intermediário continua sendo a resposta correta.

Escolha impulso direto quando

A pressão principal dinâmica mais baixa registrada no horário de pico é de 0,15 MPa ou superior
O tubo de serviço de entrada transporta o fluxo de projeto sem velocidade excessiva
A altura do edifício permanece abaixo de aproximadamente 100 m em um único estágio
A sala de bombas é pequena, existente ou está sendo adaptada para um espaço ocupado
A idade da água é uma preocupação e o volume armazenado é indesejável

Guarde o tanque intermediário quando

As principais quedas abaixo do limite de proteção todas as manhãs e noites
A concessionária limita o sorteio permitido da agência
O projeto deve conter uma reserva de água para combate a incêndio
O edifício necessita de fornecimento zoneado acima de aproximadamente 100 m
O principal é interrompido ou turvo frequentemente

Projetos enquadrados entre essas duas categorias geralmente chegam a um conjunto tipo tanque com controle de estabilização de tensão, que mantém um pequeno volume controlado no circuito sem se comportar como um tanque de armazenamento cheio. É o compromisso prático para trabalhos de modernização onde a pressão principal é adequada no papel, mas desigual na prática.

Digital Full-Frequency Voltage-Stabilizing Tank-Type Non-Negative-Pressure Water Supply Equipment

Equipamento digital de abastecimento de água com pressão não negativa tipo tanque estabilizador de tensão de frequência total Um conjunto de pressão não negativa do tipo tanque com controle total de frequência variável, tanque de fluxo constante em aço inoxidável e monitoramento remoto para projetos de modernização de pressão de rede irregular. Ver Produto →

Dimensionando um sistema de reforço de pressão não negativa para demanda em horário de pico

Dimensione o fluxo em 1,2 vezes a demanda horária de pico, a altura manométrica como elevação estática mais 0,15 a 0,20 MPa de perda na tubulação mais 0,10 MPa de residual no dispositivo mais alto e ajuste o corte de sucção 0,02 MPa abaixo da pressão principal mais baixa que você realmente mediu. Um valor estimado da rede elétrica é a causa mais comum de um reforço que dispara todas as manhãs.

1,2x

Fluxo de projeto como um múltiplo da demanda horária de pico

0,10 MPa

Pressão residual direcionada para o dispositivo mais alto

0,02 MPa

Rebaixamento máximo permitido no ponto de sucção

Valores de projeto para um booster de acoplamento direto e o que dá errado quando cada um deles é configurado incorretamente.
Parâmetro	Valor de design típico	Consequência se for perdido
Fluxo de projeto	1,2 vezes a demanda horária de pico	Ciclos curtos e quedas de pressão nos horários de pico
Cabeça total	Elevação estática mais perdas de 0,15 a 0,20 MPa mais 0,10 MPa residual	Os andares superiores funcionam abaixo da pressão necessária
Limiar de sucção	0,02 MPa below the lowest recorded dynamic pressure	Viagens incômodas ou estresse na rede de distribuição
Escalonamento da bomba	Três bombas, duas em serviço e uma em espera	Sem redundância durante serviço ou falha
Modo de controle	Frequência totalmente variável em cada bomba	Caça entre estágios e maior uso de energia
Navio tampão	Recipiente de diafragma de 50 a 150 L	Picos de pressão em cada partida da bomba

Meça antes de dimensionar. Um registro de sete dias em intervalos de quinze minutos, obtido no mesmo ponto de derivação que o booster usará, informa mais do que qualquer valor da rede elétrica na placa de identificação. Onde esse registro mostra quedas curtas abaixo do limite de proteção, um conjunto de pressão não negativa do tipo caixa de compensação diferencial preenche a lacuna de uma pequena câmara de interrupção em vez de parar as bombas.

Digital Full-Frequency Differential Compensation Box-Type Non-Negative-Pressure Water Supply System

Sistema de abastecimento de água com pressão não negativa tipo caixa de compensação diferencial digital de frequência total Um booster de acoplamento direto, sem tanque, com compensação diferencial e controle total de frequência variável para fornecimento de pressão constante em altas elevações onde ocorrem quedas medidas da rede elétrica. Ver Produto →

Desempenho energético: quais mudanças no controle de frequência variável

O controle total de frequência variável mantém o uso específico de energia próximo a 0,27 kWh por metro cúbico em serviço residencial típico, contra aproximadamente 0,42 kWh para um tanque no telhado que alimenta um conjunto de bombas de velocidade fixa. Dois efeitos impulsionam essa diferença, e apenas um deles é a própria pulsão.

Consumo específico de energia por esquema de fornecimento, kWh por metro cúbico fornecido

Tanque de teto mais conjunto de velocidade fixa

0.42

Tanque pneumático mais frequência variável

0.34

Booster de pressão não negativo, frequência totalmente variável

0.27

Valores de referência compilados a partir de registros de comissionamento em projetos residenciais comparáveis. Os resultados reais dependem da elevação estática, do projeto do riser e do perfil de demanda diária.

O primeiro efeito é a cabeça que você nunca adiciona. Um esquema de tanque no telhado geralmente precisa de 0,30 a 0,35 MPa extras para elevar a água até o tanque e depois repressurizar o riser abaixo dele, e um conjunto de acoplamento direto pula ambas as etapas. O segundo efeito vem da lei de afinidade: a 80% da velocidade nominal, a potência do eixo cai para aproximadamente a metade, razão pela qual um único VFD acionando uma bomba escalonadora raramente corresponde a um conjunto totalmente controlado por velocidade.

     0,15 kWh    
     Economia por metro cúbico entregue em um esquema de tanque no teto no mesmo perfil de riser, sem volume de armazenamento, sem ciclo de limpeza do tanque e sem perdas por rebombeamento.    

Etapas de comissionamento e manutenção que protegem a rede municipal

O comissionamento de um sistema de reforço de pressão não negativo é um exercício do lado da sucção. Obtenha o comportamento de sucção correto e a pressão de descarga segue; pule-o e o aparelho irá desarmar sempre que a vizinhança acordar.

Registre a pressão principal de entrada durante sete dias consecutivos em intervalos de quinze minutos, cobrindo os picos da manhã e da noite.

Defina o limite de proteção de sucção 0,02 MPa abaixo da pressão dinâmica mais baixa nesse registro e, em seguida, teste a sequência de desligamento e reinicialização manualmente.

Ajuste a rampa de acionamento e o circuito de controle até que a pressão de descarga se mantenha dentro de mais ou menos 0,01 MPa, sem oscilação entre as bombas.

Execute um teste escalonado: abra o maior ponto de drenagem e confirme se o conjunto recupera a pressão alvo em cinco segundos sem um alarme de sucção.

Verifique a transferência automática para a bomba de reserva e confirme se o alarme chega ao sistema de gestão do edifício e não apenas ao painel local.

O trabalho de rotina após a transferência é curto, mas não é opcional.

A cada 6 meses: verifique a pré-carga do recipiente do diafragma em relação ao valor da placa de identificação e complete se houver desvio.
A cada 12 meses: calibre os transmissores de pressão de sucção e descarga em relação a um manômetro de referência.
A cada 12 meses: inspecione os selos mecânicos e procure cavitação em baixa pressão de sucção.
A cada 12 meses: limpe o controlador de fluxo constante e confirme o assentamento da válvula de retenção.
A cada 24 meses: meça a folga do anel de desgaste do impulsor e registre a tendência.

O comportamento de controle por trás dessas verificações é explicado mais detalhadamente nesta nota sobre como o controle VFD estabiliza sistemas de reforço de pressão constante . Estações montadas em fábrica, conectadas e testadas quanto à pressão antes do envio, reduzem a segunda etapa no local a uma única verificação de conexão.

Digital Fully Variable-Frequency Tank-Type Non-Negative-Pressure Pump Station

Estação de bombeamento digital de frequência totalmente variável tipo tanque de pressão não negativa Uma estação de bombeamento tipo tanque com pressão não negativa com controle VFD independente e monitoramento inteligente para fornecimento de água com pressão constante. Ver Produto →

Perguntas frequentes sobre sistemas de reforço de pressão não negativa

Qual é a diferença entre um sistema de pressurização não negativa e um conjunto de pressurização convencional?

Um conjunto de pressurização convencional é alimentado por um tanque intermediário, de modo que as bombas nunca tocam a rede municipal e a pressão de sucção não é uma restrição do projeto. Um sistema de reforço de pressão não negativa retira diretamente da rede principal, o que elimina o espaço do tanque e o regime de limpeza, mas torna a proteção contra sucção a tarefa dominante do projeto. Os conjuntos convencionais toleram um principal fraco; conjuntos de acoplamento direto requerem um medido.

Um sistema de reforço de pressão não negativa também pode fornecer água para combate a incêndios?

Não por conta própria. A demanda de incêndio requer uma reserva armazenada que satisfaça o código local, portanto, a maioria dos projetos combina um conjunto doméstico de reforço direto com um tanque de reserva de incêndio separado e um conjunto de bomba de incêndio dedicado, ou consolida ambas as tarefas em uma estação de bombeamento doméstica e de incêndio compartilhando uma única sala de fábrica.

O que acontece quando a pressão principal cai abaixo do limite de proteção?

O controlador reduz primeiro a velocidade da bomba, depois para o conjunto e aguarda a recuperação da pressão antes de reiniciar. Os controladores modernos também registram cada evento com um carimbo de data/hora, o que transforma uma reclamação incômoda em um problema mensurável na rede elétrica. Uma variante de compensação diferencial preenche quedas curtas de um pequeno volume de buffer em vez de parar.

De quanto espaço um sistema de reforço de pressão não negativa precisa?

Aproximadamente 40 a 60 por cento menos do que um tanque intermediário e um arranjo de reforço que atendem à mesma demanda. Um conjunto de três bombas que movimenta 36 metros cúbicos por hora para uma torre de 30 andares normalmente cabe em 6 a 9 metros quadrados, incluindo um metro de espaço livre para manutenção na frente do skid.

Se você já possui um registro de pressão de sete dias, envie-o para a equipe de engenharia através do nosso página de contato antes que a lista de equipamentos seja congelada. Os dados de sucção decidem a configuração com muito mais frequência do que a altura do edifício.