Como calcular a potência da bomba de água: 14 etapas (com fotos)

Uma bomba é um dispositivo mecânico básico mas importante que fornece a força para mover o fluido a uma caudal específica. Como qualquer dispositivo que funcione (transfere energia através de uma distância), sua eficácia é medida no poder. Embora Watts e quilowatts são unidades mais comuns de medição de energia, a potência ainda é comumente usada para dispositivos elétricos de alta saída nos Estados Unidos. Neste contexto, 1 cavalos de potência é igual a 746 watts.

Fórmula rápida

Horsepower de água = potência mínima necessária para executar a bomba de água
TDH = Total Dynamic Head = vertical Distância Liquid Travels (em pés) + perda de fricção do tubo
Q = taxa de fluxo de líquido em galões por minuto
SG = gravidade específica de líquido (isso é igual a 1 se você estiver bombeando água)
Horsepower de água = $T D H * Q * S G 3960$ ${ frac {tdh * q * sg} {3960}}$
Potência real necessária = (potência de água) / (eficiência da bomba).

Escreva a eficiência como decimal (50% → 0.5).

Passos

Método 1 de 2:

Calculando a potência da água para um projeto planejado

1. Decidir sobre a taxa de fluxo desejada. As necessidades do seu projeto determinam a taxa de fluxo necessária do líquido da bomba. Escreva este valor em galões por minuto (GPM). Você não estará usando esse valor imediatamente, mas determinará quais bombas e tubos você considera.

Exemplo: Um jardineiro tem um plano de irrigação que requer uma taxa de fluxo de 10 galões por minuto.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passo 2

2. Medir a altura da água precisa viajar. Esta é a distância vertical da parte superior da mesa de água (ou a parte superior do nível da água no primeiro tanque) para o destino final da água. Ignorar qualquer distância horizontal. Se o nível de água mudar ao longo do tempo, use a distância máxima esperada. Isto é o "elevador de bombeamento" Sua bomba precisará gerar.

Exemplo: Quando o tanque de água do jardineiro está quase vazio (o nível mais baixo esperado), seu nível de água é 50 pés abaixo da área do jardim que precisa de rega.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passo 3

3. Estimar as perdas de fricção do tubo. Além da pressão mínima necessária para mover a água uma certa distância, sua bomba também precisa superar a força de atrito à medida que a água se move pelo tubo. A quantidade de atrito depende do material do tubo, diâmetro interno e comprimento, bem como o tipo de curvas e acessórios que você usa. Procure esses valores em um gráfico de perda de fricção de tubo, como Este. Anote a perda total de fricção em pés de cabeça (ou seja o número de pés que você "perder" do seu elevador de bombeamento por causa do atrito).

Exemplo: O jardineiro decide usar 1" Tubos de plástico de diâmetro e necessidades 75 pés de tubulação total (incluindo comprimentos horizontais). Um gráfico de perda de fricção de tubos diz a ele que 1" Tubos de plástico causam uma perda de 6.3 ft de cabeça para cada 100 pés de comprimento do tubo.

75 F T * 6.3 F T H E uma D 100 F T = 4.7 F T_{H E uma D}

$75ft * { frac {6,3ft _ {{head}}} {100ft}} = 4.7ft _ {{head}}$
Ele também olha a perda de fricção de cada encaixe no tubo. Por 1" plástico, um conector de 90º cotovelo e três acessórios roscados contribuem com uma perda total de 15 pés.
Adicionando tudo isso, a perda total de atrito é 4.7 + 15 = 19.7 ft., ou sobre 20 ft.

Esses gráficos geralmente incluem uma estimativa de velocidade de água também, com base na caudal e os tubos que você usa. É melhor manter a velocidade abaixo de 5 pés / s para evitar "martelo hidráulico," a vibração repetida que pode danificar seu equipamento.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passo 4

4. Adicione o elevador de bombeamento e a perda de fricção juntos. A água da distância vertical precisa viajar mais as perdas de fricção do tubo fazer o "cabeça dinâmica total" ou tdh. Esta é a carga total de pressão que a bomba precisa superar.

Exemplo: Tdh = distância vertical + perda de fricção = 50 ft + 20 ft = 70 ft.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 5

5. Olhe para cima a gravidade específica se você estiver bombeando qualquer coisa além da água. A fórmula de potência de água básica assume que você está bombeando a água. Se você está bombeando um fluido diferente, procure "Gravidade Específica" Online ou em um livro de referência de engenharia. Fluidos com maior densidade específica são mais densos, e exigem mais potência para empurrar o tubo.

Exemplo: Desde que o jardineiro está bombeando a água, ele não precisa olhar nada. A gravidade específica da água é igual a 1.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 6

6. Digite esses valores na fórmula da água da água. A potência da água, ou poder mínimo necessário para executar a bomba, é igual a

T D H * Q * S G 3960

${ frac {tdh * q * sg} {3960}}$ , onde o TDH é a cabeça dinâmica total em pés, q é a taxa de fluxo no GPM, e SG é a gravidade específica (1 para a água). Digite todos os valores que você encontrou nesta fórmula para encontrar a potência da água para o seu projeto.

Exemplo: A bomba de jardim precisa superar um TDH de 70 pés e produzir uma taxa de fluxo Q de 10 GPM. Desde que é bombeando a água, o SG é igual a 1.
Horsepower de água =

T D H * Q * S G 3960 = 70 * 10 * 1 3960 =

${ frac {tdh * q * sg} {3960}} = { frac {70 * 10 * 1} {3960}} =$ ~0.18 cavalos de potência.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passo 7

7. Divida a potência pela eficiência da bomba. Agora você sabe quanto potência você precisa fornecer para executar sua bomba. No entanto, nenhum dispositivo mecânico é 100% eficiente na transferência de energia. Depois de ter escolhido uma bomba, verifique as informações do fabricante para a eficiência da bomba e escrevê-la como um decimal. Divida a potência da água por este valor para encontrar a potência real do motor que você precisa para sua bomba.

Exemplo: Fazer 0.18 cavalos de trabalho, uma bomba com 50% (ou 0.5) A classificação de eficiência realmente exigiria

\frac{0.18}{0.5} =

${ frac {0,18} {0.5}} =$ uma 0.36 HP motor.

As bombas mais modernas são entre 50% e 85% eficientes quando usadas como pretendidas. Se você não conseguir encontrar uma classificação de eficiência para sua bomba, você pode assumir a potência do motor real necessária quedas entre

C uma T E R H P 0.5

${ frac {waterhp} {0.5}}$ e

C uma T E R H P 0.85

${ frac {waterhp} {0,85}}}$

Método 2 de 2:

Medindo a potência da água de uma bomba

1. Verifique o nível da água no tanque de reservatório de base. Este é o tanque que fornece água para sua bomba. O nível de água no tanque também será igual ao nível da água no tubo, então este é o nível que a bomba está atualmente desenhando de.

Se você estiver bombeando de um poço, seja a profundidade diretamente ou procure uma estimativa de níveis de mesa de água em sua área (nesta época do ano). As agências governamentais, como o USGS, muitas vezes podem fornecer essas informações.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passo 9

2. Esvazie o reservatório de destino. O reservatório de destino é um segundo tanque, ao qual a bomba transfere a água do reservatório de base. Certifique-se de que está vazio e conectado corretamente à bomba.

Se você normalmente não tem um tanque aqui, basta colocar um grande balde para coletar a água para essa medição. Use um balde de tamanho conhecido em galões.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 10

3. Medir a distância vertical entre os dois locais. Usando uma escala ou régua, meça a distância vertical entre o nível da água no reservatório de base e a entrada de água no tanque de destino. Anote a distância em pés.

Por exemplo, diga que o nível da água no primeiro tanque é 120 pés menor em elevação do que o reservatório de destino.

Para esta etapa, não importa quanta distância horizontal a água viaja.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 11

4. Ligar a bomba. Ligue o dispositivo, e ele começará a bombear a água. Comece um relógio parado ao mesmo tempo.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 12

5. Medir a taxa de fluxo. Uma vez que sua bomba esteja funcionando, você pode medir a taxa volumétrica: o volume de água transportado por unidade de tempo. Observe esta taxa em galões por minuto.

Por exemplo, sua bomba leva 30 segundos para preencher um contêiner de 10 galões. Isso significa que a taxa de fluxo é

10 G uma eu eu O n S 30 S E C O n D S * 60 S E C O n D S M eu n você T E = 20 G uma eu eu O n S M eu n você T E

${ frac {10 galones} {30 seconds}} * 60 { frac {seconds}}}} = 20 { frac {gallons}}}}$ . Isso geralmente é escrito 20 GPM, para "galões por minuto".

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 13

6. Procure a gravidade específica do fluido. A gravidade específica é uma medição da densidade: quanto mais um fluido é mais denso, mais poderá para bombear. A água tem uma gravidade específica de 1. Se bombeando um fluido diferente, procure uma tabela de engenharia de gravidade específica.

Este exemplo usará água, então a gravidade específica é 1.

Imagem intitulada Calcular Bomba de Água Passepower Passower 14

7. Estimativa de potência desses valores. A potência da água da bomba é aproximadamente igual a

H * Q * S G 3960

${ frac {h * q * sg} {3960}}$ , onde h é a distância vertical a água viaja em pés, q é a taxa de fluxo em galões por minuto, e SG é a gravidade específica do fluido.

Neste exemplo, a bomba está operando em

120 F T * 20 G P M * 1 3960 =

${ frac {120ft * 20gpm * 1} {3960}} =$ 0.65 cavalos de potência.

Na realidade, você provavelmente está usando mais poder do que isso em sua bomba. Sua bomba também está superando a força de atrito nos tubos, e algum poder é desperdiçado devido à ineficiência do motor. Você pode dobrar este resultado para uma estimativa aproximada do consumo de energia ou acompanhar a quantidade real de combustível ou eletricidade que seu motor usa, ou consulte os cálculos completos acima.

Pontas

Para a maioria dos líquidos, a gravidade específica é facilmente encontrada olhando para tabelas de física. Você pode, no entanto, também Meça a gravidade específica com um hidrômetro.

Existem vários instrumentos mecânicos disponíveis que podem medir a taxa de fluxo de um fluido. Estes incluem o tubo de venturi e o tubo de pitot.

Lembre-se que uma unidade de potência é equivalente a 746 watts. Dependendo das suas circunstâncias, você pode precisar converter de uma dessas medições para o outro.

Assim como as bombas, os próprios motores não são 100% eficientes. Certifique-se de selecionar um motor com resultado cavalos de potência que atende aos requisitos da sua bomba. Se você fornecer a potência mínima que você calculou (ou watts equivalente de eletricidade) ao seu motor, as perdas devido à ineficiência deixarão a saída do motor abaixo do valor mínimo.

Você pode usar "3956" em vez de "3960" Na fórmula de potência para um resultado ligeiramente mais preciso. Calculadoras de potência de água on-line podem dar duas respostas ligeiramente diferentes, dependendo de qual valor eles usam.

Avisos

Bombas só podem puxar a água até uma certa altura (embora possa empurrá-la para cima tanto quanto sua potência permite). Na prática, esta altura máxima é de cerca de 22.5 pés no nível do mar, e aproximadamente 1 pé menor que isso para cada 1.000 pés de elevação acima do nível do mar. Certifique-se de que o componente de sucção real da bomba esteja localizado dentro dessa distância acima da água.

Os poderosos sistemas de bomba podem envolver componentes de alta pressão e alta tensão. Instale-os apenas sob supervisão experiente.

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