Un análisis de las ventajas y desventajas del suministro de agua de frecuencia variable y el suministro de agua a presión no negativa de pozos profundos en el área de la fábrica y una introducción al principio del suministro de agua de frecuencia variable a presión constante y presión no negativa.
Abstracta
Las fábricas tradicionales y el suministro de agua a gran escala utilizan presurización secundaria, construyen torres de agua e instalan tanques en plantas altas para satisfacer las necesidades de presión de suministro de agua en todos los aspectos de la fábrica. Sin embargo, existen problemas de desperdicio de energía y contaminación secundaria de las fuentes de agua. Con el avance de la ciencia y la tecnología, la aplicación del suministro de agua de frecuencia variable puede ahorrar energía hasta cierto punto, pero la fuente de agua aún presenta el problema de la contaminación secundaria. El método de suministro de agua sin presión negativa puede resolver estos problemas y ofrece ahorro de energía y agua, sin contaminación secundaria.
Métodos comunes de suministro de agua
- Suministro de agua desde una torre de agua – El método más antiguo de suministro de agua a gran altura es el de las torres de agua. El agua de pozos profundos se transporta a la torre mediante una bomba de agua profunda, y finalmente se suministra gracias a la diferencia de presión entre la torre y el edificio. Se trata de un método de suministro por gravedad. La desventaja es que la torre ocupa una gran superficie, el coste de construcción es elevado y la contaminación secundaria es grave. A medida que los edificios urbanos se hacen cada vez más altos, la altura de las torres de agua ya no satisface las necesidades actuales y están destinadas a ser eliminadas.
- Suministro de agua desde el tanque de agua – El suministro de agua a tanques y depósitos consiste en transportar el agua desde pozos profundos hasta depósitos o tanques mediante bombas. El suministro de agua a los tanques se divide en dos etapas. La primera etapa utiliza el método «pozo + bomba + depósito o tanque». El agua se presuriza en el tanque de almacenamiento y, a continuación, se presuriza mediante una bomba de velocidad fija antes de ser enviada al usuario. El tanque de agua regula el consumo de agua durante picos altos y bajos. La segunda etapa adopta el método «tanque de almacenamiento + bomba de agua con regulación de velocidad de frecuencia variable». Tras ajustar la presión de suministro de agua de la bomba, bajo el control del convertidor de frecuencia, la velocidad de la bomba cambia con el volumen de agua. El resultado de reducir la velocidad es una reducción del consumo de energía. La reducción de potencia reduce en cierta medida el consumo de energía.
- Suministro de agua sin presión negativa – El suministro de agua sin presión negativa aprovecha directamente la presión residual de la bomba de aguas profundas y se superpone directamente al suministro de agua en función de la presión de la bomba. Al bombear agua a la entrada de la bomba, se puede superponer la presión residual para aprovechar la carga. La bomba de agua solo compensa la parte insuficiente de la presión de agua ajustada y la presión residual, con un evidente ahorro de energía.
Conversión de Frecuencia Suministro de Agua a Presión Constante
- Principio de funcionamiento – La presión del suministro de agua se ajusta previamente para la bomba. El sensor de presión detecta la presión de la red de tuberías y envía la señal al controlador o al microcontrolador. Tras el análisis y procesamiento, la señal se transmite al convertidor de frecuencia para controlar el funcionamiento de la bomba. Cuando aumenta el consumo de agua, aumentan la tensión y la frecuencia de salida, la velocidad de la bomba y el caudal; cuando disminuye el volumen de agua, la velocidad disminuye, reduciendo el caudal, de modo que la presión de la red se mantiene en el valor establecido. Cuando funcionan varias bombas, cada una se arranca suavemente, una por una, y la frecuencia variable se convierte a la frecuencia de la red hasta que se alcanzan la presión y el caudal, controlando así el ciclo de las bombas. Sin embargo, cuando funciona con bajo caudal por la noche, se puede utilizar la bomba de agua de frecuencia variable para mantener el funcionamiento y apagar la bomba de suministro de agua de frecuencia variable para mantener la presión.
- Composición del sistema de control de suministro de agua de frecuencia variable – El sistema de monitoreo automático incluye monitoreo en tiempo real del volumen de agua en el depósito y la presión en la red de tuberías. Monitoreo de la presión del agua en la red de tuberías: Instale un sensor de presión en la tubería principal del sistema de suministro de agua. El sensor convierte los datos recopilados en una señal eléctrica y la transmite al convertidor de frecuencia. El convertidor de frecuencia cambia la potencia de salida mediante operaciones lógicas correspondientes, ajustando así la velocidad de la bomba de conversión de frecuencia. Finalmente, mantiene la presión del agua de la bomba de frecuencia variable en equilibrio con la presión del agua del usuario. Monitoreo del volumen de agua en el depósito: Instale un sensor de nivel de flotador en el depósito para monitorear el volumen de agua. Cuando el volumen de agua en la piscina es demasiado bajo, el sistema de detección informará de la situación actual al sistema de control, y el sistema de suministro de agua implementará una protección automática.
(1) Unidad de bomba de conversión de frecuencia – Está compuesto por un motor eléctrico y varias bombas de agua. Cuando el consumo de agua no varía mucho, el sistema funciona con una bomba con conversión de frecuencia y regulación de velocidad según la cantidad. Al aumentar el consumo de agua, la presión en el sistema de tuberías disminuye. Cuando el volumen de agua supera la salida de una bomba, la primera cambia a funcionamiento a frecuencia industrial y la segunda a frecuencia variable. Cuando el consumo de agua es inferior a la salida de las dos bombas, se detiene automáticamente una o dos. Durante todo el funcionamiento, se mantiene constante la presión del sistema.
(2) Sistema de control automático – La función principal es ajustar automáticamente la frecuencia del convertidor de frecuencia según la presión de agua de la red de tuberías y el consumo de agua en la fábrica, ajustando así la velocidad de funcionamiento de la bomba y garantizando así un suministro de agua a presión constante. Generalmente incluye convertidores de frecuencia, PLC y equipos de control electrónico.
(3) Sistema de monitoreo por computadora – Se utiliza para visualizar y controlar el estado operativo de todos los sistemas. Los trabajadores pueden usar este sistema para comprender el funcionamiento de todo el sistema de suministro de agua. El valor preestablecido de la presión del agua y el método de control se pueden modificar de forma rápida y sencilla según el sistema, y el sistema de control también se puede iniciar y detener con flexibilidad.
Suministro de Agua sin Presión Negativa
- Composición del Sistema – El sistema de suministro de agua sin presión negativa consta principalmente de un tanque de flujo constante sin presión negativa, un tanque de presión (de diafragma o de expansión con bolsa de aire), un gabinete de control de presión sin presión negativa, una bomba de agua, un motor, un eliminador de presión negativa, un filtro, un dispositivo antirreflujo, un sensor y un sistema eléctrico. Consta de un manómetro de contacto, componentes de tubería, una base, etc. El estabilizador de flujo es un dispositivo conectado entre la red de tuberías municipal y la bomba de agua. Su función principal es eliminar la influencia de la presión negativa y estabilizar y regular el flujo de agua.
- Sin tecnología de presión negativa – El sistema de suministro de agua sin presión negativa utiliza tecnología de conversión de frecuencia por microcomputadora y un eficaz procesamiento de presión negativa para lograr un suministro de agua con presión superpuesta. El equipo recopila las señales de vacío y nivel de agua en el compensador de caudal constante mediante los dispositivos de monitoreo del manómetro de la red de tuberías, el supresor de vacío y el compensador de caudal constante, proporciona retroalimentación en tiempo real y controla los parámetros especiales de ambos mediante la microcomputadora. El dispositivo suprime la generación de presión negativa y garantiza que el equipo no afecte a la bomba de aguas profundas.
El sistema no generará presión negativa en la bomba de aguas profundas. Cuando la presión de agua de la bomba disminuye o incluso se detiene, la unidad de bombeo puede seguir funcionando hasta que el cambio en el tiempo de entrada y salida de agua en el compensador de flujo constante sea negativo o hasta que la presión del agua baje al límite inferior establecido por el manómetro de contacto eléctrico. El equipo se puede controlar de forma sencilla para que se apague y arranque automáticamente tras la entrada de agua. Durante un corte de electricidad, la unidad de bombeo deja de funcionar. Al recibir una llamada, la unidad se enciende automáticamente y restablece el suministro de agua.
Ventajas y desventajas del Suministro de agua a Presión constante de Frecuencia Variable y del Suministro de agua a Presión no Negativa
Ventajas y desventajas del suministro de agua de frecuencia variable
- Ventajas – En comparación con el sistema tradicional de suministro de agua mediante torres, su construcción básica es sencilla: el sistema solo requiere una pequeña sala de agua (varias bombas de agua y un armario de control) y ocupa un área pequeña. El equipo es altamente confiable y tiene una larga vida útil, lo que permite satisfacer las necesidades de edificios de gran altura. Cuenta con un tanque de almacenamiento de agua, que permite un suministro continuo de agua a corto plazo cuando la red municipal se queda sin agua.
- Desventajas – La presión del agua de la red externa no se puede aprovechar, el consumo de agua es elevado y la instalación, la limpieza y el mantenimiento resultan complicados. Al tratarse de un suministro secundario, persisten los problemas de contaminación. En casos graves, pueden aparecer gusanos rojos. Durante el funcionamiento del equipo, se producen perturbaciones como la vibración de la bomba de agua y ruidos fuertes.
Ventajas y desventajas del suministro de agua sin presión negativa
- Ventajas – Aprovechar al máximo la presión de la red municipal de tuberías permite un importante ahorro energético. El sistema funciona de forma totalmente hermética para evitar la contaminación secundaria del agua. No es necesario construir un depósito, lo que ahorra espacio e inversión. Existe en el mercado un conjunto completo de equipos de presión no negativa que solo requieren la conexión de las tuberías de entrada y salida. Son fáciles de instalar, manejar y mantener. Ahorre costes operativos y mantenga una presión constante. En caso de corte de electricidad, el equipo puede suministrar agua desde la red municipal, manteniendo el edificio adyacente con suministro continuo.
- Desventajas – El suministro de agua sin presión negativa presenta ciertas desventajas, ya que no cuenta con tanque de agua. Si la red municipal de tuberías deja de funcionar, los usuarios pronto se quedarán sin agua.
Introducción a los equipos de Suministro de Agua a presión Constante y Frecuencia Variable:
El sistema de suministro de agua a presión constante y frecuencia variable se refiere a un método de suministro en el que la presión de salida se mantiene constante al variar el consumo de agua en la red de tuberías. El valor de la presión de salida de la red se determina en función de las necesidades del usuario. El método tradicional de suministro de agua a presión constante se logra mediante el uso de torres de agua, tanques de agua elevados, tanques de presión y otras instalaciones.
- Principio de funcionamiento – Según los requisitos del equipo, primero configure el valor de presión del suministro de agua y luego encienda la operación. El sensor de presión monitorea la presión de la red de tuberías y la convierte en una señal eléctrica que envía al controlador programable o al controlador de microcomputadora. Después del análisis y procesamiento, la señal se transmite al convertidor de frecuencia para su control. Cuando la bomba de agua está funcionando, cuando el consumo de agua aumenta, su voltaje y frecuencia de salida aumentan, las revoluciones de la bomba aumentan y el caudal aumenta. Cuando el volumen de agua disminuye, las revoluciones de la bomba de agua disminuyen, reduciendo el caudal, de modo que la presión de la red de tuberías mantiene la presión establecida. valor, cuando varias bombas están funcionando, cada máquina se arranca suavemente y la frecuencia variable se convierte a frecuencia industrial hasta que se satisfacen la presión y el caudal, realizando el control cíclico de la bomba de agua. Cuando el caudal pequeño funciona por la noche, la bomba de agua de frecuencia variable se puede utilizar para mantener el trabajo. La bomba de agua de frecuencia variable se puede apagar para mantener la presión.
- Composición del equipo – El equipo de suministro de agua a presión constante y frecuencia variable se compone principalmente de una bomba de agua, un tanque de medición y estabilización de presión, un sensor de presión, un gabinete de control de frecuencia variable, etc. Mantiene la presión del manómetro (la presión de la red de tuberías del usuario) siempre dentro del valor establecido. Se puede utilizar para el suministro de agua doméstico o de producción.
El sistema de abastecimiento de agua consta de
- El equipo de suministro de agua con conversión de frecuencia se conecta al pozo profundo de la fábrica para proporcionar un suministro de agua a presión constante. Cuando la presión del suministro alcanza la demanda, todas las bombas de agua se detienen automáticamente. De lo contrario, el equipo de suministro de agua a presión constante aumenta la presión para satisfacer las necesidades de agua.
- Conecte una bomba pequeña o un tanque de presión. Para eliminar por completo el consumo de energía de un suministro de agua con bajo o nulo caudal, se puede añadir una bomba pequeña o un tanque de presión auxiliar. Cuando la presión del suministro de agua es baja, la bomba principal se detiene automáticamente para permitir el funcionamiento de la bomba pequeña o el tanque de presión.
Características
- Al utilizar un controlador programable, el programa es flexible y modificable, con alta precisión, gran confiabilidad, múltiples funciones y rápida velocidad de respuesta.
- Todos están equipados con una bomba o un tanque estabilizador de voltaje. Cuando el consumo de agua alcanza un valor determinado, la bomba principal puede detenerse, lo que reduce el desgaste mecánico del motor de la bomba de agua y ahorra electricidad.
- Todas las bombas de agua cuentan con arranque suave para prolongar la vida útil del equipo y eliminar el impacto de la corriente de arranque en la red eléctrica.
- Según la variación del consumo de agua, la bomba funciona con una frecuencia cíclica, arrancando y parando primero, para que funcione de forma equilibrada. Cuando una bomba funciona durante seis o veinticuatro horas, cambia automáticamente a la otra.
- Su principal característica es el control dual de voltaje constante, que permite su uso como equipo común para la protección contra incendios en el hogar, ahorrando inversión a los usuarios. Además, una misma máquina puede utilizarse para dos propósitos, lo que mejora considerablemente su eficiencia.
- Estructura compacta, tamaño reducido, instalación rápida, baja inversión y funcionamiento estable. Sin contaminación.
Ámbito de aplicación
- Agua doméstica para residentes.
- Edificios de gran altura, zonas residenciales, villas.
- Producción y uso doméstico de agua en empresas industriales y mineras.
- Proyectos de protección contra incendios, riego de jardines, hoteles, edificios de oficinas y otras formas de transformación del suministro de agua.
Introducción al principio de los equipos de suministro de agua sin presión negativa
El equipo de suministro de agua sin presión negativa es una unidad de suministro de agua presurizada conectada directamente a la bomba de pozo profundo en la fábrica. Con base en la presión residual de la bomba, el suministro de agua se superpone en serie para garantizar que la presión de la red de tuberías de la fábrica no sea inferior a la presión de protección ajustada (que puede ser 0 respecto a la presión). Cuando la presión es inferior a 0, se denomina equipo de suministro de agua presurizada secundaria (con presión negativa). La función principal de este equipo de suministro de agua superpuesto (sin presión negativa) es evitar la generación de presión negativa durante el funcionamiento del sistema de suministro de agua presurizada secundaria, eliminar el impacto del funcionamiento de la unidad en la bomba de pozo profundo y garantizar la seguridad sin afectar a otros usos del agua, ofreciendo un suministro de agua fiable, estable y continuo. El equipo de suministro de agua sin presión negativa también se denomina equipo de suministro de agua con red de tuberías superpuestas. Actualmente, existen principalmente equipos de suministro de agua sin presión negativa de tipo tanque y de tipo caja. La tubería de entrada de agua del equipo de suministro de agua con presión negativa se conecta directamente a la red de tuberías del grifo. El agua se introduce en la tubería de entrada del equipo impulsada por la presión residual de la bomba de aguas profundas. La bomba de agua presurizada del equipo continúa presurizando según la presión residual del agua de entrada, aumentando la presión de suministro de agua al usuario. Una vez alcanzada la presión requerida, se suministra agua a la red de tuberías de salida. Cuando el consumo de agua del equipo es mayor que el suministro de agua de la bomba de aguas profundas, la presión de la red de tuberías de entrada disminuye. Cuando la presión en la entrada de agua del equipo cae a una presión absoluta inferior a 0 (o la presión de protección de la red de tuberías ajustada), el dispositivo de prevención y control de presión negativa del equipo se activa automáticamente y el estado de funcionamiento del equipo se ajusta hasta que se apaga y queda en espera para garantizar que la presión de la red de tuberías de entrada de agua no disminuya ni afecte negativamente a la bomba de aguas profundas. Cuando se restablece la capacidad de suministro de agua de la bomba de aguas profundas, cuando la presión de la red de tuberías de entrada de agua vuelve a superar la presión de protección, el equipo se activa automáticamente y reanuda el suministro de agua normal. Cuando la presión restante de la bomba de aguas profundas satisface los requisitos de suministro de agua del equipo, este entra automáticamente en estado de inactividad y suministra agua directamente al usuario. Si el suministro de agua es insuficiente, el equipo reanuda automáticamente su funcionamiento; si el usuario no utiliza agua o el consumo es muy bajo, el equipo entra automáticamente en estado de inactividad y apagado. El pequeño tanque estabilizador y de retención de presión de flujo, ubicado en el lado de salida de agua del equipo, mantiene la pequeña cantidad de agua utilizada por el equipo y evita fugas en la red de tuberías. Cuando no se puede mantener la presión requerida de la red de suministro de agua, el dispositivo se reactiva automáticamente y reanuda su funcionamiento normal. Durante el funcionamiento del equipo, la presión restante de la bomba de aguas profundas se utiliza al máximo, lo que siempre satisface las necesidades del equipo al máximo sin afectar negativamente a la bomba, reduce el consumo de energía del suministro de agua y logra un funcionamiento óptimo del sistema de suministro de agua.
Principio de funcionamiento:
- Sin controlador de flujo de presión negativa – Se utiliza un controlador de presión no negativa para supervisar y controlar la presión de la bomba de aguas profundas y el tanque de compensación en todo momento. Cuando la presión de la bomba es insuficiente, el controlador entra en funcionamiento para garantizar que la presión del agua del pozo no se vea afectada. El documento n.° 135 de la Compañía de Abastecimiento de Agua estipula que la presión municipal no puede ser inferior a 2 kg. El controlador de flujo de presión no negativa no solo garantiza la seguridad y la estabilidad del agua utilizada en el equipo, sino también la estabilidad de la presión de la bomba de aguas profundas.
- Dispositivo de compensación bidireccional – El dispositivo de ajuste de almacenamiento y liberación de energía se utiliza para la compensación bidireccional, que puede compensar automáticamente el volumen continuo de agua de la bomba de aguas profundas. También puede desempeñar un papel en la estabilización y compensación de la red de tuberías del equipo para garantizar que el equipo no genere presión negativa para la bomba de aguas profundas. Compensador bidireccional de suministro de agua en picos bajos. En funcionamiento, el agua a alta presión en el extremo de salida de la bomba de agua se dirige a la cámara de baja presión para reponer agua en la cámara de baja presión. Una vez llena la cámara de baja presión, se cierra y luego continúa reponiendo agua a la cámara de alta presión. Cuando el nivel del líquido aumenta gradualmente, el gas inerte presurizado se vuelve a comprimir en el dispositivo de almacenamiento de energía. De esta manera, se completa el proceso de reposición de agua en el tanque durante el período de pico bajo. Cuando la presión del suministro de agua o de la bomba de aguas profundas disminuye durante el período pico, el dispositivo de compensación bidireccional repone agua desde la cámara de baja presión a la cámara de presión constante. Al mismo tiempo, el dispositivo de almacenamiento de energía libera energía y acumula agua. El agua de la cámara de alta presión se reabastece a la cámara de baja presión, y la bomba de agua profunda de la cámara de presión constante se utiliza para reabastecer el agua. Esto completa el proceso de reabastecimiento de agua a los usuarios durante las horas punta.
- Almacenamiento de energía – Utiliza un dispositivo de almacenamiento de energía con gas inerte incorporado, bajo presión y que no flota en el agua. Durante el suministro de agua en horas punta, se libera energía para comprimir el agua de la cámara de alta presión y reponerla a baja presión. Aprovecha al máximo el principio de conservación de la energía para reponer agua al equipo durante las horas punta y garantizar que el agua del tanque del sistema se compense al máximo a la red de tuberías del equipo, suprimiendo la generación de presión negativa y evitando que afecte a la bomba de aguas profundas de la ciudad.
Conclusión
Este artículo analiza brevemente los principios, ventajas y desventajas del suministro de agua de frecuencia variable y el suministro de agua sin presión negativa. En general, el suministro de agua sin presión negativa es la continuación y el desarrollo del suministro de agua de frecuencia variable. Ofrece las ventajas de una baja inversión, un alto grado de automatización y ahorro de energía. Su baja contaminación, entre otras características, justifica su promoción y aplicación. Sin embargo, considerando las condiciones reales de la planta, es necesario instalar un tanque de almacenamiento de agua (para evitar el arranque frecuente de la bomba de aguas profundas).
