Pompa RAM

POMPA RAM (WIDDER)

 

Va prezentam, nu numai ca o curiozitate sau ca o instalatie cvasinecunoscuta in Romania (au fost totusi identificate cateva astfel de instalatii la noi la inceputul anilor 1900), ci ca o posibila sansa de a rezolva aprovizionarea cu apa potabila a zonelor deluroase si/sau muntoase din Romania cu investitii minime si functionare practic FARA ENERGIE (a se citi: “cu energie 100% gratuita”). Gratie acestei extraordinare pompe se poate pompa apa la inaltimi de peste 200 m cu debite chiar si peste 1000 litri/minut.

 

Este vorba de pompa hidraulica numita:

“RAM” engleza (http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ram ) ,

“WIDDER” in germana (http://de.wikipedia.org/wiki/Hydraulischer_Widder ); Ambele denumiri in cele doua limbi (engleze si germana) inseamna in limba roamna acelasi lucru: “BERBEC” . Denumirea provine de la fenomenul cunoscut in hidraulica sub numele de “LOVITURA DE BERBEC” (http://ro.wikipedia.org/wiki/Curgere_nesta%C8%9Bionar%C4%83 ) .

Vom folosi in prezentarea urmatoare termenul de pompa RAM sau HYDRAM.

 

Introducere.

 

Conceptul de pompa hidraulica Ram, sau Hydram a fost dezvoltat pentru prima data de fratii Mongolfier in Franta in 1796 (acestia sunt mai bine cunoscuti pentru munca lor de pionierat in domeniul baloanelor cu aer cald).

 

In esenta, un hydram este un sistem automat de pompare, care foloseste o cadere mica de apa pentru a ridica o parte din cantitatea de apa la o inaltime mai mare; de exemplu foloseste o cantitate mai mare de apa care curge printr-o deschidere mica si ridica o cantitate mai mica de apa, care sa curga printr-o deschide aflata la inaltime. Principala calitate a acestui tip de pompa este ca singurele ei parti care se misca sint doua valve si este deci, din punct de vedere mechanic este foarte simpla .Aceasta calitate ii confera credibilitare, cerinte de intretine minime si o durata de functionare indelungata.

 

Cum functioneaza o pompa hydram?

 

Modul de operare are la baza fenomenul numit “lovitura de berbec” iar eficienta, per total, poate fi relativ buna, in conditii favorabile. Mai mult de 50% din energia fluxului de intrare poate fi transferata fluxului de iesire.

Image 2013-04-27 at 3.25.12 PMImage 2013-04-27 at 3.27.22 PM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Image 2013-04-27 at 3.28.50 PMImage 2013-04-27 at 3.30.14 PM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 1

Principiul este ilustrat in Fig. 1; initial valva de impuls va fi deschisa de gravitatie si deci apa va intra in pompa ( printr-o sectiune mai mica) de la izvor. Pe masura ce curgerea se accelereaza, presiunea hidraulica sub actiunea valvei de impuls si presiunea statica din corpul pompei, vor creste pina cind forta care rezulta va fi mai mare decit greutatea valvei de impuls si va incepe sa o inchida. De indata ce deschiderea valvei se micsoreaza, se creeaza o presiune a apei in corpul pompei care inchide valve de impuls. Coloana de apa care se misca in teava de intrare nu mai poate iesi prin valve de impuls asa ca viteza ei trebuie sa scada brusc ; acest lucru continua sa creeze o crestere a presiunii care forteaza valva de iesire sa se deschida spre camera cu aer (vasul de expansiune).Odata ce presiunea creste, apa va fi fortata sa treaca prin teava de iesire. In acelasi timp aerul existent in camera de aer este comprimat la o presiune ce depaseste presiunea de iesire.

La un moment dat apa din pompa la intrare ajunge la o stagnare si presiunea statica din cadrul procesului scade apoi spre valoarea presiunii apei la intrare. Valva de intrare se va inchide atunci cind presiunea din camera o depaseste pe aceea din cadrul procesului.

Apa va continua sa fie livrata dupa ce valva de iesire s-a inchis pina cind aerul comprimat din camera de aer a ajuns la o presiune egala cu aceea de la intrare. O valva de control este inclusa in teava de iesire pentru a preveni fluxul de intoarcere . Cind valva de iesire se inchide, presiunea redusa din corpul pompei va permite ca valve de intrare sa cada sub greutatea proprie, permitind reluarea ciclului.

Cele mai multe astfel de pompe opereaza 30-100 cicluri pe minut.

Camera de aer este o componenta vitala care pe linga faptul ca imbunatateste calitatea procesului permitind livrarea apei chiar si dupa ce valva de iesire se inchide,ea amortizeaza socurile care altfel s-ar produce, datorita faptului ca apa nu poate fi comprimata. Daca se intimpla sa se umple complet, camera de aer, cu apa, nu numai ca performanta va avea de suferit, dar corpul pompei, teava de intrare a camerei cu aer insasi poate fi fracturata de izbitura produsa de apa ( lovitura de berbec). Pentru ca aerul se dizolva in apa, in special sub presiune, exista tendinta ca aerul din camera sa fie golit, de fluxul de iesire. Diferite tipuri de pompe inlatura aceasta problema in moduri diferite. Solutia cea mai simpla necesita ca utilizatorul sa opreasca din cind in cind pompa si sa dreneze camera de aer prin deschiderea a doua supape, una care sa lase aerul sa patrunda si una care sa permita apei sa iasa. O alta metoda, in cazul pompelor mai complicate este includerea unei asa numite valve de aerisire care permite in mod automat ca aerul sa fie tras spre partea de jos a camerei de aer atunci cind se intimpla ca presiunea apei sa scada sub presiunea atmosferica.In cazul unor astfel de unitati este important sa se faca verificari periodice pentru a se vedea daca valva de aerisire nu s-a blocat cu impuritati si functioneaza asa cum trebuie.

Ciclul pompei este controlat, ca frecventa, de catre valva de evacuare.In mod normal greutatea ei poate fi reglata sau poate fi pre-tensionata de un arc reglabil si de obicei este prevazuta cu un opritor ajustabil care poate fi insurubat si care permite ca deschiderea maxima sa poata fi modificata.

Eficienta, care dicteaza cata apa va fi livrata dintr-o anumita captare, este influentata sever de pozitionarea valvei.

 

Screen Shot 2013-05-23 at 22.10.51

                                                                                              Fig. 2.

Aceasta se intimpla pentru ca daca valva de scurgere ramine deschisa prea mult timp doar o mica parte din apa este pompata, si eficienta este redusa,dar daca se inchide prea repede, atunci presiunea nu va tine prea mult in corpul pompei si din nou, prea putina apa va fi livrata.

Exista intotdeauna un bolt ( opritor) reglabil, care limiteaza deschiderea valvei pentru o cantitate prestabilita, ceea ce permite dispozitivului sa-si optimizeze performantele.Un instalator priceput trebuie sa fie in stare sa ajusteze valva de scurgere la fata locului, pentru a obtine performanta optima. Prin urmare, se poate vedea ca rezultatul pompei este constant si ne-ajustabil. Un tanc de stocare este de obicei inclus in partea de sus a tevii prin care vine apa, pentru a putea regla debitul in functie de necesitati.

 

Conditii de instalare.

 

Fig. 2 ilustreaza o instalatie tipica cu pompa hydram, care pompeaza apa intr-un mic tanc de stocare pe o platforma. Se poate vedea ca orificiul de livrare a apei se creaza in acest caz prin amenajarea unui stavilar. In unele cazuri o scurgere mica de apa este deviata pentru a asigura cantitatea de apa. Daca tancul de stocare este folosit pentru apa potabila, volumul tancului poate fi jumatate din volumul de apa livrat de pompa intr-o zi, deoarece apa este golita din tanc pe timpul zilei de consumatori. Tancurile prea mari adauga instalatiei costuri suplimentare inutile. Acolo unde este nevoie de o capacitate mai mare, se practica instalarea mai multor pompe in paralel.

Acest lucru permite optiunea pentru cate pompe sa functioneze deodata pentru a satisface cantitati diferite sau nevoi diferite. Dimensiunea si lungimea tevii de intrare trebuie sa fie direct proportionala cu capul functional de la care pompa functioneaza.Totodata, teava de intrare poate suferi socuri interne, datorita efectului de lovitura de berbec si prin urmare trebuie sa fie facuta dintr-un otel de buna calitate pentru tevile de apa.In mod normal lungimea tevii de intrare trebuie sa fie de aproximativ trei pina la sapte ori cit a capului de iesire.Ideal este ca lungimea tevii de intrare sa fie de cel putin 100 de ori diametrul ei.Teava de intrare trebuie sa fie, in general, dreapta, orice curba nu numai ca va cauza pierderi ale eficientei, dar va avea ca rezultat crearea de forte colaterale variabile in teava, care pot duce la spargerea ei.Corpul pompei trebuie sa fie bine prins de o platforma de beton, deoarece loviturile din timpul functionarii ei produc socuri considerabile.Unele pompe trebuie puse in asa fel incit valva de scurgere sa se afle deasupra nivelului de inundare cu apa, deoarece echipamentul va inceta sa functioneze, daca valva de scurgere intra sub apa.

 

Alegerea designului pompei.

 

Tipurile traditionale ale pompei, asa cum se arata in Figura 3, au fosr realizate acum un secol in Europa, si sint extrem de robuste. Ele sint facute din materiale turnate grele si functioneaza bine, timp indelungat, mai mult de 50 de ani. In Europa si SUA se fabrica in numar redus si de aceea au un pret ridicat.

 

Screen Shot 2013-05-23 at 22.16.10

                                                                                  Fig. 3.

Tipuri mai usoare, care folosesc constructii din foi de otel sudate au fost concepute mai intii in Japonia si acum se produc si in alte parti sin Asia de Sud-Est, inclusiv in Taiwan si Thailanda. Ele sint mai ieftine dar tin doar aproximativ 10 ani, pentru ca sint facute din materiale subtiri care se pot coroda. Cu toate astea ele merita banii si au o performanta buna.

 

Pompa hydram este in special dedicata pentru apa folosita la diverse munci, in zonele de deal si munte, care necesita cantitate mica de apa la mare inaltime.E Aceste pompe sint mai putin folosite pentru irigatii, deoarece cantitatea mare de apa folosita, presupune pompe mai mari, cu tevi de intrare de 6 sau 4 toli. Producatorii descriu de obicei marimea unei pompe prin diametrul tevilor de intrare si iesire ( dat in inch, chiar si in tarile cu sistem metric, datorita folosirii acestei unitati de masura pentru diametrul tevilor);

De ex. o pompa hydram de 6×3 are tevi de intrare de 6 inch si tevi de iesire de 3 inch.

 

Screen Shot 2013-05-23 at 22.17.16

                                                                                      Fig. 4.

Anumite fundatii de binefacere au creat tipuri simple, care se pot improviza din tevi (Fig. 4) si chiar unele versiuni interesante au fost improvizate primitiv folosind deseuri de materiale, asa cum este o unitate care se produce in Laos, din materiale strinse de la podurile bombardate si folosind cilindrii vechi din propan pentru camera de aer.

Nu mai este nevoie sa mai spunem ca astfel de dispozitive costa foarte putin, dar tevile in final costa considerabil mai mult decit pompa hydram. Ele nu sint la fel de bune ca tipurile traditionale, dar se strica la interval de luni, nu de zile si sint usor de reparat.

 

PRETURI.

 

Preturile pentru pompele hydram comerciale produse in Europa si SUA pot varia intre 1600 Euro pentru tevi de dimensiuni mici de 2 inch si peste 5000 Euro pentru dimensiunile de 4-inch sau 6-inch. Pretul poate fi destul de ridicat pentru marimi mai mari.

Pentru pompele hydram fabricate in Asia (Thailanda, Taiwan, China etc.) preturile pot fi si cu 50% mai mici – pentru constructii cu durata de viata mult mai mica, dar performate identice.

 

Deci pompele hydram sint cele mai bune pentru pentru debit relativ mic si cereri de apa la inaltime. Bineinteles ca nu exista costuri pentru combustibil iar costurile de intretinere sint neglijabile.

 

(Materialul prezentat a fost realizat cu sprijinul firmei Green & Carter din Marea Britanie; www.greenandcarter.com ).

YOUTUBE:

 

 

 

Pompa Ram fabricata de firma Green & Carter din Marea Britatnie (durata de viata de cca. 50ani)

 

 

Pompa Widder (Ram) utilizata in Europa Occidentala la inceputul anilor 1900.


Pompa Ram si accesorii fabricate in Asia (Taiwan).


Pompa Ram construita artizanal.

 

1 1-1/4″ valva (supapa) 10 1/4″ prelungire
2 1-1/4″ T 11 100 manometru
3 1-1/4″ cuplaj 12 1-1/4″ x 6″ niplu
4 1-1/4″ supapa de retinere din alama 13 4″ x 1-1/4″ bucsa
5 1-1/4″ arc supapa 14 4″ cuplaj
6 3/4″ T 15 4″ x 24″ PR160 PVC teava
7 3/4″ valva 16 4″ PVC capac lipit
8 3/4″ cuplaj 17 3/4″ x 1/4″ bucsa
9 1-1/4″ x 3/4″ bucsa

                                                                                                   Berbec originar din Romania.

 

Proiecte pentru Romania.

sc Kelvin PDC srl a depus diligentele necesare pentru impotrul acestor pompe atat din Europa cat si din Asia. Suntem pregatititi din punct de vedere logistic – cu proiectare, executie si punere in functiune – pentru demararea de proiecte in zonele deluroase si/sau de munte pentru comunitatile locale si/sau chiar persoane fizice.

Subliniem inca o data: aceste pompe de apa au “zero” costuri de functionare (energia de actionare este gratuita), sunt foarte ieftine, sunt usor de implementat si au costuri de mentenanta neglijabile.