Suggerimenti per la progettazione di pozzi con
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1. uggerimenti per la progettazione LINEE GUIDA DI INSTALLAZIONE MECCANICA DELLA POMPA E DELLE TUBAZIONI xylem brand Contenuti Introduzione nnn nnn 3 Vibrazione nn nrnna 4 Supporto delle tubazioni aaa 5 Fondazioni in calcestruzzo 6 Raccomandazioni per l ancoraggio 6 Attacco pompa o Installazione alternativa 9 Calcolo della lunghezza critica del tubo 9 RUMDE e 10 SPIEGAZIONI sorres apna EEEE EE E i 11 Questi suggerimenti di progettazione hanno lo scopo di aiutare i progettisti di stazioni di pompaggio gli ingegneri i consulenti e gli utilizzatori delle stazioni di pompaggio che integrano pompe Flygt del gruppo Xylem Sono contemplati dei suggerimenti per installazione sommersa o in camera asciutta allo scopo di garantire un impianto affidabile con minima rumorosit Sono descritti i requisiti per il fissaggio della pompa e il collegamento delle tubazioni Sono inoltre descritti i fattori che influiscono sui livelli di rumorosit nonch eventuali raccomandazioni nei casi in cui devono essere analizzate considerazioni particolari Per ottenere condizioni idrauliche ottimali si consiglia di consultare le indicazioni relative alla progettazione del pozzetto della pompa Queste raccomandazioni di progettazione contengono i dettagli su layout e attacchi per impedire l ingresso di aria vortici turbo2. 11 Xylem zilam 1 Nelle piante il tessuto che trasporta l acqua dalle radici verso l alto 2 Un leader mondiale nella tecnologia del trattamento dell acqua Siamo 12 000 persone unite da uno scopo comune la creazione di soluzioni innovative per soddisfare le esigenze idriche del nostro pianeta Sviluppare nuove tecnologie per migliorare l uso responsabile dell acqua la sua conservazione e il suo futuro riutilizzo un valore fondamentale per la nostra attivit Spostiamo trattiamo analizziamo e restituiamo l acqua all ambiente aiutando le persone ad utilizzare l acqua in modo efficiente nelle loro abitazioni uffici attivit industriali ed agricole In pi di 150 paesi i nostri clienti conoscono i nostri importanti marchi leader di mercato apprezzano la nostra competenza nelle applicazioni e la nostra vocazione a fornire sempre soluzioni innovative Per maggiori informazioni su Xylem visitare il sito web www xylemwatersolutions com it xylem Let s Solve Water Flygt un marchio Xylem Per la versione pi aggiornata di questo documento e per maggiori informazioni sui prodotti Flygt visitare il sito web www xylemwatersolutions com it 20111027 845 Suggerimenti per la progettazione di pompe e tubazioni 1 Master
3. frequenza rad s i sulla frequenza naturale m ad es passo pale motore k n x dove velocit ecc 0 n modalit od ordine 1 per E Modulo di Young N m prima modalit Dy diametro esterno tubo m x 0 se semplicemente Di diametro interno tubo m appoggiato libero P densit del tubo kg m 0 25 se un estremit fissata Pr densita della massa 0 50 se entrambe le aggiunta ad es acqua estremit sono fissate kg m 0 50 se la trave a sbalzo La tubazione deve essere ben ancorata nel caso in cui siano utilizzati giunti flessibili giunti flessibili tra la pompa e il tubo possono trasformare le fluttuazioni di pressione in disturbi provocando forti vibrazioni nelle tubazioni Occorre essere consapevoli che potrebbero verificarsi nuove modalit di movimento che devono essere gestite L installazione soft difficile da progettare e sono fondamentali delle analisi corrette per ottenere un buon risultato Per questo motivo Xylem raccomanda che questo tipo di installazione sia progettata solo da un ingegnere civile esperto Distanza critica tra supporti s _ ii nu Pipe diameter m Questo grafico mostra un esempio con lunghezze critiche per tubazioni di diametro diverso e RPM x n di pale tipiche per 50 Hz Si presume che il tubo venga fissato ad un estremit x 0 25 mentre le densit vengono considerate come se si trattasse
4. rumore a livelli accettabili Il rumore aumenta in presenza di deviazione dal punto di massima efficienza in particolare ai flussi di mandata Spiegazioni Frequenza del passo delle eliche Il numero delle pale della girante moltiplicato per la frequenza di velocit della pompa la frequenza delle pale che attraversano la mandata Armoniche Le armoniche sono un multiplo intero della frequenza fondamentale di un segnale Ad esempio se la frequenza fondamentale f le armoniche hanno frequenza 2f 3f 4f ecc ENGINE Modulo di Young GPa Acciaio 210 Ghisa ASTM A 48 TO Ghisa sferoidale 170 HDPE polietilene ad alta densit 0 8 Progettazione del sistema Xylem offre una profonda competenza nella progettazione e realizzazione di soluzioni complete per il trasporto e il trattamento di acque pulite e reflue Il nostro know how e l esperienza sono abbinati ad una vasta gamma di prodotti adatti a fornire soluzioni personalizzate che garantiscano ai nostri clienti un funzionamento senza problemi mantenuto nel tempo ai clienti Per ottenere questo obiettivo i nostri ingegneri utilizzano programmi informatici appositamente sviluppati per dimensionare e sviluppare progetti Il campo di applicazione dell intervento include una profonda analisi della situazione e delle soluzioni proposte unitamente alla selezione dei prodotti e degli accessori Forniamo anche una guida idraulica e l assistenza per problemi reologici o di
5. adeguato vedere Fondazioni in calcestruzzo 4 Per casi estremi con tutte le pompe considerare una controventatura fissata alla parte superiore della pompa pompe alte installate in camera asciutta Se vengono utilizzate parti delicate quali soffietti questi devono essere saldamente fissati su entrambi i lati a meno che non si desideri un installazione soft pi avanzata vedere Installazione alternativa per ulteriori indicazioni su questo tipo di installazione Anche la valvola di ritegno e la valvola di sfiato dovrebbero essere incluse nell installazione Tali valvole vengono omesse per una maggiore chiarezza nei disegni Supporto delle tubazioni Le pompe Flygt generano disturbi che vengono trasmessi al tubo e alla struttura adiacente tramite un collegamento meccanico della tubazione e della struttura di installazione La velocit della pompa squilibrio e il passo delle eliche forze idrauliche rappresentano in genere due frequenze che possono causare disturbi Queste frequenze possono essere utilizzate per valutare la lunghezza critica del tubo cio la frequenza naturale di curvatura di un tubo riempito di liquido 1 Xylem raccomanda che la distanza tra i supporti del tubo rappresenti il 70 della lunghezza critica vedere Calcolo della lunghezza critica del tubo per la prima modalit 2a Si raccomanda inoltre che i tubi dispongano di un supporto situato ad una distanza pari a 1 3 della lunghezza critic
6. fase serrare tutti i bulloni prima di iniziare la fase successiva seguendo un percorso incrociato 4 Si consiglia di verificare la coppia di serraggio dei bulloni di ancoraggio allo scopo di verificare il cedimento di precompressione dopo il completamento dei cicli iniziali di prova di avvio della pompa Nel caso in cui si verificasse un cedimento di precompressione la coppia deve essere nuovamente applicata come indicato sopra Se la correzione risultasse necessaria dopo i cicli di prova di avvio verificare di nuovo dopo 50 ore di funzionamento della pompa e ripetere questo processo ogni 50 Attacco pompa ore di funzionamento fino alla scomparsa del cedimento precompressione Assicurare il contatto alla fondazione in calcestruzzo su tutta la lunghezza della base Dispositivi di livellamento locali come rondelle non sono consentiti poich possono rendere la base parzialmente non supportata Se fossero necessari livellamento e boiaccatura 1 Installare e livellare solamente la piastra di montaggio o di base senza la pompa usando blocchi di acciaio e cunei di livellamento vedere dettaglio B I blocchi di acciaio cunei di livellamento e bulloni di ancoraggio devono essere rivestiti con olio leggero poco prima del livellamento e della boiaccatura 2 Sottoporre a verifica del cedimento precompressione tutti gli ancoraggi applicare una coppia leggera dopo il livellamento e prima della boiaccatura Ricontrollare il liv
7. flusso clienti si rivolgono a noi anche per analisi di sistemi complessi per il pompaggio tra cui calcoli per transitori idraulici avvii delle pompe e variazioni di flusso Modulo di Young Una misura della rigidit di un materiale Frequenza naturale Tutte le strutture hanno frequenze che possono essere facilmente eccitate si tratta delle loro frequenze naturali o frequenze di risonanza Quando si colpisce una struttura con un breve impulso che contiene tutte le frequenze la struttura vibra alle sue frequenze naturali Risonanza del sistema Una piccola forza di una frequenza prossima alla frequenza naturale di una struttura causa vibrazioni molto elevate spesso pericolose Questo fenomeno detto risonanza Servizi complementari e Ottimizzazione della progettazione del pozzetto della pompa per i nostri prodotti e siti specifici e Assistenza alla progettazione di sistemi adeguati di miscelazione ed aerazione e progettazione di sistemi adeguati e Simulazione del sistema mediante la fluidodinamica computazionale CFD e Linee guida per test del modello e relativa programmazione e Indicazioni per ottenere sostenere i costi pi bassi possibili in operazioni servizio e installazione e Software appositamente sviluppato per facilitare la progettazione La gamma dei servizi completa ma la nostra filosofia molto semplice non ci sono sostituti all eccellenza Poni D B IT 1 w S F n E
8. a del tubo dalla pompa 2b Il supporto pu essere richiesto nel caso di pozzetti profondi per cui necessaria la verifica della lunghezza critica 3 Le parti pesanti del sistema di tubazioni come le valvole devono essere adeguatamente supportate Tubazioni saracinesche e valvole di non ritorno devono essere tutte supportate per consentire la rimozione della valvola di non ritorno senza caricare le tubazioni adiacenti 4 Poich le vibrazioni sono indipendenti dalla gravit devono essere inclusi supporti orizzontali in quanto essenziali quanto i supporti verticali Deve essere considerato l allungamento termico 5 L ancoraggio deve poter assorbire in modo sicuro e sostenere il carico di pressione derivante dall arresto della pompa in particolar modo per un tubo lungo ed eventuali sovraccarichi da colpo d ariete 6 Le tubazioni devono essere supportate dalla struttura circostante e non da giunti o flange della pompa La struttura consente un facile montaggio e smontaggio dettagli omessi per chiarezza Tutte le immagini qui sopra mostrano esempi con l utilizzo di pompe Flygt Fondazioni in calcestruzzo 1 Ibasamenti in cemento devono essere rinforzati rinforzi devono unirsi all armatura del pavimento per quanto possibile 2 L altezza complessiva del basamento calcestruzzo e boiacca deve essere la minore possibile ma deve consentire l allineamento corretto delle tubazioni e la distanza de
9. denziali Il fenomeno pu essere ridotto aggiungendo smorzatori di pulsazioni di pressione Discutere le misure adeguate con un consulente per le vibrazioni In aggiunta a quanto sopra per ridurre il rumore nel locale della pompa pu essere necessario implementare alcune delle seguenti misure che implicano il coinvolgimento di un consulente per le vibrazioni 1 Aggiungere materiale ad assorbimento acustico sul tetto e sulle pareti per abbassare il riverbero che tranne nelle immediate vicinanze della pompa normalmente dominante 2 Aggiungere materiale di smorzamento acustico ai tubi e ad altre superfici che emettono suoni allo scopo di abbassare il livello di pressione sonora 3 Aggiungere una copertura fonoassorbente intorno o davanti alla pompa Fare attenzione a non inibire l efficacia delle superfici di raffreddamento del motore Per ridurre il rumore trasmesso all ambiente al di fuori del locale della pompa potrebbe inoltre essere necessario 1 Evitare la trasmissione alle parti deboli della struttura dell edificio mediante collegamenti rigidi di tubazioni valvole ecc Utilizzare boccole ingomma o un dispositivo simile tra le tubazioni o supporti e pareti deboli 2 Evitare canali aperti quali condotti di ventilazione fuori dal locale che genera la fonte di rumore Il rumore non pu essere completamente evitato ed anche una questione di percezione sebbene le stazioni ben progettate possano mantenere il
10. di acqua e un tubo di acciaio Gli spessori dei tubi a parete sono di 4 mm Dy 100 mm 6 3 mm Dy 200 mm 7 1 mm Dy 300 mm 8 8 mm Dy 400 mm 12 mm Dy 500 mm RPM x no of vanes 750 mazze 1000 Rumore Il suono il risultato di variazioni di pressione nell aria Un suono indesiderato viene solitamente indicato come rumore Le variazioni di pressione possono essere trasmesse all aria da una struttura vibrante con conseguente rumore Migliore la trasmissione dalle superfici vibranti all aria maggiori saranno i livelli sonori Le vibrazioni della struttura possono percorrere lunghe distanze prima di diventare aeree e udibili Anche le fluttuazioni di pressione dei liquidi possono percorrere lunghe distanze prima di causare la vibrazione della struttura e generare rumore Di conseguenza la fonte delle vibrazioni che provocano il rumore non si trova necessariamente nella stessa posizione del rumore stesso La pressione sonora Lp misurata in dBA d pi peso alle frequenze cui l orecchio umano pi sensibile da notare dB pesati A Pertanto dBA rappresenta la scala di misura pi appropriata per la valutazione del rumore all interno di un locale pompa Il rumore proveniente dalla pompa normalmente dato come il livello di potenza sonora Lw La pressione sonora Lp in una certa posizione determinata dalla distanza e dal posizionamento della fonte insieme alle propriet acustiche del locale Quand
11. e di ogni singolo impianto dovrebbe essere consultato un ingegnere civile certificato Vibrazione Le pompe Flygt Xylem sono di alta qualit per garantire la conformit alla norma ISO 10816 1 relativa al test delle vibrazioni e alla norma 11 6 corrispondente ai test sulle pompe sommergibili dell Hydraulic Institute per i test di fabbrica sulle vibrazioni Anche se la pompa stessa pu sopportare livelli di vibrazione piuttosto elevati 3 o 4 volte il limite effettivo in condizioni di funzionamento senza una riduzione sensibile della durata d esercizio le tubazioni e la struttura di sostegno possono essere soggette a rottura in caso di vibrazioni troppo elevate Va notato che le pompe inattive sono pi sensibili alle vibrazioni rispetto a quando sono in funzione Per garantire livelli di vibrazioni accettabili in loco tutte le parti del sistema devono essere sufficientemente rigide e saldamente ancorate in modo che i disturbi primari presentino frequenze inferiori alla minima frequenza naturale del sistema 1 Ancorare le tubazioni al pavimento o ad un altra struttura solida vedere Supporto delle tubazioni 2 Ancorare la pompa saldamente al pavimento alla base di calcestruzzo o ai piedistalli di calcestruzzo vedere Raccomandazioni per l ancoraggio 3 I basamenti in calcestruzzo sono parte integrante dell impianto e devono essere progettati per resistere alle vibrazioni grazie a rinforzi e ad un dimensionamento
12. ello prima della boiaccatura 3 Sugli ancoraggi NON devono essere utilizzati dadi di livellamento in quanto l ancoraggio non sar adeguatamente precompresso nella fondazione di calcestruzzo boiacca 4 Gli spessori di livellamento e i blocchi devono essere il pi piccoli possibile e posizionati il pi lontano possibile dagli ancoraggi in modo tale che i vuoti non compromettano la solidit della boiacca dopo la rimozione degli spessori Una soluzione alternativa sarebbe l aggiunta di fori filettati per martinetti a vite nella piastra non standard e l utilizzo dei martinetti per il livellamento vedere dettaglio C Le apparecchiature di livellamento devono essere rimosse e i vuoti riempiti con boiacca per consentire il pieno sostegno della piastra di montaggio Spessore e applicazione della boiacca devono essere conformi alle raccomandazioni del fornitore La boiacca intorno alla piastra deve essere versata a circa met livello dello spessore della piastra t in modo che si sviluppi un certo carico e la boiacca entrer in contatto con tutte le aree sotto la piastra senza lasciare vuoti vedere dettaglio A 7 Devono essere previste delle aperture su tutte le posizioni di livellamento per consentire la rimozione dei dispositivi di livellamento dopo l indurimento della boiacca vuoti devono essere riempiti con boiacca dopo la rimozione delle apparecchiature di livellamento Uno smusso di 45 gradi deve essere posizionat
13. incollaggio alla boiacca Installazione alternativa soft Pu essere necessaria in alcuni casi l analisi di metodi alternativi di installazione Ad esempio possono sussistere frequenze naturali che rendono difficile o impossibile una riduzione adeguata dei livelli di vibrazione Le applicazioni a velocit variabile hanno molta pi probabilit di presentare questi problemi a causa della vasta gamma di frequenze della pompa Se la risonanza del sistema non pu essere risolta aggiungendo rigidit o massa al sistema o se si prevede una certa risonanza evidenziata dalle analisi del sistema allora pu essere necessaria la modifica dell installazione della pompa nel modo seguente 1 Prevedere un isolamento dalle vibrazioni soffietti o giunti flessibili sull aspirazione e sulle flange di scarico 2 Garantire un supporto adeguato sulle tubazioni immediatamente adiacenti a questi giunti 3 Prevedere una base di calcestruzzo con una massa almeno doppia rispetto a quella della pompa e del motore 4 Ancorare saldamente sulla base la pompa Flygt 5 Prevedere dei piedini perla macchina o tappetini in gomma di dimensioni adeguate tra la base e il pavimento 6 La forza pressione del liquido deve essere tenuta in considerazione Calcolo della lunghezza critica del tubo L Uta Epi Di F P Y _ 8 4o fo aP o E DT V n E E s b6 I n n Pi Fr Pi Fi l 4 Dove L lunghezza critica del tubo basata w
14. lenza ecc e tutto ci che possa provocare vibrazioni e rumore Si prega di consultare i nostri ingegneri per ottenere prestazioni ottimali e una lunga vita dell impianto Nel caso in cui fossero necessarie ulteriori analisi dei bulloni di ancoraggio contattare Xylem per un calcolo del carico dei bulloni di ancoraggio per il Flygt Engineering Tool FET Le raccomandazioni di progettazione sono valide solo per le apparecchiature Xylem Non ci assumiamo alcuna responsabilit per apparecchiature non Xylem Introduzione La corretta installazione delle pompe Flygt eseguita da Xylem e l installazione degli accessori sono fondamentali per limitare le vibrazioni e ottenere un funzionamento affidabile e senza problemi importante ricordare che tutte le tubazioni i raccordi e i supporti meccanicamente collegati ad una pompa sono tutti parte integrante di un unico sistema Le vibrazioni sono inevitabili quando una massa come ad esempio un gruppo rotore gira a velocit elevate La massa rotante di un motore Flygt unitamente alle forze del motore e della parte idraulica genera un insieme intrinseco di frequenze di disturbo o eccitazione in funzione della velocit del motore squilibrio e passo delle pale sono i fattori pi importanti che influiscono sulle vibrazioni Quando queste frequenze coincidono con una frequenza naturale del sistema i livelli di vibrazione aumentano notevolmente La probabilit che questo si verifichi au
15. lla tubazione di aspirazione con il pavimento vedere dettaglio E 3 La lunghezza e la larghezza del basamento dovrebbero essere sufficienti a soddisfare gli standard di progettazione e i codici locali 4 Laluce tra i basamenti dovrebbe permettere un agevole installazione della flangia della curva di aspirazione della pompa 5 Occorre tenere in considerazione l accesso alla curva di aspirazione e ai bulloni di fissaggio della pompa 6 La fondazione e il calcestruzzo devono essere sufficientemente resistenti per sostenere il peso della pompa con i relativi accessori pi il peso del liquido che passa attraverso di essa nonch le forze generate dalla pompa 7 Consultare un ingegnere civile per i dettagli di progettazione specifici Raccomandazioni per l ancoraggio 1 Ancoraggi chimici possono essere usati per ancorare le pompe Flygt Xylem ma tali attacchi possono degradarsi nel tempo e sono pi elastici degli ancoraggi meccanici La ghisa meccanica al posto degli ancoraggi colata con tondini per cemento armato rappresenta l alternativa pi robusta ed raccomandata per installazioni di pompe in camera asciutta verticali 2 La lunghezza dell ancoraggio richiesta per la precompressione deve essere ben protetta per evitare l incollaggio contrazione termica cera o grasso pesante con il calcestruzzo o la boiacca 3 Infine applicare la coppia specificata in 3 fasi 33 66 e 100 della coppia massima Ad ogni
16. menta per applicazioni a velocit variabile in cui le pompe possono operare a pi velocit e non ad una sola velocit costante La maggior parte degli azionamenti a frequenza variabile hanno la possibilit di escludere alcuni intervalli di frequenza al fine di evitare zone di forti vibrazioni Inoltre ancoraggi e supporti corretti sono fondamentali per ridurre al minimo le vibrazioni Nelle installazioni verticali la massa alta non supportata del motore verticale aggrava i livelli di vibrazione sul cuscinetto superiore a causa di uno squilibrio di un installazione non eseguita correttamente o di anomalie idrauliche si verifica in modo pi sensibile che nelle installazioni orizzontali Pertanto eliminare le risonanze del sistema e garantire un installazione di alta qualit delle pompe verticali Flygt Xylem fondamentale per ottenere un impianto con prestazioni ideali Le seguenti raccomandazioni sono in linea con gli standard del settore e pi in generale con le pratiche di progettazione accettate per l ancoraggio su calcestruzzo di apparecchiature rotanti Questi suggerimenti possono essere applicati a tutte le installazioni di pompe Flygt ma si concentrano in particolare sulle installazioni verticali in camera asciutta Il mancato rispetto di queste buone pratiche di progettazione e di costruzione pu causare elevati livelli di rumore e vibrazioni superiori a quanto auspicato Per i dettagli specifici di progettazion
17. o sulla quota finale della boiacca Consultare anche il Manuale di installazione uso e manutenzione e i disegni dimensionali W Dettagli su livellamento e boiaccatura Piastra di base Boiacca 3 Smusso a 45 Forma Calcestruzzo Piastra di base VI c RAZA Piastra di base LA LL La Cunei di Viti di 7 livellamento regolazione o spessori non standard Pe rimuovere rimuovere Na dopo la dopo la boiaccatura boiaccatura Calcestruzzo Calcestruzzo D Calcestruzzo Cunei o spessori rimuovere dopo boiaccatura Alt Viti di sollevamento W Fondazioni in calcestruzzo per l installazione della pompa T E Curva di aspirazione Base Boiacca Calcestruzzo Perno a pavimento e feeri d armatura minimo richiesto per l installazione di tubazioni gomiti W Installazione della pompa in versione P o Z utilizzando ancoraggi chimici epossidici G Piastra di base Manicotto 3d min lunghezza Boiacca del manicotto Forme Tratto di inserimento come specificato dalla ditta produttrice del collante Calcestruzzo manicotti impediscono l incollaggio alla boiacca W Pompa in installazione T su una nuova base piastra quadrata e ancoraggi J H Piastra di TO b gt B Ta _o_ v io ci si DILLA CZIEZEN lina Goasss BI i Boliacca 4d min manicotto Forme lunghezza Calcestruzzo Tondino spiralato manicotti impediscono l
18. o si valuta la fonte del rumore della pompa importante ricordare che i disturbi generati dal motore elettrico dalla cavitazione e da altre vibrazioni indotte dal flusso contribuiranno considerevolmente al livello sonoro Le raccomandazioni esposte precedentemente per ridurre le vibrazioni sono utili anche per quanto riguarda il rumore Xylem fornisce delle linee guida per gli elementi 1 2 3e 4 nell opuscolo delle Raccomandazioni di progettazione per stazioni di pompaggio con pompe centrifughe per acque reflue di grandi dimensioni 1 Un punto di funzionamento vicino al punto di massima efficienza della pompa sempre l ideale 2 Devono essere soddisfatti i requisiti relativi alla prevalenza di aspirazione netta positiva preferibilmente con un margine consistente 3 Le condizioni di ingresso dal pozzetto e o dalla tubazione di aspirazione devono essere ben progettate da un punto di vista idraulico 4 Le vibrazioni indotte dal liquido nelle tubazioni possono essere tenute a bassi livelli evitando curve strette soprattutto in prossimit delle valvole 5 Le vibrazioni trasmesse meccanicamente 10 possono essere ridotte da un installazione soft come precedentemente descritto 6 Le oscillazioni di pressione del liquido nel tubo possono verificarsi in condizioni di alta prevalenza con giranti aventi un basso numero di pale pulsazioni dovute al passo delle pale Questo pu essere motivo di fastidio in zone resi
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