Cómo calcular la potencia de la bomba de agua: 14 pasos (con imágenes)

Una bomba es un dispositivo mecánico básico pero importante que suministra la fuerza para mover el líquido a un caudal específico. Como cualquier dispositivo que funcione (transfiere energía en una distancia), su efectividad se mide en energía. Aunque WATTS y kilovatios son unidades más comunes de medición de energía, la potencia aún se usa comúnmente para dispositivos eléctricos de alto rendimiento en los Estados Unidos. En este contexto, 1 caballos de fuerza es igual a 746 vatios.

Fórmula rápida

Caballo de agua = potencia mínima requerida para ejecutar la bomba de agua
TDH = cabeza dinámica total = distancia de distancia vertical Travels (en pies) + pérdida de fricción de la tubería
Q = caudal de líquido en galones por minuto
SG = gravedad específica de líquido (esto es igual a 1 si está bombeando agua)
Caballo de agua = $T D H * Q * S GRAMO 3960$ ${ frac {tdh * q * sg} {3960}}$
Potencia real requerida = (agua potable) / (eficiencia de la bomba).

Eficiencia de escritura como decimal (50% → 0.5).

Pasos

Método 1 de 2:

Cálculo de la potencia de agua para un proyecto planificado

1. Decidir sobre el caudal deseado. Las necesidades de su proyecto determinan la tasa de flujo necesaria del líquido de la bomba. Escriba este valor en galones por minuto (GPM). No estará usando este valor de inmediato, pero determinará qué bombas y tuberías consideren.

Ejemplo: Un jardinero tiene un plan de riego que requiere un caudal de 10 galones por minuto.

Imagen titulada Calcular agua Bomba de agua Paso 2

2. Mida la altura que el agua necesita viajar. Esta es la distancia vertical desde la parte superior de la tabla de agua (o la parte superior del nivel del agua en el primer tanque) hasta el destino final del agua. Ignorar cualquier distancia horizontal. Si el nivel del agua cambia con el tiempo, use la distancia máxima esperada. Este es el "elevador de bombeo" Tu bomba necesitará generar.

Ejemplo: Cuando el tanque de agua del jardinero está casi vacío (el nivel más bajo esperado), su nivel de agua es 50 pies Debajo del área del jardín que necesita riego.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 3

3. Estimar pérdidas de fricción de la tubería. Además de la presión mínima necesaria para mover el agua a cierta distancia, su bomba también necesita superar la fuerza de fricción a medida que el agua se mueve a través de la tubería. La cantidad de fricción depende del material de la tubería, el diámetro interno y la longitud, así como el tipo de curvas y accesorios que utiliza. Busque estos valores en un cuadro de pérdida de fricción de la tubería, como Éste. Anote la pérdida de fricción total en pies de cabeza (lo que significa la cantidad de pies que usted "perder" Desde su elevación de bombeo debido a la fricción).

Ejemplo: El jardinero decide utilizar 1" Tubos de plástico de diámetro, y necesita 75 pies de tubería total (incluidas las longitudes horizontales). Una tabla de pérdida de fricción de la tubería le dice que 1" Tubos de plástico causan una pérdida de 6.3 pies de cabeza por cada 100 pies de longitud de tubería.

75 F t * 6.3 F t h mi a D 100 F t = 4.7 F t_{h mi a D}

$75ft * { frac {6.3ft _ {{head}}} {100ft}} = 4.7 pies _ {{cabeza}}$
También busca la pérdida de fricción de cada ajuste en la tubería. Para 1" El plástico, un conector de 90º codo y tres accesorios roscados contribuyen con una pérdida total de 15 pies.
Agregando esto todos juntos, la pérdida total de fricción es 4.7 + 15 = 19.7 pies., o sobre 20 pies.

Estos gráficos a menudo incluyen una estimación de la velocidad del agua, según la velocidad de flujo y las tuberías que usa. Es mejor mantener la velocidad inferior a 5 pies / s para evitar "martillo de agua," La repetida vibración de golpeteo que puede dañar su equipo.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 4

4. Añadir el elevador de bombeo y la pérdida de fricción juntos. El agua de distancia vertical necesita viajar más las pérdidas por fricción de la tubería "Cabeza dinámica total" o tdh. Esta es la carga total de presión La bomba necesita superar.

Ejemplo: TDH = distancia vertical + pérdida de fricción = 50 ft + 20 ft = 70 pies.

Imagen titulada Calcular agua Bomba de agua Paso 5

5. Busque la gravedad específica si está bombeando algo además del agua. La fórmula básica de agua potable asume que está bombeando agua. Si está bombeando un líquido diferente, busque su "Gravedad específica" Online o en un libro de referencia de ingeniería. Los líquidos con una mayor densidad específica son más densos, y requieren más potencia para empujar a través de la tubería.

Ejemplo: Dado que el jardinero está bombeando agua, no necesita mirar nada. La gravedad específica del agua es igual a 1.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 6

6. Ingrese estos valores en la fórmula de agua potable. La potencia de agua, o la potencia mínima requerida para ejecutar la bomba, es igual a

T D H * Q * S GRAMO 3960

${ frac {tdh * q * sg} {3960}}$ , donde TDH es la cabeza dinámica total en los pies, Q es la velocidad de flujo en GPM, y SG es la gravedad específica (1 para el agua). Ingrese todos los valores que encontró en esta fórmula para encontrar la potencia de agua para su proyecto.

Ejemplo: La bomba de jardín necesita superar un TDH de 70 pies y producir un caudal P de 10 GPM. Dado que está bombeando agua, el SG es igual a 1.
Caballo de agua =

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

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

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 7

7. Divide la fuerza de caballos por la eficiencia de la bomba. Ahora, usted sabe cuánto potencia necesita suministrar para ejecutar su bomba. Sin embargo, ningún dispositivo mecánico es 100% eficiente en la transferencia de poder. Una vez que haya elegido una bomba, verifique la información del fabricante para la eficiencia de la bomba y escríbala como un decimal. Divide la potencia de agua por este valor para encontrar la potencia real del motor que necesita para su bomba.

Ejemplo: Hacer 0.18 caballos de fuerza de trabajo, una bomba con un 50% (o 0.5) La calificación de eficiencia realmente requeriría

\frac{0.18}{0.5} =

${ frac {0.18} {0.5}} =$ a 0.36 hp motor.

Las bombas más modernas tienen entre 50% y 85% eficientes cuando se usan según lo previsto. Si no puede encontrar una calificación de eficiencia para su bomba, puede asumir que la potencia del motor real que se necesita cae entre

W a t mi r H PAG 0.5

${ frac {waterhp} {0.5}}$ y

W a t mi r H PAG 0.85

${ frac {waterhp} {0.85}}$

Método 2 de 2:

Medición de la potencia de agua de una bomba

1. Compruebe el nivel de agua en el tanque de reserva base. Este es el tanque que suministra agua para tu bomba. El nivel de agua en el tanque también será igual al nivel del agua en la tubería, por lo que este es el nivel que la bomba está dibujando actualmente desde.

Si está bombeando desde un pozo, mida la profundidad directamente o busque una estimación de los niveles de la tabla de agua en su área (en esta época del año). Las agencias gubernamentales, como el USG, a menudo pueden proporcionar esta información.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 9

2. Vaciar el depósito de destino. El depósito de destino es un segundo tanque, al que la bomba transfiere el agua del depósito de base. Asegúrese de que esté vacío y conectado correctamente a la bomba.

Si normalmente no tiene un tanque aquí, simplemente coloque un cubo grande para recoger el agua para esta medición. Use un cubo de tamaño conocido en galones.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 10

3. Mida la distancia vertical entre las dos ubicaciones. Usando una escala o regla, mida la distancia vertical entre el nivel de agua en el tanque de reserva base y la entrada de agua en el tanque de destino. Escribe la distancia en pies.

Por ejemplo, digamos que el nivel del agua en el primer tanque es 120 pies más bajo en elevación que el depósito de destino.

Para este paso, no importa la cantidad de distancia horizontal que viaja el agua.

Imagen titulada Calcular Agua Bomba de agua Paso 11

4. Enciende la bomba. Enciende el dispositivo, y comenzará a bombear agua. Comience un reloj de parada al mismo tiempo.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 12

5. Medir el caudal. Una vez que su bomba esté funcionando, puede medir el caudal volumétrico: el volumen de agua transportada por unidad de tiempo. Tenga en cuenta esta tasa en galones por minuto.

Por ejemplo, su bomba toma 30 segundos para llenar un contenedor de 10 galones. Esto significa que el caudal es

10 gramo a l l o norte s 30 s mi C o norte D s * 60 s mi C o norte D s metro I norte U t mi = 20 gramo a l l o norte s metro I norte U t mi

${ frac {10 galones} {30 segundos}} * 60 { frac {segundos} {minuto}} = 20 { frac {galones} {minuto}}$ . Esto suele ser escrito 20 gpm, por "galones por minuto".

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 13

6. Busque la gravedad específica del fluido. La gravedad específica es una medición de la densidad: el fluido más denso es, cuanto más energía se necesita para bombear. El agua tiene una gravedad específica de 1. Si se bombea un líquido diferente, lo mira en una tabla de ingeniería de gravedad específica.

Este ejemplo usará agua, por lo que la gravedad específica es 1.

Imagen titulada Calcular Bomba de agua Paso Paso 14

7. Estimar caballos de fuerza de estos valores. La potencia de agua de la bomba es aproximadamente igual a

H * Q * S GRAMO 3960

${ frac {h * q * sg} {3960}}$ , donde H es la distancia vertical, el agua viaja en pies, Q es el caudal en galones por minuto, y SG es la gravedad específica del fluido.

En este ejemplo, la bomba está funcionando en

120 F t * 20 gramo pag metro * 1 3960 =

${ frac {120ft * 20gpm * 1} {3960}} =$ 0.65 caballos de fuerza.

En realidad, es probable que use más poder que esto en su bomba. Su bomba también está superando la fuerza de fricción en las tuberías, y se desperdicia algo de energía debido a la ineficiencia del motor. Puede duplicar este resultado para una estimación aproximada del consumo de energía, o realizar un seguimiento de la cantidad real de combustible o electricidad que utiliza su motor, o consulte los cálculos completos anteriores.

Consejos

Para la mayoría de los líquidos, la gravedad específica se encuentra fácilmente mirando las tablas de física. Puedes, sin embargo, también Medir la gravedad específica con un hidrómetro.

Hay varios instrumentos mecánicos disponibles que pueden medir el caudal de un fluido. Estos incluyen el tubo Venturi y el tubo de pitot.

Recuerde que 1 unidad de caballos de fuerza es equivalente a 746 vatios. Dependiendo de sus circunstancias, es posible que deba convertir de una de estas medidas a la otra.

Al igual que las bombas, los motores ellos mismos tampoco son 100% eficientes. Asegúrese de seleccionar un motor con producción Poder cabalsora que cumple con los requisitos de su bomba. Si suministra el potencial mínimo, usted calculó (o vatios equivalentes de electricidad) a su motor, las pérdidas debidas a la ineficiencia bajarán la salida del motor por debajo del valor mínimo.

Puedes usar "3956" en vez de "3960" En la fórmula de caballos de fuerza para un resultado ligeramente más preciso. Las calculadoras de caballos de fuerza de agua en línea pueden dar dos respuestas ligeramente diferentes dependiendo de qué valor usan.

Advertencias

Las bombas solo pueden tirar del agua por cierta altura (aunque luego puede empujarla hacia arriba tanto como su poder lo permita). En la práctica, esta altura máxima es de aproximadamente 22.5 pies a nivel del mar, y aproximadamente 1 pie de 1 pie que esto por cada 1,000 pies de elevación sobre el nivel del mar. Asegúrese de que el componente de succión real de la bomba esté ubicado dentro de esta distancia sobre el agua.

Los poderosos sistemas de la bomba pueden implicar componentes de alta presión y alta voltaje. Instalarlos solo bajo supervisión experimentada.