Pompa gücü hesabı nedir ve hangi formül kullanılır?
Pompa gücü hesabı, belirli bir debiyi belirli bir basma yüksekliğine çıkarmak için gereken mekanik ve elektriksel gücü bulur. Temel formül P = ρ·g·Q·H / η şeklindedir: yoğunluk, yerçekimi ivmesi, debi ve basma yüksekliğinin çarpımı verime bölünür. Su için pratik bir kısayol da vardır: suya aktarılan güç yaklaşık Q[m³/h] × H[m] / 367 kW eder. Örneğin 20 m³/h debi ve 15 m basma yüksekliği için bu değer yaklaşık 0,82 kW çıkar.
Güç değeri iki amaçla hesaplanır. Birincisi motor seçimidir; motorun milden verebileceği güç, pompanın mil gücünden büyük olmalıdır. İkincisi enerji tüketimidir; yıllık elektrik maliyeti şebekeden çekilen elektrik gücüne ve çalışma saatine bağlıdır. İki hesap aynı formülü kullanır ama farklı verim zincirinin sonunu esas alır.
Pompa gücü türleri: suya aktarılan güç, mil gücü ve elektrik gücü
Pompa gücünden söz edilirken aslında üç ayrı değer kastedilir. Suya aktarılan faydalı güç (hidrolik güç olarak da anılır) yalnızca debi, basma yüksekliği ve yoğunluğa bağlıdır. Mil gücü, motorun pompa miline verdiği güçtür; pompa içindeki sürtünme ve kaçak kayıpları nedeniyle hidrolik güçten büyüktür. Elektrik gücü ise şebekeden çekilen güçtür ve motor kayıplarını da içerir.
Faturaya yansıyan değer elektrik gücüdür. Motor seçimi ise mil gücüne göre yapılır. Bu fark çoğu zaman karıştırılır: pompa kataloğunda yazan P1 elektrik girişini, P2 ise milden çıkan gücü ifade eder. Gücü beygir gücü cinsinden isteyenler için 1 kW yaklaşık 1,36 metrik beygir gücüne (BG) karşılık gelir.
Pompa ve motor verimi: tipik değerler ve etkisi
Aynı iş için güç, toplam verimle ters orantılı artar. Yüzde 65 pompa ve yüzde 90 motor verimi, toplamda yaklaşık yüzde 58 verim demektir; şebekeden çekilen enerjinin yarısından biraz fazlası suya aktarılır. Geri kalanı ısı olarak kaybolur. Küçük sirkülasyon pompalarında pompa verimi yüzde 30-50, orta ve büyük santrifüj pompalarda yüzde 60-80 düzeyindedir; yüksek verimli (IE3 ve üzeri) motorlarda motor verimi yaklaşık yüzde 85-95 aralığına çıkar.
Verimin gücü nasıl değiştirdiğini aynı 20 m³/h, 15 m çalışma noktasında görebilirsiniz. Pompa verimi %65, motor verimi %90 iken hidrolik güç 0,818 kW, mil gücü 1,258 kW, elektrik gücü 1,397 kW çıkar. Pompa verimi %50 olursa mil gücü 1,635 kW, elektrik gücü 1,817 kW olur ve motor serisi 2,2 kW'a yükselir. Verimli bir pompa (%75) ve yüksek verimli bir motor (%92) birlikte kullanıldığında elektrik gücü 1,185 kW'a iner.
Verim, pompanın eğri üzerindeki çalışma noktasına göre değişir. En iyi verim noktasına yakın çalışan pompa en az enerjiyi harcar; debinin çok altında ya da üstünde çalışan pompada verim hızla düşer. Bu yüzden doğru pompa seçimi enerji tasarrufunun başlıca yoludur.
Motor gücü nasıl seçilir? Standart motor serisi
Hesaplanan mil gücüne yüzde 10 ila 20 emniyet payı eklenir ve sonuç standart motor serisinde bir üst değere yuvarlanır. Hesaplayıcının kullandığı seri şöyledir: 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 4; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110 kW ve üzeri. Örneğin mil gücü 1,258 kW olan bir pompa için %15 payla 1,45 kW bulunur ve 1,5 kW motor seçilir.
Küçük ve büyük örnekleri karşılaştırmak yararlıdır. Debisi 5 m³/h, basma yüksekliği 6 m olan, pompa verimi %35 ve motor verimi %80 olan bir sirkülasyon pompasında hidrolik güç yalnızca 0,082 kW, mil gücü 0,234 kW ve elektrik gücü 0,292 kW çıkar; 0,37 kW motor yeterlidir. Debisi 100 m³/h, basma yüksekliği 30 m olan bir pompada (pompa %78, motor %94) hidrolik güç 8,175 kW, mil gücü 10,481 kW, elektrik gücü 11,150 kW olur ve 15 kW motor seçilir.
Motorun pompa eğrisinin tüm aralığında aşırı yüklenmemesi gerekir. Çalışma noktası eğrinin sağ ucuna kayabilecek sistemlerde, yani basma yüksekliğinin beklenenden düşük olduğu durumlarda debi artar ve güç yükselir. Böyle risk varsa payı artırmak ya da frekans konvertörü ile sınırlama yapmak doğru olur. Yoğunluğu sudan yüksek akışkanlarda güç yoğunlukla doğru orantılı artar.
Pompa gücü ve elektrik tüketimi: devir kontrolünün katkısı
Elektrik gücünü çalışma saatiyle çarparak yıllık enerji tüketimini kWh olarak bulabilirsiniz. Sabit devirli pompa sürekli tam güçte çalışırken, değişken devirli pompa debi ihtiyacına göre güç çeker. Santrifüj pompada güç devrin küpüyle değiştiğinden, devri %80'e indirmek gücü yaklaşık %51,2 düzeyine düşürür; ayrıntılı hesap için pompa benzerlik (afinite) yasaları aracını kullanabilirsiniz.
Enerji verimliliği açısından büyük pompayı vana ile kısmak en kötü çözümdür: pompa yine tam güç çeker ve fazla enerji vanada ısıya dönüşür. Doğru boyutlandırılmış ve devri ayarlanan pompa, aynı işi çok daha az elektrikle yapar.
20 m³/h ve 15 mSS için pompa gücü hesabı ve motor seçimi
- Veriler: Q = 20 m³/h (0,00556 m³/s), H = 15 m, ρ = 1.000 kg/m³, pompa verimi %65, motor verimi %90.
- Hidrolik güç: 1.000 × 9,81 × 0,00556 × 15 / 1000 = 0,818 kW.
- Mil gücü: 0,818 / 0,65 = 1,258 kW.
- Elektrik gücü: 1,258 / 0,90 = 1,397 kW.
- Emniyet payı %15: 1,258 × 1,15 = 1,446 kW; standart seride 1,50 kW motor seçilir.
- Enerji tüketimi: yılda 4.000 saat çalışırsa 1,397 × 4.000 ≈ 5.590 kWh; pompa verimi %50 olsaydı 7.267 kWh harcanırdı.