Vijčana vs. centrifugalna potopna pumpa – razlike i primjena

Još pripremamo proizvode.

Ali možete pogledati druge kategorije.

Potopna pumpa vretenasta vs. centrifugalna – razlike i upotreba

Kada rješavamo na atria.sk upit za pumpu u vrt ili bunaru, prva pitanje koje moramo odgovoriti nije marka ni cijena, već princip crpanja. Na tržištu se u osnovi susrećemo s dvije značajno različite konstrukcije potopnih pumpi – centrifugalne (često višestupanjske, s rotirajućim kolutovima) i vretenaste (skrutkovne, s elastičnom statornom vložkom i rotorom). Obje kategorije imaju svoje određeno mjesto u praksi, ali ih miješati ili izabrati "po oku" vodi gotovo uvijek do premašnje, nepotrebnog trošenja energije ili činjenice da pumpa jednostavno ne može prenijeti vodu tamo gdje treba. U ovom članku ćemo se upoznati s time kako obje konstrukcije funkcioniraju, u čemu se razlikuju s obzirom na hidrauliku, koju vodu mogu podnijeti, kolika je njihova trajnost i održavanje, i na kraju to ćemo prikazati na konkretnim vrstama bunara i vrtova s kojima se često susrećemo kod kupaca.

Princip centrifugalne potopne pumpe

Centrifugalna pumpa radi na principu pretvaranja kinetičke energije rotirajućeg rotora u tlak tekućine. Unutar tijela pumpe je jedan ili (tipično kod potopnih pumpi u bunarima) više rotirajućih kolutova povezanih u nizu – govorimo o višestupanjskoj pumpi. Voda ulazi u prvi stupanj, rotor joj daje brzinu, difuzor tu brzinu pretvara u tlak, i tako isto postepeno kroz ostale stupnjeve, dok na izlazu ne postigne traženi tlak (doprivodnu visinu). Što više stupnjeva, to veća doprivodna visina koju pumpa može stvoriti.

Ta upravo modularna konstrukcija je razlog zašto su centrifugalne potopne pumpe tipa IBO 3" STM 20 tako rasprostranjene – proizvođač jednostavno proizvede niz pumpi s istim motorom i hidrauličkom jedinicom, samo s različitim brojem stupnjeva, i pokriva tako cijeli raspon traženih doprivodnih visina od niskih (nekoliko desetaka metara) do visokih (150 i više metara).

Rotirajući kolutovi centrifugalne pumpe često su izrađeni od tehničkog polimera (npr. noryl) ili nehrđajućeg čelika, ovisno o razredu pumpe. Rotor motora je smješten u uljanoj ili vodom punjenoj komori, odvojenoj mehaničkim zaptivanjem od hidrauličkog dijela. Ova organizacija je osjetljiva na abrazivne čestice – pijesak djeluje kao šljaka na ležajeve i zaptivke, pa se kod centrifugalnih pumpi proizvođači slažu da sadržaj čvrstih čestica ne bi trebao premašiti otprilike 50 mg/l, kod kvalitetnijih modela s keramičkim puzdrama maksimalno do 150 mg/l. Kod višeg sadržaja pijeska životni vijek se drastično skraćuje – u praksi smo vidjeli slučajeve gdje je loše postavljena pumpa u pijeskovitom bunaru "umrla" za tri mjeseca, iako je običan životni vijek kod čiste vode 8-15 godina.

Princip vretenaste (skrutkovne) potopne pumpe

Vretenasta pumpa radi potpuno drugačijim principom – to je volumenska, a ne centrifugalna pumpa. Unutar nje se nalazi metalični (obično hromirani ili nehrđajući) vreteno ekscentričnog oblika, koje se okreće unutar elastične gumenje (elastomerne) statorne vložke. Rotor se ne okreće u istom smislu, već izvodi planetarno kretanje – stvara tako između sebe i statora zatvorene komore koje se postepeno pomjeraju od sanja do izbacivanja i "prenose" zatvorenu vodu kao u zatvorenim vrećkama. Baš zbog toga se ovaj tip zove i Mohnova pumpa (po izumitelju principa).

Zahvaljujući ovom principu, vretenasta pumpa je iznimno tolerantna prema mehaničkim nečistoćama i pijesku – gumeni stator se djelomično prilagodi zrnu pijeska koje uđe u komoru i "propusti" ga dalje, bez da dođe do zacjepa kao kod rotirajućeg koluta. Zbog toga su vretenaste pumpe prva opcija baš kod uskih vrtnova s višim sadržajem pijeska ili kalu, gdje bi centrifugalna pumpa brzo propala. Tipični predstavnik ove konstrukcije u našoj ponudi je Potopna pumpa vretenasta u uski vrt STING 2", namijenjena baš za uske vrtnove promjera od 2 palca, gdje se klasična 3" ili 4" pumpa fizički ne može smjestiti.

Hidrauličke karakteristike – protok, tlak i karakteristika

Razlika između oba tipa izražena je i na obliku hidrauličke karakteristike, odnosno na tome kako se mijenja protok u ovisnosti o doprivodnoj visini (tlaku).

Centrifugalna pumpa ima opadajuću karakteristiku – kod nulte doprivodne visine dostavlja maksimalni protok, a s rastućom visinom (otporom cijevi, visinskim razlikama) protok postepeno pada sve do nule u točki zatvorene armature. To znači da je protok centrifugalne pumpe uvijek kompromis između toga koliko vode trebamo i na koju visinu/tlak moramo dostaviti. Kod projektiranja uvijek tražimo radnu točku gdje se krivulja pumpe siječe s krivuljom cjevovodnog sustava.

Vretenasta pumpa ima suprotno protok koji je praktički neovisan o tlaku (u razumnom rasponu) – to je volumenska pumpa, pa za dat broj okretaja dostavlja približno jednak volumen vode bez obzira na to tlači li u 20 ili u 60 metara visine (ograničeno naravno snagom motora i maksimalnim dopuštenim tlakom). To je prednost kod promjenjive doprivodne visine, ali nedostatak kod rada "suho" ili kod zatvorenog izbacivanja – bez protokovnog prekidača tlak u sustavu može rasti sve do oštećenja statore ili cijevi.

Praktični učinak: kod centrifugalne pumpe isplati se točno dimenzirati dopredivu visinu, inače dobijemo ili suvišno veliki protok bez tlaka, ili obrnuto nedostatan protok. Kod vretenaste pumpe je regulacija protoka jednostavnija (često preko frekvencijskog regulatora ili zatvaranja), ali treba uvek osigurati zaštitu od suhe rada i zatkanja ispušta.

Osetljivost na pijesak, mulj i mehaničke nečistoće

Ovo je jedna od najčešćih pitanja koja rešavamo pri izboru pumpe za određenu bušotinu. Stvarnost u Hrvatskoj je takva da veliki dio ručno iskopanih bunara i mnogi bušotini (posebno stariji, loše izvedeni ili bušotini u manje stabilnim stijenama) daju vodu s određenim udjelom pijeska, posebno nakon intenzivnijih kiša ili pri pada nivoa.

Centrifugalna pumpa – pogodna za čistu do srednje zamućenu vodu. Pijesak uzrokuje eroziju rotorskih točkova, trošenje ležaja i zatkanja, u ekstremnim slučajevima i zakočenje rotora. Preporučeni sadržaj čvrstih čestica do 50-150 mg/l ovisno o modelu.
Vretenasta pumpa – tolerantna prema većem sadržaju pijeska i sitnih nečistoća, u katalogu obično preuzima 150-200 mg/l i više, kod nekih modela čak i kratak rok značajno više. Elastični stator može "propustiti" zrnca pijeska bez zakočenja.

Iako vretenasta pumpa ima veću toleranciju prema pijesku, vrijedi da nijedna pumpa ne voli grublji pijesak i šljunak u velikom količinama – ako bušotina ili bunar stalno "vuce" puno pijeska, to je znak da treba riješiti uzrok (nedimenzionirana ili oštećena bunarska cijev, pogrešno postavljen filtar, pumpa preblizu dnu i time podizanje sedimenta). U takvim slučajevima preporučujemo dodati i Odpieskovací filtar 1" na sanie, koji uhvati mehaničke nečistoće prije nego što stignu u vodovod u kući, odnosno u tlačnu posudu i armature, gdje bi uzrokovali preuranjeni trošenje.

Polumjer bušotine i fizičke dimenzije pumpe

Vretenaste pumpe imaju većinom više cilindrični, "tanki" oblik s dužim tijelom, što ih čini idealnim izborom za uske bušotine promjera 2" (otprilike 50 mm), gdje se obična 3" ili 4" centrifugalna pumpa jednostavno ne može smestiti. Upravo STING 2" je tipično rješenje za takve slučajeve – starije, uske bušotine, gdje se pri izgradnji računalo samo s ručnom pumpom ili malom pumpom, a danas treba dostaviti veći kapacitet bez proširenja bušotine (što bi značilo nove bušotine i značajne troškove).

Centrifugalne pumpe se proizvode u promjerima 3" i 4", pri čemu IBO 3" STM 20 pripada među univerzalnim rješenjima za obične bušotine promjera od 3 inča (otprilike 76 mm) i više. Točne razlike između pojedinih promjera i kako izmjeriti promjer svoje bušotine detaljno objašnjavamo u članku Koliki promjer bušotine trebam: razlika između 2", 3" i 4" pumpe.

Pregledni usporedbi oba tipa

Vlastnost	Centrifugalna pumpa	Vretenasta pumpa
Princijep	Rotacijska, rotorska točkova	Obujamna, rotor u elastičnom statore
Tipski promjer	3", 4"	od 2" i više
Tolerancija pijeska	niska do srednja (~150 mg/l)	visoka (200 mg/l i više)
Karakteristika protoka	smanjuje se s dopredivom visinom	gotovo konstantna
Suha radnja	kraće vremena tolerantnija	vrlo rizična za stator
Dugovječnost statora/zatkanja	zatkanje – duga životna traje	elastomer – trošenje, zamjena
Tipska upotreba	obični bunari i bušotine, čista voda	uske bušotine, pijesčasta/mućna voda

Osetljivost na suhu radnju i pokretanje

Suha radnja (bez vode u pumpi) je opasna za obje konstrukcije, ali različitim razlogima. Kod centrifugalne pumpe nedostatak vode znači gubitak hlađenja i mazanja mehaničkog zatkanja i ležaja – motor se pregreje, zatkanje se spali, u najgorem slučaju se zakoči cijeli rotor. Kod vretenaste pumpe je situacija još kritičnija – guma statora se mazuje i hladi upravo pumpanom vodom, a bez nje se nakon nekoliko sekundi do desetaka sekundi suhe radnje neizbježno spali i deformira. Zato se kod vretenastih pumpe apsolutno preporučuje postaviti plavak ili elektronsku zaštitu od suhe radnje, idealno u kombinaciji s tlakom ili protokom prekidač.

Pokretanje vretenaste pumpe zahtijeva više početni moment, jer rotor mora preći početno trenje u statore (posebno ako je stator "osušen" nakon duže stanke) – to je razlog zašto se kod nekih modela preporučuje frekvencijski regulator s povećanim pokretanim momentom ili mekani start.

Kvaliteta vode, hemijski sastav i temperatura

Elastomerni stator vretenaste pumpe je osetljiv i na hemijski sastav vode – agresivna voda s visokim sadržajem željeza, mangana, vodonik sulfida ili s ekstremnim pH može postepeno degradirati gumu statora brže nego bi bilo kod obične pitke vode. Kod centrifugalnih pumpe s nehrđajućim ili tehničkim polimerima točkova je ta osetljivost niža, iako i tamo željezo i mangan s vremenom uzrokuju naslage i zamućenje difuzora.

Temperatura vode također igra ulogu – većina običnih pumpe (oba tipa) je namijenjena za vodu do 30-35 °C, iznimno do 40 °C pri neprekidnoj radnji s dovoljnim protokom oko motora za hlađenje. Za topliju vodu (npr. geotermalne bušotine) treba specijalizirane pumpe, o kojima se može dodatno informirati, običan asortiman za bunare nije za to namijenjen.

Praktični scenariji iz dnevne prakse

Da ne bismo ostali samo na teorijskoj ravni, pogledajmo tipične situacije s kojima se kod nas kupci često obratuje:

Scenarij 1: Stari uski bušotin nakon ručne pumpe

Kuća, bušotin bušen prije 30-40 godina, promjer cijevi samo 2", u početku s ručnom ili membranskom pumpom. Kupac želi automatski dovod vode u kuću. Rješenje: vretenasta pumpa STING 2", jer centrifugalna 3"/4" pumpa fizički ne stane u takav bušotin, a kod starih bušotina češće se pojavljuje i mali pijesak nakon duže stanke.

Scenarij 2: Novo izgrađena bušotina 4" s čistom vodom

Novi bušotin s certificiranim izvedbom, stabilna čista voda, dubina nivoa 25 m, potrebna doprediva visina u kuću i u tlačnu posudu oko 35-40 m. Tu je idealno rješenje centrifugalna pumpa, npr. serija IBO 3" STM 20 s točno odabranim brojem stupnjeva prema potrebnoj dopredivoj visini (detaljan postupak izračuna je u članku Koji kapacitet i dopredivu visinu pumpe odabrati prema dubini bunara).

Scenarij 3: Ručno iskopani bunar s povremenim pijeskovanjem nakon kiše

Klasika ručno iskopani bunar promjera 1-1,2 m, nakon intenzivnijih padalina pojavljuje se povećana mračnost i pijesak. Ako je bunar dovoljno širok za 4" pumpu, može se razmotriti centrifugalna pumpa s većom tolerancijom na pijesak u kombinaciji s odpieskovanim filtrom na ispuštu, ili direktno preći na vretenastu pumpu, ako je pijeskovanje izraženije i ponavljano. Uvijek preporučujemo dodati Odpieskovací filtar 1" na sanie, koji zaštitit i pumpu, kao i daljnje vodovode i armature u kući.

Montaža i postavljanje pumpe – na što obratiti pažnju

Bez obzira na tip pumpe vrijede nekoliko osnovnih pravila, koja detaljno objašnjavamo i u samostalnom članku Montaža potopne pumpe u bunar ili uski bušotin:

Pumpa se uvijek objesi na nehrđajući konop ili odgovarajuće izbacno cijev, nikada samo na električni kabel.
Minimalna udaljenost pumpe od dna bunara/bušotine treba biti barem 0,5-1 m, da se izbjegne usisavanje sedimenta.
Pumpa mora biti stalno potopljena minimalno za preporučenu vrijednost iznad sačnog koša (obično barem 0,3-1 m ovisno o modelu), da ne dođe do otkrivanja pri pada nivoa.
Električna priključnica mora biti kroz ispravno dimenzioniran prekidač i u slučaju vretenastih pumpe idealno i kroz zaštitu od suhe radnje.
Kod vretenastih pumpe treba pri prvom pokretanju provjeriti smjer rotacije (pri pogrešnom smjeru ugroženo je oštećenje statora čak i pri kratkom radu).

Servis, trošenje i troškovi održavanja

U pogledu dugoročnih troškova vlasništva oba tipa pumpi imaju svoje "slabe" komponente. Kod centrifugalnih pumpi to je najčešće mehanička zaptivka i ležišta, odnosno trošenje rotora u prisustvu pjeska. Trajanje života kod čiste vode i ispravne montaže se obično kreće između 8-15 godina, a kod loših uvjeta znatno manje.

Kod vretenovih pumpi tipična potrošna komponenta je sama gumeni statorko se kod nekih modela može zamijeniti odvojeno bez potrebe za kupnjom cijele pumpe – što može značajno smanjiti troškove dugoročne eksploatacije, jer je zamjena statorka znatno jeftinija od nove pumpe. Frekvencija zamjene ovisi o kvaliteti vode i sadržaju pjeska, ali se orijentacijski kod srednje zahtjevnih uvjeta govori o razdoblju nekoliko godina.

Učestale kvarove, njihove znakove i rješenja (zakljan rotor, spaljena zaptivka, propuštena žica, trošeni statork, zrak u sistemu) detaljno obrađujemo u članku Najčešći kvarovi potopnih pumpi i kako ih riješiti – preporučujemo da ga pročitate još prije nego što odlučite pumpu reklamirati ili zamijeniti, jer dio problema može biti riješen bez uključivanja servisa.

Energetska potrošnja i učinkovitost

Centrifugalne pumpe u radu na optimalnom radnom točki karakteristike (tamo gdje se krivulja pumpe siječe s krivuljom cjevovoda blizu točke maksimalne učinkovitosti) postižu visoku energetsku učinkovitost. Problem nastaje ako je pumpa značajno prevelika ili premala u odnosu na stvarnu transportnu visinu – rad izvan optimalnog točke znači nepotreban trošak energije i brže trošenje.

Vretenove pumpe imaju u pogledu učinkovitosti kod niskih protoka i visokih tlakova često prednost u odnosu na male centrifugalne pumpe, jer ne trebaju više stupnjeva da bi postigli visoki tlak kod malih protoka. Kod većih protoka se pak često postavljaju u prednosti centrifugalne pumpe. Precizno uspoređivanje konkretnih modela STING i IBO u pogledu snage, protoka i potrošnje pronađete u zasebnom članku Uspoređivanje pumpi STING i IBO – što izabrati.

Kako donijeti odluku – sažetak kriterija izbora

Pri konačnoj odluci preporučujemo postupiti prema sljedećim koracima, koje detaljnije obrađujemo i u članku Kako izabrati pumpu za bunar: ključni kriteriji izbora:

Izmjerite promjer bunara/bunara – kod promjera ispod 3" (76 mm) praktički automatski preporučujemo vretenovu pumpu tipa STING 2".
Utvrđite kvalitetu vode – ako bunar/bunar trajno ili često proizvodi pjesak ili mulj, preferirajte vretenovu pumpu ili centrifugalnu s dodatnim protipjeskovim filtrom.
Izračunajte potrebnu transportnu visinu – dubina nivoa + visinska razlika do potrošača + tlakovi gubitci u cjevovodu + traženi tlak u tlačnoj posudi.
Razmislite o traženom protoku – broj osoba, potrošača, eventualno i zalijevanje vrta.
Planirajte zaštitu od suhe rada – posebno važno kod vretenovih pumpi.

Detaljan postupak kako ispravno izabrati konkretni model prema promjeru bunara i dubini bunara pronađete i u člancima Kako izabrati potopnu pumpu za bunar ili bunar i Koji promjer pumpe vam je potreban – 2" ili 3" bunar, koji na tu temu nastavljaju.

Najčešće pitanja (FAQ)

Mogu li zamijeniti centrifugalnu pumpu vretenovom u istom bunaru bez izmjena?

U većini slučajeva da, ukoliko promjer bunara odgovara oba tipa i električni priključak je kompatibilan. Treba ipak prepraviti transportnu visinu i protok, jer se karakteristike oba tipa značajno razlikuju, a kod vretenove pumpe treba dodati zaštitu od suhe rada, ukoliko još nije montirana.

Je li vretenova pumpa uvijek bolja opcija kod pjeskovite vode?

U većini slučajeva da, jer je bolje toleriraju mehaničke nečistoće. Ne smije se zaboraviti da i vretenova pumpa ima svoje granice – kod ekstremne količine pjeska ili šljunka treba primarno riješiti uzrok (npr. oštećenu bunarsku cijev ili neispravnu dubinu montaže), a ne samo mijenjati tip pumpe.

Zašto vretenova pumpa pri prvom pokretanju ne pumpa, iako je priključena?

Najčešći uzrok je pogrešni smjer rotacije motora (pri trofaznim motorima dovoljno je zamijeniti dvije faze) ili suho statorko je nakon dužeg odstanka zahtijeva nešto veći pokretani moment. Ako se problem ne riješi provjerom smjera rotacije, pumpu treba servisno pregledati.

Koji je razlika u cijeni između centrifugalne i vretenove pumpe?

Vretenove pumpe s malim promjerom (2") zbog složenijeg proizvodnog procesa statorka i rotora često su u sličnoj ili nešto višoj cijeni u odnosu na usporedivo snage centrifugalne pumpe većeg promjera. Odlučujući faktor bi trebao biti prije svega promjer bunara i kvaliteta vode, a ne samo sama kupovna cijena.

Može li se vretenova pumpa koristiti i u širokom 4" bunaru s čistom vodom?

Tehnički da, ali to nije tipično ekonomski najpovoljnije rješenje – kod čiste vode i dovoljno širokog bunara često je povoljnija centrifugalna pumpa, koja ima kod usporedivo snage često nižu kupovnu cijenu i jednostavnije održavanje.

Koliko često treba zamijeniti statork kod vretenove pumpe?

Tocan interval ovisi o kvaliteti vode i sadržaju pjeska, orijentacijski se kod srednje zahtjevnih uvjeta govori o nekoliko godina rada. Indikator za provjeru je pada protoka ili tlaka pri istom podešavanju pumpe.

Zaključak

Izbor između vretenove i centrifugalne potopne pumpe nije pitanje "koja je bolja" u apsolutnom smislu, već pitanje koje odgovara konkretnim uvjetima određenog bunara ili bunara. Uzak bunar, pjeskovita voda, potreba za stabilnim protokom pri promjenjivoj transportnoj visini – to su situacije gdje vretenova pumpa tipa STING 2" pokazuje svoje prednosti. Običan, dovoljno široki bunarski bunar s čistom vodom i jasno definiranom transportnom visinom je pak domena pouzdanih i cijenovno učinkovitih centrifugalnih pumpi serije IBO. Pri bilo kojoj nejasnoći oko promjera bunara, kvalitete vode ili potrebne transportne visine isplati se konzultaciju ne zanemariti – pogrešno izabrana pumpa se u praksi pokazuje ili branim trošenjem, ili trajno nezadovoljavajućim performansama, a zamjena nakon nekoliko mjeseci rada uvijek je skuplja od ispravnog izbora na početku.

Imate pitanje o ovoj temi?

Nemate se odlučiti ili rješavate konkretnu situaciju u svojoj kući? Napišite nam - s radostju ćemo savjetovati.