Detección de funcionamiento en seco de la bomba de agua

¿Cuáles son algunas formas razonablemente confiables de detectar que una bomba de agua (basada en un motor eléctrico) está "funcionando en seco", es decir, no pasa agua a través de la bomba porque no hay agua disponible en la entrada o debido a un "bloqueo de aire"? ?

Preferiría mecanismos que sean menos intrusivos, es decir, idealmente, que no requieran reinstalación de tuberías. Sin embargo, si todos los mecanismos prácticos implican algún trabajo de plomería, entonces también podría ser así.

Una indicación sobre el posible costo de los sensores, la habilidad de instalación requerida, sería muy útil.

¿Cuál es la configuración de las tuberías? ¿Es esta una bomba de pozo? ¿sumergido? bomba en linea? etc...
No estoy familiarizado con la terminología típica de plomería, pero ciertamente no está sumergido. La entrada de la bomba es alimentada por un sumidero subterráneo (de unos 10 pies de profundidad), la bomba en sí está a nivel del suelo y bombea agua a un tanque elevado, que está a unos 40 pies sobre el suelo. Por lo general, es una bomba monobloque de 1.5HP 2000W 220VAC. Supongo que la configuración es "en línea", podría estar equivocado.
Sí, esa es una configuración en línea (está entre el pozo y el tanque en elevación y no sumergido).
¿Desea evitar específicamente el funcionamiento en seco, o está buscando o evitar otras situaciones en las que la bomba pueda dañarse, como un rotor atascado?
Si bien no forma parte de mi pregunta original, sería muy bueno evitar situaciones en las que la bomba pueda dañarse. Hemos tenido casos de rotor calado, luego de un período prolongado de funcionamiento en seco y pérdida total de lubricación, pero debo admitir que lo había olvidado por completo.

Respuestas (3)

Dado este detalle adicional:

No estoy familiarizado con la terminología típica de plomería, pero ciertamente no está sumergido. La entrada de la bomba es alimentada por un sumidero subterráneo (de unos 10 pies de profundidad), la bomba en sí está a nivel del suelo y bombea agua a un tanque elevado, que está a unos 40 pies sobre el suelo. Por lo general, es una bomba monobloque de 1.5HP 2000W 220VAC. Supongo que la configuración es "en línea", podría estar equivocado.

Tengo una solución muy simple, económica y confiable para usted: monitoreo remoto.

Nada dice que su sensor tiene que estar en la entrada de la bomba . Puede colocar su sensor en la entrada del sistema . Sumerja un sensor de flotador barato al nivel de la entrada de la tubería de alimentación en su pozo (o cualquier fuente de agua). Tienda los cables de regreso al controlador de energía de la bomba.

Cuando el sensor de flotación indique que el nivel del agua está por debajo de la tubería de alimentación, apague la bomba. Diez dólares , totalmente fiable. Hecho. =)

Múltiples interruptores de flotador están aumentando la profundidad en un tanque

Esta figura muestra múltiples interruptores de flotador a profundidades crecientes en un tanque para ilustrar la operación. Solo necesita uno en la parte inferior de su tubería de alimentación. No necesita perturbar ninguna tubería existente para hacer esto.

Excelente. Podría haber aceptado esto como una respuesta, pero por una duda. ¿La única razón por la que las bombas funcionan en seco es porque no hay agua en la entrada de la bomba? Si estoy seguro de que esta es absolutamente la única razón, creo que puedo aceptar esta respuesta. De lo contrario, el sensor de flujo parece ser más confiable.
Un voto definitivo para el excelente diagrama.
@ icarus74 No, hay otras razones, incluido el aire atrapado, el bloqueo de la tubería, los impulsores rotos, la fuga de la tubería de succión, etc. El método de flotación aborda una de las causas, mientras que el perfil actual mencionado en otra respuesta aborda el patrón superconjunto de funcionamiento libre del motor de la bomba.
@icarus74: si su sistema no tiene fugas, entonces no hay agua en la entrada del sistema = no hay agua en la entrada de la bomba (o al menos ha perdido el sello de fluido, por lo que el agua en la tubería de entrada comenzará a retroceder desde el bomba por gravedad). En realidad, es posible que no desee monitorear en la entrada de la bomba porque necesitará hacer funcionar la bomba brevemente durante condiciones secas para cebarla después de que el pozo se vuelva a llenar (por ejemplo, mientras la parte superior de la tubería de entrada aún está seca y está succionando el nuevo pozo). agua).
También agregaría que estos sistemas son aditivos. El sensor de flotación es el "mejor" enfoque en el sentido de que le brinda el mayor rendimiento/precisión por el menor costo, pero sin duda podría agregar monitoreo actual además . Saber que hay agua en el pozo ayuda a que el perfil actual sea mucho más preciso. Por ejemplo, podría detectar bloqueos de esta manera.

Si puede detectar la corriente del motor, este podría ser el método menos intrusivo, pero primero debe probarlo para asegurarse de que haya una diferencia razonable entre "bombear agua" y "girar libremente". Tenga en cuenta que todos los motores de CA tienen un aumento de corriente desde el principio, por lo que su circuito probablemente debería buscar el nivel de corriente durante unos segundos antes de tomar su determinación.

En cuanto a cómo conectarlo, se deslizaría un transformador de corriente sobre UNO de los cables del motor, preferiblemente el cable vivo. Es posible que también desee detectar si se le pide al motor que bombee o no, de modo que también pueda detectar una pérdida de energía o un cable del motor roto.

El circuito también podría detectar fácilmente un motor atascado o atascado por un consumo de corriente superior al nivel normal de corriente de bombeo, pero esto también tendría que probarse para garantizar que las condiciones de "bombeo de agua" frente a "parada" fueran lo suficientemente diferentes como para detectar de manera confiable.

Alternativamente, puede contar el tiempo que el motor está encendido... si el motor ha estado funcionando durante más de x minutos, es probable que en realidad no esté bombeando agua, ya que el nivel del agua no ha bajado lo suficiente como para apagar el motor. . Eso es, por supuesto, asumiendo que el ciclo de trabajo de la bomba tiene límites que son aceptables para su prueba de condición "seca".

Gracias @Andrew. Ambos mecanismos están maravillosamente explicados y bastante claros. En cuanto a la detección "actual", supongo que otros métodos, como el sensor de efecto Hall, serían igualmente aplicables. Dado que mi pregunta está en el contexto de otra que hice hoy (detección del nivel del agua), los dos pueden combinarse para trabajar en la tasa de caída del nivel, para determinar si funciona en seco o no.
También podría medir la velocidad del motor, presumiblemente gira más lento bajo carga, esto también le permitiría detectar atascos en el motor si entran desechos allí. Sin embargo, la medición de corriente es la idea n.° 1, ya que permite la protección contra sobrecorriente (desgaste).
Si elige la aplicación casera de usar un transformador de corriente, tenga en cuenta el riesgo de seguridad de usar uno de estos sin su carga conectada. Un transformador de corriente sin carga puede generar un voltaje extremadamente alto que podría ser fatal, tanto para el humano que juega con el transformador como para el propio transformador. En este último caso, el voltaje puede llegar a ser lo suficientemente alto como para perforar el aislamiento del devanado dentro de la bobina del transformador.
@MichaelKaras: ¿Alguien fabrica transformadores de corriente con una resistencia integrada de valor especificado? Si el uso de 1K de resistencia produciría una señal de 0-3 voltios, que es lo que uno quiere, una bobina con una resistencia de 10K conectada permanentemente limitaría el voltaje a 30 voltios relativamente seguros sin una carga externa; compensar simplemente requeriría usar 1.11K en lugar de 1K. Tal vez la disipación de energía podría ser un problema (en un nivel de corriente dado, una resistencia de 10K necesitaría disipar 10 veces más energía que una de 1K), pero espero que se elijan relaciones de giro de tal manera que incluso una potencia de 10x no sea gran cosa.
Sé que los TC pueden generar grandes voltajes, pero en 13 años de control de motores industriales nunca he visto que un TC haga más que provocar un cortocircuito si se deja sin carga. No aconsejo dejar nunca la resistencia de carga apagada, eso sí, pero el peligro está ahí. En cuanto al uso de un dispositivo de efecto Hall: sí, los LEM son más costosos pero pueden funcionar con motores de CA o CC y no tienen el mismo potencial de daño (para una persona o el dispositivo en sí).
Umm, lamento sonar tonto, pero ¿qué es "LEM"?
Lo siento; LEM es un fabricante de transductores de corriente de efecto Hall. Es algo así como la gente se refiere a las aspiradoras como Hoovers oa los pañuelos de papel como Kleenex.

Es posible que la detección de la corriente del motor no distinga "girar libremente" a medida que el motor envejece y la lubricación comienza a fallar.

Un interruptor de flujo es un trabajo de plomería menor, pero definitivamente le dirá si el agua está corriendo.

Seleccione el interruptor de flujo con cuidado. Estos requerirán cierta presión para activarse, pero si su bomba no genera tanta presión, el interruptor nunca se activará.
gracias brian Algo así es lo que tenía previsto, aunque no sabía cómo se llamaban. Ahora tengo una buena pista. También gracias a @Michael, también necesito preocuparme por la presión mínima.
Obviamente, debe retrasar la verificación del interruptor de flujo hasta que la bomba haya estado funcionando durante unos segundos. Es posible que también desee incorporar la idea del interruptor de flotador si no es conveniente volver a cebar la bomba.
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