Pomp bepaalt (on)kosten en capaciteit

Er is geen antwoord op de vraag welke pomp het meest geschikt is om te beregenen, er is wel antwoord op de vraag welke pomp het beste past bij de installatie. Dat het een centrifugaalpomp wordt, dat staat vast, maar daar is veel in te kiezen. De keuze wordt bepaald door het aantal kuubs per uur dat door de installatie moet gaan en welke druk daar voor nodig is. In de praktijk zal 12 bar wel het maximale zijn. Nog vaker zitten we bij een haspel met kanon tussen 10 en 11 bar.

Sproeiboom

Bij een sproeiboom ligt de druk een paar bar lager en dat zal vaak betekenen dat dan ook een andere pomp de beste keuze is. Het grote punt bij de keuze van de pomp is het rendement. Dat hangt af van de pomp en de combinatie van kuubs per uur en de druk. De diameter en breedte van de waaier in de pomp en de nauwkeurigheid van de passingen spelen een rol, maar ook het aantal waaiers in de pomp heeft invloed op zijn karakteristiek. Door meerdere waaiers toe te passen kan een pomp meer druk opbouwen. Met meerdere waaiers wordt het rendement van de pomp niet per se beter, maar de aandrijving kan wel met minder toeren draaien om de gewenste druk te halen.

_{Lees verder onder het kader.}

Capaciteit bepalen

Uitgaande van een kanon aan de haspel wil je toch 6 bar werkdruk aan de nozzle overhouden. De wetten van de stromingsleer dicteren, gegeven de diameter van de nozzle, hoeveel kuub per uur er door de haspel zal moeten gaan om de gewenste werkdruk, en daarmee ook de gewenste werkbreedte te halen. De lengte van slangen en eventuele aanvoerbuizen is bepaald door de ligging van het perceel en de verliezen door bijvoorbeeld een turbine-aandrijving liggen ook vast.

Is de combinatie van haspel en aanvoer slangen of buizen gekozen, dan is er alleen in de pomp en de nozzle nog wat te kiezen. De pomp wordt zo gekozen dat 10 tot 11, eventueel 12 bar aan de uitgang van de pomp wordt opgebouwd. Als je rond 10 tot 11 bar werkdruk zit dan geeft een bar extra al gauw 20% meer energiekosten. Hoe dat komt? Als je bij gelijkblijvende druk het aantal kuubs per uur op zou kunnen voeren, dan blijven de energiekosten per kuub water gelijk. Echter, omdat de diameter en lengte van de leidingen een vast gegeven zijn, betekent opvoeren van de kuubs per uur ook het oplopen van de druk. Hoe hoger de druk, hoe hoger ook de energiebehoefte per kuub.

_{Lees verder onder de foto.}

Beregenen uit oppervlaktewater is per definitie met een centrifugaalpomp. Capaciteit en brandstofverbruik worden in grote mate bepaald door de keuze van het juiste type. – Foto: Mark Pasveer

Trekker moet passen

Behalve dat de keuze van een pomp die past bij de installatie veel invloed heeft op de energiebehoefte, is ook de keuze van de aandrijving een belangrijke factor. Vast staat dat een elektrische aandrijving, wat energie betreft, altijd de goedkoopste oplossing is. Scheelt snel 25% vergeleken met een dieselmotor. Draait een installatie veel uren, dan is naarmate de uren per jaar toenemen, een opbouwmotor voordeliger dan een trekker. Staat er een trekker voor de pomp, dan is de combinatie van trekker met de overbrengingsverhouding van de aandrijving van de pomp van invloed op het benodigde motortoerental en daarmee op de brandstofkosten. Een trekker met meerdere keuzes voor (spaar-) aftakas-toerentallen kan dan een voordeel zijn, hoewel pompen ook met meerdere tandwielcombinaties zijn uit te rusten.

Zuigcapaciteit heeft scherpe grenzen

Een veel voorkomend fenomeen, wanneer een pomp uit het oppervlaktewater zuigt, is het wegvallen van de capaciteit als de pomp te hoog staat ten opzichte van het water in de sloot. In iedere tabel met specificaties van een pomp staat de NPSH-waarde genoteerd. NPSH staat voor ‘Net Positive Suction Head’. In jip-en-janneketaal: een maat voor de verliezen in de pomp aan de zuigzijde.

Zuiver theoretisch is het mogelijk om water 10 meter omhoog te zuigen. Maar, er is weerstand in de aanvoer en weerstand door bijvoorbeeld het passeren van een filter en een terugslagklep. Dat is al een aftrekpost van het theoretisch maximale 10 meter haalbare, maar ook de pomp heeft aan de zuigkant geen 100% rendement. Stel dat een pomp 0,1 bar (= 1 meter waterkolom) verlies heeft door weerstanden in de aanvoer, en een NPSH-waarde heeft van 2,5 meter waterkolom, dan kan de pomp maximaal 10 – 1 – 2,5 = 6,5 meter hoog zuigen. Wat er in de praktijk gebeurt is dat het water vaak net wat dieper zit dan we denken, of het niveau ongemerkt wat zakt. Zit een pomp dicht aan zijn maximale opvoerhoogte dan daalt de capaciteit met rasse schreden. Allicht heeft slijtage ook zijn invloed, maar plotseling flinke teruggang in opbrengst is vaak te verhelpen door de pomp wat dichter bij het water oppervlak te brengen. Een halve meter kan al wonderen doen.

_{Lees verder onder de foto.}

Bij een trekkerpomp bepaalt de overbrengingsverhouding van de pomp hoeveel toeren de aftakas moet draaien. Die is te wijzigen om de trekker zo zuinig mogelijk te laten draaien. – Foto: Twan Wiermans

De pompkeuze: zoek naar het optimale rendement Hoe vind je de pomp met het juiste karakter voor jouw installatie? Dat doe je door een pompentabel te bestuderen. Zo’n tabel ziet er in principe voor iedere centrifugaalpomp hetzelfde uit. Het lijkt complex, maar laat zich toch eenvoudig ontcijferen. De meeste pomptabellen zijn voor aanbouw aan een elektromotor. Voorbeelden van pompcodes zijn F23K100/3 of F43K100-120/4 of F43K100-120/5. Aan de laatste cijfers van een pompcode kun je aflezen hoeveel waaiers een pomp heeft. Zo kun je zien aan de aanduiding 100/3 en 100-120/5 dat een ‘3’ staat voor een pomp met 3 waaiers, de ‘5’ staat voor een pomp met 5 waaiers. De prestaties van een pomp hangen af van het toerental van de aandrijving, maar ook van de diameter van de waaier die in de pomp gemonteerd wordt. De letters E t/m F staan voor het type waaier. In de tabel vind je ook de letter ‘H’ wat staat voor de druk die de pomp opbouwt, en de ‘N’ die staat voor het vermogen dat de pomp bij een combinatie van druk en kuubs per uur nodig heeft. Lees verder onder de afbeelding. De druk en volumestroom die een regeninstallatie in de praktijk bereikt, is op het snijpunt van 2 lijnen; die van de pompkarakteristiek en die van de systeemkarakteristiek. Centrifugaalpomp afsmoren De werkelijke druk en volumestroom die een regeninstallatie in de praktijk bereikt, is een snijpunt van 2 lijnen (zie tekening hierboven): de pompkarakteristiek en de systeemkarakteristiek. Als de pomp vrijwel drukloos zijn water kwijt kan, geeft die de maximale kuubs per uur. Wordt de afvoer steeds verder geknepen, dan loopt de druk op en lopen de kuubs per uur terug. Een centrifugaalpomp kun je volledig afsmoren en blijft dan draaien bij een bepaalde, voor die pomp, maximaal haalbare druk, met nul opbrengst. Energiebehoefte Voor de systeemkarakteristiek geldt het omgekeerde: hoe meer kuubs er door de installatie worden gepompt, hoe hoger de druk oploopt. Net als bij de pompkarakteristiek is dat geen rechte lijn. Naarmate de kuubs toenemen, loopt de benodigde druk ook steeds sterker op. Leveranciers hebben computerprogramma’s die de lijn van de pompkarakteristiek kennen en combineren met de karakteristiek van de installatie, waar dan het exacte werkpunt met bijbehorende energiebehoefte uit rolt. Anderzijds, uit ervaring is gegeven de regeninstallatie vrij snel bekend in welk traject van druk en opbrengst een installatie gevoed moet worden, waardoor vrij snel een geschikte pomp, ook op basis van tabellen, te kiezen valt.

Klik hieronder voor voorbeelden van 2 pomptabellen.

Tabel 1 en tabel 2.