הבנייה לגובה יוצרת ביקוש מוגבר למשאבות רב-דרגתיות (Multistage Pumps) שיכולות להוביל מים ונוזלים אחרים לגבהים עד 40 קומות. משאבות אלו נמצאות בשימוש בתעשייה ובפרויקטים מורכבים, וכאמור גם במגדלי משרדים ומגדלי דירות.
מהי משאבה רב-דרגתית ואיך היא עובדת?
משאבות רב-דרגתיות הן משאבות שנועדו להגביר את הלחץ של נוזל באופן משמעותי, ע"י העברת הנוזל דרך מספר שלבים (דרגות).
במשאבה רגילה, חד-דרגתית, ישנו מאיץ אחד שסובב במהירות ויוצר כוח צנטריפוגלי. כוח זה דוחף את הנוזל החוצה מהמרכז של ויוצר לחץ מסוים. הלחץ המקסימלי שניתן להשיג במשאבה חד-דרגתית מוגבל על ידי גודל המאיץ, מהירות הסיבוב שלו ומבנה המשאבה.
במשאבה רב-דרגתית, במקום מאיץ אחד, קיימים מספר מאיצים המחוברים בטור. הנוזל נכנס לדרגה הראשונה, המאיץ שלה מעלה את הלחץ של הנוזל שעובר ישירות לדרגה השנייה וכן הלאה דרגה אחרי דרגה, עד שהנוזל מגיע ללחץ הרצוי ביציאה מהמשאבה.
היתרונות של משאבות רב-דרגתיות
- השגת לחץ גבוה מאוד: זהו היתרון המרכזי. על ידי שרשור מספר דרגות, כל דרגה מוסיפה לחץ על הלחץ שהצטבר בדרגה הקודמת, וכך ניתן להגיע ללחצים גבוהים בהרבה מאשר במשאבה חד-דרגתית.
- גמישות תפעולית: ניתן לעיתים לתכנן משאבות רב-דרגתיות כך שיתאימו למגוון רחב יותר של תנאי הפעלה על ידי שינוי מספר הדרגות הפעילות.
- בלאי מופחת לכל דרגה בנפרד (במקרים מסוימים): מכיוון שהלחץ הכולל מתחלק בין הדרגות, כל דרגה בפני עצמה עשויה להתמודד עם פחות עומס, מה שיכול להאריך את חיי המשאבה (אם כי זה תלוי מאוד בתכנון ובחומרים מהם עשויה המשאבה).
- בקרת לחץ: מערכות הגברת לחץ מודרניות, כגון משאבות רב-דרגתיות, כוללות גם לוח פיקוד ובקרה שמבטיח כי הלחץ במערכת נשאר קבוע ויציב, ושהמשאבה עובדת רק כשיש דרישה למים, מה שחוסך באנרגיה ומפחית בלאי.
סוגי משאבות רב-דרגתיות
- משאבות רב-דרגתיות צנטריפוגליות: זהו הסוג הנפוץ ביותר. המאיצים מסובבים במהירות ודוחפים את הנוזל החוצה, בדומה למשאבה צנטריפוגלית רגילה, אך עם מספר מאיצים המחוברים בטור.
- משאבות רב-דרגתיות טבולות: משאבות אלו מותקנות בתוך הנוזל (לרוב בקידוחים או בארות עמוקים) ומשמשות לשאיבת מים ממעמקים גדולים, כאשר כל דרגה דוחפת את המים כלפי מעלה.
שימושים נפוצים בהם נדרש לחץ גבוה
- אספקת מים: שאיבת מים מקידוחים עמוקים, מערכות הגברת לחץ במבנים גבוהים (משרדים או דירות), מערכות השקיה בלחץ גבוה.
- תעשייה: מערכות הזנת דודים, מערכות שטיפה בלחץ גבוה, מערכות סירקולציה של נוזלים בתהליכים תעשייתיים.
- כיבוי אש: משאבות רב-דרגתיות מספקות את הלחץ הנדרש למערכות ספרינקלרים וזרנוקי כיבוי אש.
- מערכות אוסמוזה הפוכה: משאבות אלו חיוניות לדחיפת מים דרך ממברנות אוסמוזה הפוכה לצורך התפלה או טיהור מים.
- מערכות מיזוג אוויר וחימום: סירקולציה של מים במערכות גדולות הדורשות לחץ משמעותי.
