De waterput op het erf: druk, debiet en een pomp die niet aanslaat
Op een erf in Rincon staat een cilindrische waterput met een binnendiameter van 1,20 m. De put is 6,0 m diep en het water staat 2,5 m onder de rand. Een dompelpomp hangt 0,50 m boven de putbodem. De pomp heeft een opvoerhoogte van 30 m waterkolom en een debiet van 2,0 m³ per uur bij vrije uitstroming. Het water wordt naar een tank op het dak gepompt; het waterniveau in de tank ligt 7,5 m boven de putrand. De pomp slaat niet aan. De eigenaar meet met een multimeter 230 V op de contactdoos, maar de stroomonderbreker in de pomp is aangesprongen. Er is geen aardlekschakelaar in de kring. De eigenaar wil de onderbreker gewoon weer inschakelen en verder pompen.
1. Bereken hoeveel water er op dit moment in de put staat en hoe lang de pomp erover doet om de put leeg te pompen tot het niveau van de pomp, uitgaande van het opgegeven debiet. Laat zien welke aannames je maakt.
Read the worked answer
Waterhoogte boven de pomp: de putbodem ligt op 6,0 m onder de rand; de pomp hangt 0,50 m boven de bodem, dus op 5,5 m onder de rand. Het wateroppervlak staat 2,5 m onder de rand. De waterkolom boven de pomp is dus 5,5 − 2,5 = 3,0 m.
Inhoud: V = πr²h met r = 0,60 m en h = 3,0 m. V = 3,14 × 0,36 × 3,0 ≈ 3,4 m³ (3400 liter).
Tijd: t = V/Q = 3,4 / 2,0 ≈ 1,7 uur, dus ongeveer 1 uur en 40 minuten.
Aannames en kanttekeningen: het debiet van 2,0 m³/h geldt bij vrije uitstroming; bij 7,5 m opvoerhoogte plus wrijvingsverliezen daalt het werkelijke debiet, dus de pomptijd is een ondergrens. Verder daalt het waterniveau, waardoor de aanzuigomstandigheden veranderen. De berekening zegt niets over de elektrische storing; die moet apart worden opgelost.
2. De eigenaar wil de stroomonderbreker opnieuw inschakelen zonder de oorzaak te onderzoeken. Beoordeel dit besluit technisch en veiligheidskundig, en geef een onderbouwd alternatief.
Read the worked answer
Technisch: een aangesprongen onderbreker is een symptoom, geen oorzaak. Mogelijke oorzaken zijn een vochtige of beschadigde kabel, een vastgelopen of vervuilde waaier, of een aardfout in de motor. Zonder aardlekschakelaar biedt de installatie geen aanvullende bescherming tegen lekstroom naar aarde, wat juist bij een dompelpomp in een natte put levensgevaarlijk is.
Veiligheidskundig: opnieuw inschakelen zonder meting kan de fout herhalen, de kabel verder beschadigen of een schok veroorzaken bij iemand die de pomp of het water aanraakt. Het feit dat er 230 V op de contactdoos staat, bewijst alleen dat de spanning aanwezig is; het zegt niets over de isolatieweerstand van de pomp of de kabel.
Alternatief: spanning eraf, pomp uit de put halen, kabel en waaier visueel controleren, isolatieweerstand meten met een geschikt instrument, en de kring voorzien van een aardlekschakelaar. Pas na vaststelling en verhelpen van de oorzaak weer inschakelen, bij voorkeur door een bevoegd persoon.
3. Leg uit waarom de opvoerhoogte van 30 m ruim voldoende lijkt, maar het werkelijke pompgedrag toch kan tegenvallen. Betrek hierbij de totale opvoerhoogte.
Read the worked answer
De statische opvoerhoogte is de som van het hoogteverschil en de zuighoogte. Het waterniveau in de tank ligt 7,5 m boven de putrand; het wateroppervlak in de put ligt 2,5 m onder de rand. Het statische hoogteverschil is dus 7,5 + 2,5 = 10,0 m. Dat is veel minder dan de 30 m die de pomp aankan.
Toch kan het tegenvallen, omdat de pomp niet alleen hoogte hoeft te overwinnen. Er zijn wrijvingsverliezen in de leiding, bochten en kleppen, en die nemen toe met het debiet (ongeveer kwadratisch). Bij een dunne of lange leiding kan de totale opvoerhoogte bij het gewenste debiet sterk stijgen. Ook een vervuilde waaier of een verstopte aanzuig verhoogt de weerstand.
Conclusie: de marge van 30 m ten opzichte van 10 m statische hoogte lijkt groot, maar de werkelijke bedrijfshoogte hangt af van leidingweerstand en debiet. Een pomp kan dus wel 'sterk genoeg' zijn en toch te weinig water leveren, of zelfs uitschakelen door overbelasting.