Análise aprofundada da evolução tecnológica e da prática de engenharia dos sistemas modernos de filtragem de piscinas

       O sistema de filtração é a principal instalação para manter a segurança da qualidade da água da piscina, desempenhando as funções-chave de purificação da água, eliminação microbiana e otimização energética. Este artigo baseia-se em 15 anos de experiência prática em engenharia, desde os princípios de conceção do sistema, seleção de equipamento, especificações de construção e gestão de operação e manutenção e outras dimensões, análise da tecnologia moderna do sistema de filtração de piscinas e estratégia prática.

I. Valores fundamentais e normas técnicas dos sistemas de filtragem

1. Engenharia de defesas para a segurança da água
   De acordo com as diretrizes de qualidade da água da piscina da OMS, os metabólitos humanos e os poluentes ambientais são mais de 200 tipos por metro cúbico de água, e o sistema de filtragem precisa atingir uma taxa de remoção de sólidos suspensos> 99,9% (tamanho de partícula ≥5μm). Através da verificação padrão ISO 20380, o sistema de alta qualidade pode tornar a turbidez estável ≤ 0,5NTU, muito mais do que o limite do reconhecimento a olho nu (1NTU).
2. Validação económica da otimização do consumo de energia
   O estudo comparativo mostra que: o sistema de bombas múltiplas em paralelo com controlo de frequência pode poupar eletricidade até 32% por ano e prolongar a vida útil do equipamento em 40% no cenário de 250m³ de capacidade da piscina, em comparação com o modo tradicional de bomba única. É verificado por simulação CFD (Computational Fluid Dynamics) que a disposição da tubagem razoavelmente concebida pode reduzir a perda de carga ao longo do fluxo em 18%-25%.

II. análise técnica dos componentes do sistema

(i) Módulo de potência cíclica

1. Matriz de seleção de unidades de bombagem
   Recomenda-se uma configuração mista de bombas centrífugas e axiais (ver Quadro 1). Para uma piscina de competição padrão de 50m, recomenda-se a combinação de parâmetros Q = 120m³/h, H = 18m, sendo necessário prestar especial atenção ao controlo do valor NPSH (altura de sucção positiva líquida), para evitar o fenómeno de cavitação.

2. Estratégia de controlo de frequência
   A regulação dinâmica é conseguida através de algoritmos PID: a frequência é automaticamente reduzida para 30Hz durante as horas de carga baixa (por exemplo, à noite) e aumentada para 50Hz durante as horas de ponta. Os dados medidos num recinto olímpico mostram que esta estratégia reduz o consumo de energia do sistema em 28% durante todo o ano de funcionamento.

(ii) Evolução dos meios filtrantes

1. Avanços tecnológicos na filtragem de areia de quartzo
   Adoptando um esquema de gradação de várias camadas (distribuição de gradiente de tamanho de partículas de 0,4-1,2 mm), o ciclo de retrolavagem é alargado para 72 horas, o que aumenta a capacidade de interceção de sujidade em 45% em comparação com o meio filtrante tradicional de camada única. Deve prestar-se atenção à prevenção e ao controlo da incrustação de CaCO3 e recomenda-se a utilização mensal de uma solução de ácido cítrico 5% para a limpeza cíclica.
2. Aplicações inovadoras dos sistemas de terra de diatomáceas
   Em projectos de clubes de topo de gama, a precisão de 1-3μm dos filtros DE mostra vantagens e, quando utilizados com auxiliares de filtragem (como floculantes de polímeros), a eficiência de filtragem pode ser aumentada para 99,97%. No entanto, é necessário estabelecer um mecanismo de reciclagem rigoroso para a terra de diatomáceas descartada para evitar a poluição secundária do ambiente.

(iii) Programa de Acoplamento de Tecnologias de Desinfeção

1. Prática de engenharia do gerador de hipoclorito de sódio
   Sistema de preparação por eletrólise no local (nível de saída 5kg/h) com sensor ORP (potencial redox), para conseguir o controlo automático da concentração de cloro residual (flutuação de 0,5-1,5ppm ≤ ± 0,2). Deve ser dada atenção à manutenção do revestimento à base de titânio da placa do elétrodo, sendo necessário um tratamento de regeneração química a cada 3000h.
2. Sistema de desinfeção sinérgico UV/O3
   Em piscinas de reabilitação médica, a utilização de lâmpadas UV de dosagem 40mJ/cm² (comprimento de onda 254nm) combinada com uma dosagem de ozono de 0,4ppm resultou numa taxa de inativação de Cryptosporidium de até 6-log e numa redução na geração de subprodutos de desinfeção de cloro (THMs) de até 65%.

III. Pontos-chave de controlo da qualidade da construção

1. Conceção sísmica de sistemas de tubagens
   Obrigatório para projectos em zonas sísmicas:

• Utiliza acessórios do tipo braçadeira em aço inoxidável 304L (norma ASTM A493)
• Suporte de borracha para absorção de choques a cada 6 m (especificação GB/T 12777)
• O cotovelo de 45° substitui a ligação em ângulo reto de 90°, reduzindo o risco de efeitos de golpe de aríete

2. Controlo de infiltrações em fundações de betão
   É utilizado um sistema de impermeabilização composto de três camadas:
   ① Revestimento de poliureia por pulverização do substrato (espessura ≥ 2 mm)
   ② Colocação da membrana impermeável HDPE (soldadura térmica das juntas)
   ③ Colocação de betão impermeável C40P8 (com agente de expansão SY-K)
   A fuga deve ser ≤0,05L/(m²-d) após 72 horas de ensaio de fecho hídrico.

IV. Sistema inteligente de gestão da exploração e da manutenção

1. Arquitetura da plataforma de monitorização IoT
   Sistema SCADA com módulos 5G para aquisição em tempo real:

• Sensor de pressão (gama 0-1MPa, precisão ±0,5%FS)
• Sonda multiparâmetro de qualidade da água (pH/ORP/Turbidez/TDS 4 em 1)
• Câmara de imagem térmica para monitorizar o aumento da temperatura do motor (limiar de alarme fixado em 75°C)

2. Algoritmos de manutenção preditiva
   Com base na análise do espetro de vibração do equipamento (frequência de aquisição de 10kHz), estabelece uma base de dados das caraterísticas de avarias das chumaceiras. Quando a FFT (Fast Fourier Transform) mostra harmónicos anormais de 3x frequência, acciona automaticamente a ordem de trabalho de manutenção, o que reduz o tempo de inatividade não planeado em 32% em comparação com o ciclo de manutenção tradicional.

V. Perspectivas da tendência de desenvolvimento do sector

1. Inovações tecnológicas ecológicas

• Sistema de filtração fotovoltaico (bomba de acionamento direto DC + módulo de armazenamento de energia)
• Aplicação industrial de materiais de filtragem de biofilme (revestimento fotocatalítico de nano TiO2)

2. gémeo digital
   Construção de um modelo 3D de O&M através de BIM+GIS para alcançar:

• Previsão de simulação hidráulica (plataforma ANSYS Fluent)
• Simulação dinâmica do custo do ciclo de vida do equipamento (LCC)

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        A inovação tecnológica do sistema de filtração de piscinas está sempre centrada na exigência central de "mais seguro, mais económico em termos de energia e mais inteligente". Os engenheiros têm de continuar a explorar a ciência dos materiais, a mecânica dos fluidos, o controlo automático e outras áreas interdisciplinares transversais, a fim de alcançar o melhor equilíbrio entre as normas ambientais cada vez mais rigorosas e as necessidades dos utilizadores. Para mais informações, contactar: 020-82686289.