Nel settore delle pompe idrauliche, il calcolo e il dimensionamento accurato sono fondamentali per garantire l'efficienza e l'affidabilità degli impianti. La scelta della pompa giusta per una specifica applicazione richiede la considerazione di diverse variabili, tra cui la portata, la prevalenza e le caratteristiche del fluido.
Strumenti Digitali per il Dimensionamento
Da anni, strumenti come Wilo-Select sono considerati lo standard di settore per il dimensionamento delle pompe centrifughe. Con questo strumento di consulenza digitale è possibile individuare in modo semplice e affidabile la soluzione di pompaggio ideale per la propria applicazione specifica. L’ultima versione del tool, Wilo-Select 5 online, presenta funzionalità aggiuntive come la determinazione approssimativa del punto di lavoro della pompa, il dimensionamento idraulico rapido e una selezione ottimizzata delle opzioni di prodotto, accessori e servizi.
Subito dopo aver inserito il punto di lavoro della pompa, il dimensionamento idraulico rapido fornisce un chiaro orientamento sulle serie di pompe più adatte al progetto. Il calcolo integrato e l’analisi dei costi del ciclo di vita, chiamato anche “LCC check”, consente di confrontare facilmente i costi di esercizio delle pompe esistenti con quelli delle attuali pompe Wilo.
Ricerca Rapida del Sistema Idraulico
Il menu di ricerca rapida del sistema idraulico permette di filtrare e selezionare i prodotti in base a un punto di lavoro specificato dall’utente. È situato nell’angolo in alto a destra della homepage di Select 5. Ecco i passaggi per utilizzarlo:
- Impostare un punto di lavoro inserendo i valori di portata [Q] e di prevalenza [H]. Le unità sono specificate dalla configurazione corrente delle stesse.
- Selezionare una frequenza di rete [50 Hz or 60 Hz] dal piccolo menu a tendina.
- Effettuare la selezione collocando i segni di spunta verdi sui prodotti desiderati.
- Per aggiungere la selezione al progetto, premere l’icona a forma di lente d’ingrandimento nell’angolo in alto a destra.
- È possibile che la selezione includa pompe con tipi di circuito diversi. In questo caso, comparirà una finestra dove è possibile specificare il tipo di circuito. Tutti i prodotti contrassegnati in rosso saranno esclusi dalla selezione.
Ricerca Prodotti Specifica
La ricerca prodotti consente di cercare e selezionare prodotti specifici per nome e codice articolo. Tuttavia, se si utilizza questa opzione per prodotti meno recenti, potrebbe non essere visualizzato alcun risultato. In questo caso, utilizzare la ricerca per pompe non più in produzione.
Costi di Esercizio
Il menu dei costi di esercizio è accessibile una volta selezionata la pompa e indicato il punto di lavoro. Per questo caso d’uso, si consiglia di utilizzare la selezione della pompa idraulica oppure la ricerca rapida del sistema idraulico. Per accedere al menu di gestione del progetto, fare clic sulle 3 barre accanto al logo Wilo situato nell’angolo in alto a sinistra della finestra dell’applicazione.
Passaggi per la selezione della pompa idraulica e la visualizzazione dei costi di esercizio:
- Inserire un punto di lavoro per la serie di pompe selezionata e premere [Next].
- Fare clic sull’icona [Operating costs preview] situata nella sezione in alto a sinistra della panoramica di progetto.
Gestione dei Progetti
Wilo-Select 5 online offre funzionalità complete per la gestione dei progetti, tra cui l'importazione, il salvataggio e l'esportazione dei file di progetto.
- Importare: Selezionare dal menu [Open] -> [Import] e cercare i file di progetto sul proprio dispositivo locale. Se il caricamento di un progetto è avvenuto correttamente, il rispettivo nome apparirà nella barra delle applicazioni.
- Salvare: Per salvare un nuovo progetto nel database dei progetti, selezionare [Save] -> [Save as] e inserire un nome e un ID di progetto. Per sovrascrivere rapidamente un file salvato, utilizzare invece l’opzione [Save alterations]. I progetti salvati si trovano in [Project database] che può essere aperto dal menu.
- Esportare: Selezionare [Export] e scegliere un formato di file.
La Prevalenza di una Pompa
La prevalenza di una pompa è una grandezza fisica che esprime la capacità della pompa di sollevare un determinato volume di fluido, espresso solitamente in metri di colonna d’acqua, ad un livello superiore dal punto in cui è posizionata la pompa stessa. In poche parole, possiamo anche definire la prevalenza come l’altezza massima di sollevamento che la pompa riesce a trasmettere al fluido convogliato. La prevalenza di una pompa è inversamente correlata con la portata.
Come anticipato, la prevalenza è effettivamente l’energia che la pompa cede al fluido. Il fluido, scorrendo all’interno di una tubazione, subisce perdite di carico (deducibili in termini di pressione) dovute all’attrito tra il fluido stesso e le pareti della tubazione.
Calcolo delle Perdite di Carico
Per calcolare le perdite di carico è necessario definire un fattore di attrito, dipendente dalla velocità del fluido. Lungo la tubazione di un impianto sono presenti numerosi elementi di costruzione e gestione, come valvole, raccordi, restringimenti, ecc., anch’essi responsabili di perdite di carico. Per il calcolo relativo a queste perdite di carico esistono diversi metodi. L’indicatore prevalenza pompa è presente ed è consultabile all’interno delle schede tecniche di tutti i principali prodotti.
Esempio di Calcolo: Pompate Necessarie per Estendere un Cilindro
Un cilindro (corsa H=50 mm) viene azionato con una pompa a mano. Deve essere eseguita una corsa a vuoto L = 30 mm. Quante pompate occorrono per ottenere l’estensione completa del cilindro?
Per la corsa a vuoto vale:
S BP (mm) =[V BP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa-> V BP = 32cm³
-> S BP = (32.10) : 132,7 mm = 2,4 mm
Numero pompate per la corsa a vuoto: si divide la corsa a vuoto per la corsa ad ogni pompata:
PB BP = L (mm) : S BP (mm) = 30 : 2,4 = 13 pompate
Per la corsa sotto carico:
S AP (mm) =é V AP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa-> V AP = 3 cm³
-> S AP =(3.10) : 132,7 mm = 0,23 mm
Numero delle pompate per la corsa sotto carico: si divide la corsa residua per la corsa compiuta ad ogni pompata:
PB A = [H(mm) - L(mm)] : S AP(mm)= [50-30] : 0,2 =87 pompate
Risultato: In totale = PB BP + PB AP = 13 + 87 = 100 pompate.
Velocità d’Estensione di un Cilindro Idraulico
La velocità d’estensione di un cilindro idraulico azionato con una pompa elettrica dipende dall’area del pistone nel cilindro e dalla portata dell’elettropompa. Per le pompe bistadio si deve porre per il movimento del cilindro senza carico la porta-ta a bassa pressione Q BP e per gli spostamenti sotto carico invece la portata ad alta pressione Q AP .
Formula:
v(mm/s) = [Q(l / min).166,67] : A (cm²)
Dove:
- v= velocità del cilindro in mm / s
- Q= portata della pompa in l / min
- A= area del pistone nel cilindro in cm²
Considerazioni sul Rendimento
Ovviamente non tutta l’energia inizialmente disponibile viene trasferita al fluido, si deve perciò considerare un rendimento di tipo meccanico ma anche idraulico, dovuto a perdite di tipo fluidodinamico nei condotti. Il peso del liquido in movimento che attraversa la pompa nell’unità di tempo è dato dalla portata per il suo peso specifico. Anche la forma e le dimensioni della cassa ne influenzano il comportamento, e di conseguenza il dimensionamento si baserà sui parametri impostati dall’impianto.
Correlazione tra Portata, Prevalenza e Dimensioni
A questo punto si può correlare la portata e la prevalenza che la pompa deve garantire alle dimensioni specifiche, consentendo di stimare il diametro esterno della girante, una volta nota la velocità di rotazione. Dove la velocità ω è misurata in [rad/s], la portata Q in [m3/s], la prevalenza H in [m] ed infine g rappresenta l’accelerazione di gravità. La pompa è trascinata da un motore elettrico alimentato a frequenza di rete.
Ulteriori Parametri di Dimensionamento
Nota la potenza assorbita, è possibile stimare anche la coppia trasmessa e successivamente dimensionare l’albero che muove la girante, con il relativo diametro di imbocco. Si procede poi a stimare il rendimento totale della pompa e le caratteristiche geometriche.