Per rispondere correttamente alla domanda su come scegliere la pompa idraulica, è fondamentale conoscere il principio di funzionamento di questi dispositivi. Le pompe idrauliche trasformano energia meccanica in energia idraulica, generando un flusso di fluido all’interno di un circuito. La scelta di una pompa performante può incidere notevolmente sull’efficienza globale dell’impianto, contribuendo alla riduzione dei consumi energetici e al prolungamento della vita utile dell’intero sistema.

Tipologie di Pompe Idrauliche

Esistono diverse tipologie di pompe idrauliche, ognuna con caratteristiche specifiche adatte a diverse applicazioni:

  • Pompe a ingranaggi: Hanno pochissimi componenti mobili e sono costituite da due ruote dentate che ingranano l’una nell’altra. Hanno una portata costante e generalmente operano a pressioni comprese tra 50 e 210 bar. Nelle pompe a ingranaggi esterni, solo una delle ruote dentate, la ruota motrice, è collegata alla trasmissione. Esistono pompe a doppio ingranaggio esterno, che consistono in due pompe a ingranaggi azionate dallo stesso albero. Le pompe a ingranaggi sono caratterizzate da una portata costante e un livello di rumorosità in funzionamento bassissimo. Si tratta di pompe piuttosto affidabili, compatte e di concezione semplice, ragion per cui la loro manutenzione non rischia di essere molto onerosa. Queste pompe trovano impiego nell’industria automotive per garantire la lubrificazione dell’insieme dei componenti del motore. Le pompe ad ingranaggi trovano inoltre largo impiego nelle macchine usate per la trasformazione della materie plastiche, nelle presse automatiche e nelle fonderie.
  • Pompe a palette: Sono costituite da un rotore con scanalature radiali, nelle quali sono alloggiate delle palette rettangolari. La cilindrata di una pompa corrisponde al volume del fluido pompato, a seconda del modello, dagli ingranaggi, dalle palette o dai pistoni durante un ciclo completo.
  • Pompe a pistoni: Le pompe idrauliche a pistone sono in grado di pompare flussi molto elevati ad alte pressioni. Il loro principio di funzionamento si basa sul movimento alternato dei pistoni. Con blocco cilindri eccentrico: la rotazione del pistone avviene all’interno di un anello esterno rigido. Sul mercato esistono anche pompe a pistone che hanno una maggiore durata di vita (pompe duplex, triplex, ecc.) perché in esse la pressione è distribuita su più pistoni.

Pompe a Cilindrata Fissa e Variabile

Le pompe a pistone e le pompe a palette possono essere a cilindrata fissa o variabile, a seconda del modello.

Parametri Fondamentali nella Scelta di una Pompa

Quando si valuta una pompa, i principali parametri da considerare sono:

  • Portata (Qv): Chiamata anche flusso, è espressa in l/min e indica la quantità di fluido che la pompa può muovere in un determinato tempo.
  • Pressione massima: Rappresenta la forza con cui il fluido viene spinto nel circuito ed è espressa in bar.
  • Rendimento volumetrico ed energetico: Il rendimento di una pompa può essere definito come il rapporto fra la potenza utile e la potenza assorbita. Nello specifico il rendimento è la capacità della pompa di trasformare energia meccanica in energia idraulica (efficienza), rappresenta la relazione tra la potenza fornita al fluido pompato (potenza idraulica) e la potenza del motore, quest’ultimo deve avere una potenza superiore a quella che si intende applicare al fluido, in modo da sopperire alla dissipazione. Il rendimento volumetrico di una pompa è usato per quantificare le perdite di volume di fluido dovuto ai giochi tra girante della pompa e il relativo corpo.

Fattori Chiave da Considerare

Oltre ai parametri tecnici, è importante considerare i seguenti fattori:

  • Tipo di fluido: In primo luogo, al fine di evitare fenomeni di corrosione e l’eventuale usura prematura che potrebbero derivarne, dovrete considerare il tipo di fluido che desiderate movimentare. Per questa stessa ragione è di fondamentale importanza che conosciate la composizione chimica del fluido in questione, la sua viscosità e l’eventuale presenza in esso di elementi solidi. Un’analisi approfondita delle sue proprietà vi permetterà di scegliere sia la tecnologia ideale per la vostra applicazione che i materiali di costruzione compatibili con il fluido stesso. La viscosità dei fluidi, tuttavia, varia anche a seconda delle condizioni operative.
    • Nel primo gruppo troviamo i fluidi come l’acqua, l’olio e l’alcol, che si spostano più o meno alla stessa maniera, indipendentemente dalla velocità o dal livello di agitazione.
    • Nel secondo gruppo si trovano invece alcuni prodotti alimentari, come il burro o la panna, la cui viscosità aumenta in base all’agitazione; le pompe centrifughe standard, ad esempio, non sono adatte per il pompaggio di questo genere di fluidi.
    • Il terzo gruppo comprende i fluidi che scorrono solo dopo aver superato una certa soglia di viscosità. Superata questa soglia, la viscosità diminuisce con l’agitazione.
  • Temperatura d’esercizio:
  • Compatibilità con altri componenti del sistema idraulico: La pompa idraulica non è un elemento isolato: deve integrarsi perfettamente con il resto del sistema, inclusi valvole, filtri, attuatori e centraline.
  • Ambiente operativo: Anche l’ambiente operativo ha un impatto rilevante sulla scelta. In contesti industriali gravosi, è consigliabile optare per pompe robuste, resistenti a sollecitazioni meccaniche e termiche, e capaci di operare in modo continuativo senza surriscaldarsi.
  • Altezza di aspirazione: L’altezza di aspirazione, ossia la distanza tra l’entrata del tubo d’aspirazione e la pompa, che in linea generale non deve superare i 10 metri.

Tipi di Pompe e Loro Applicazioni

Esistono diverse tipologie di pompe, ognuna adatta a specifiche applicazioni:

  • Pompe centrifughe: Solitamente le pompe centrifughe sono le più adatte per i fluidi a bassa viscosità, ossia quelli del primo e secondo gruppo, perché l’azione di pompaggio esercita sul fluido uno sforzo di taglio elevato. Le pompe centrifughe sono dispositivi resistenti che offrono generalmente buone rese. Questi dispositivi possono pompare volumi elevati a debito costante e, di solito, non sono autoadescanti. Per questo stesso motivo è necessario riempire il circuito in maniera indipendente prima dell’attivazione della pompa.
  • Pompe peristaltiche: Questo tipo di pompe consente di realizzare un dosaggio preciso del fluido. Le pompe peristaltiche sono autoadescanti. In esse, infatti, l’aspirazione esercitata dal tubo crea un’azione di innesco, che peraltro permette alla pompa di evacuare dei fluidi che contengono aria o eventuali residui gassosi. Allo stesso tempo, però, le pompe peristaltiche sono abbastanza ingombranti rispetto ad altri modelli con portata simile. Le pompe peristaltiche necessitano anche di una manutenzione regolare al fine di prevenire l’usura del tubo che si trova nel corpo della pompa. Tale tubo, tuttavia, è il solo elemento che sarà necessario sostituire e i costi della sua sostituzione sono comunque piuttosto contenuti.
  • Pompe a doppia membrana: In linea generale, la doppia membrana permette l’aspirazione e poi la mandata del fluido da trasportare. In generale, questi dispositivi di forte capacità sono ad azionamento pneumatico.
  • Pompe sommerse vs Pompe di superficie: La scelta tra una pompa sommersa e una pompa di superficie dipende principalmente dall’altezza di aspirazione. Se il fluido da aspirare si trova ad una profondità superiore ai 7 metri dovrete ricorrere ad una pompa sommersa: una pompa di superficie, infatti, non sarà in grado di aspirare un fluido a questa profondità. Le pompe di superficie consentono un accesso agevole e quindi anche una manutenzione più facile. Le condizioni di installazione, tuttavia, possono incidere sulle prestazioni della pompa. Un altro inconveniente di questi dispositivi è che devono essere innescati, laddove le pompe sommerse vengono innescate tramite semplice immersione del corpo nel liquido da pompare. Per quanto riguarda le pompe di superficie, qualora il circuito non possa essere innescato automaticamente, potrete optare per una pompa autoadescante.
  • Pompe elettriche vs Pompe autonome: Le pompe più usate sono le pompe elettriche che, come indicato dal loro nome, sono alimentate da un motore elettrico. Le pompe autonome, invece, sono generalmente delle motopompe, il che significa che sono dotate di motore a combustione. A differenza della pompa classica, che ha bisogno di una fonte di energia esterna, la motopompa, generalmente centrifuga, è dotata di un motore a combustione (a diesel o a benzina) che la rende autonoma. Questo tipo di pompa trova impiego principalmente nell’agricoltura e nelle operazioni di protezione civile, più precisamente nelle operazioni antincendio. Esistono, per finire, anche le pompe manuali, ossia sprovviste di motore.

Materiali Utilizzati nelle Pompe

La scelta dei materiali è fondamentale per garantire la resistenza e la durata della pompa in base al fluido da pompare. Ecco alcuni materiali comuni:

  • Polipropilene: Materiale largamente utilizzato nell’impiantistica. Resistente ad acidi, basi, soluzioni saline e composti organici. Non adatto per idrocarburi aromatici e clorurati.
  • PVDF (Polivinilidene fluoruro): Presenta un’eccezionale resistenza ad acidi, soluzioni saline, idrocarburi alifatici, aromatici e clorurati, agli alcoli e agli alogeni. Non idoneo per basi organiche, soluzioni alcaline, chetoni, esteri ed eteri. Indicato nell’industria dei semiconduttori e con liquidi da preservare da contaminazione.
  • PE (Polietilene): Resistenza chimica analoga al polipropilene. Apprezzato per la sua resistenza all’abrasione.
  • EPDM (Etilene-Propilene-Diene Monomero): Elastomero ad alto modulo elastico, buona resistenza ad acidi, basi, alcooli e chetoni. Sconsigliato per idrocarburi, oli e grassi. Materiale base per anelli di tenuta e particolari di usura.
  • Acciaio Inox: Elevata durezza, resistenza all’usura e all’azione di agenti chimici.
  • PTFE (Politetrafluoroetilene): Chimicamente inerte fino a 250 °C in presenza di qualsiasi agente chimico, sconsigliato solo per metalli alcalini fusi, per trifluoruro di cloro e fluoro gassoso ad elevate temperature. Può essere ‘caricato’ con materiali quali il vetro o la ceramica o con grafite e carbone.
  • PFA (Perfluoroalcossi): Fluoropolimero dalle caratteristiche di resistenza chimica analoghe al PTFE ma con minore permeabilità.

Come Evitare la Cavitazione

Il fenomeno della cavitazione si verifica quando il liquido pompato è vicino al punto di ebollizione, ossia quando è sul punto di trasformarsi in gas. La cavitazione è provocata dalla formazione di bolle di vapore che implodono, generando un rumore che può essere fastidioso. Per calcolare tale dimensionamento è necessario calcolare un valore chiamato NPSHa (ossia Net Positive Suction Head disponibile, o altezza di aspirazione netta positiva disponibile), il quale dipende dalla portata, dalla pressione, dalle perdite di carico e dalla mandata. Questi due valori sono espressi in metri e, affinché la pompa sia dimensionata correttamente, dovrete verificare che il valore NPSHa sia superiore a quello NPSHr di almeno 0.5 m.

Considerazioni Finali

In conclusione appare chiaro come la scelta del sistema di pompaggio dipenda da numerose variabili, non solo legate alle caratteristiche “dimensionali” della pompa stessa (portata e prevalenza) ma anche dall’impianto (tipo di fluido, perdite di carico, diametro delle tubazioni, ecc…). Un certo margine di sicurezza ed eventuali perdite di carico sono da mettere in conto, senza però ricorrere a inutili sovra-dimensionamenti: solo così si possono evitare prestazioni insoddisfacenti, guasti imprevisti o ingiustificati aumenti dei costi di acquisto e di gestione.

TAG: #Idraulica #Pompa

Potrebbe interessarti anche: