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.
Comprendere 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.
Scelta del Circolatore: Un Esempio Pratico
La scelta del circolatore più adatto è basilare per garantire nell’impianto una portata tale che si sviluppi la potenza stabilita in fase di progettazione e per evitare problemi nel funzionamento. Sapendo questo dato e considerando il salto termico Δt fra mandata e ritorno, potremo ottenere la portata in kg/h. E’ inoltre un dato di fatto il tipo di modulo che si utilizza, che conosciamo già a priori in quanto scelto in base al tipo di impianto da realizzare.
Esempio di Calcolo della Portata
Per un impianto che utilizza un gruppo diretto M2 e che richiede una potenza P = 50 kW con un salto termico Dt = 20 K calcoliamo la portata:
(50 kW X 860):20K = 2150 kg/h
Dobbiamo ora quantificare le perdite di carico del nostro impianto, in modo tale da scegliere un circolatore che non risulti sottodimensionato. Per quanto riguarda il modulo, possiamo conoscerne le perdite di carico seguendo sul diagramma la curva relativa al modello voluto. Troviamo nel nostro caso che per il gruppo di pompaggio diretto M2 ad una portata di 2150 kg/h corrisponde una perdita di carico di 0,75 m di colonna d’acqua.
A questa va aggiunta la perdita di carico complessiva dell’impianto (tubi, raccordi, elementi radianti, ecc.) che dovrà essere un dato fornitoci dal progettista.
Dal grafico, il circolatore Star RS 25/6 per una portata di 2150 kg/h ha una prevalenza di 3,6 m.: considerato che, il modulo ne assorbe 0,73 m, rimarrà 2,87 m (poichè 3,6 - 0,73 = 2,87 m) di colonna d’acqua disponibile per compensare le perdite di carico dell’impianto. Se questo dato è sufficiente, possiamo utilizzare la Star RS 25/6, altrimenti si dovrà utilizzare il modello di pompa con prevalenza maggiore.
Calcolo della Caduta di Pressione
Alla portata desiderata, se necessario, è possibile calcolare con procedimento matematico la caduta di pressione causata dalla presenza di un dispositivo idraulico, quando se ne conosce il Kvs; pertanto, con buona approssimazione, assumendo la temperatura standard pari a 20°C e trascurando gli effetti dovuti alla viscosità del fluido, risulta infatti:
Kvs = Q : √h
ove la portata Q viene espressa in m3/h e h, la differenza di pressione ai capi del dispositivo (caduta di pressione), in bar.
Invertendo la formula precedente si ottiene quindi:
h = (Q:Kvs)2
essendo 1 bar corrispondente a circa 10,198 mH2O, la caduta di pressione risulta dunque pari a 0,73 mH2O, come riportato nel diagramma.
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.
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.
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.
- Salvare: Per salvare un nuovo progetto nel database dei progetti, selezionare [Save] -> [Save as] e inserire un nome e un ID di progetto.
- Esportare: Selezionare [Export] e scegliere un formato di file.
Classificazione delle Pompe Idrauliche
Nel mondo dell’ingegneria e della meccanica dei fluidi, la classificazione delle pompe è essenziale per comprendere quale tipo di pompa utilizzare in base al fluido da trattare, al sistema da alimentare o alla configurazione dell’impianto.
Principali Tipi di Pompe
- Pompe sommerse: Utilizzate per estrarre acqua da grandi profondità, spesso superiori ai 30-50 metri.
- Pompe per acque sporche: Progettate per il pompaggio di liquidi densi o contenenti detriti, come acque reflue, liquami e fanghi.
- Pompe per irrigazione: Ideali per impianti agricoli di piccole e grandi dimensioni.
- Pompe autoadescanti: Dotate di un sensore a galleggiante che attiva o disattiva la pompa in base al livello dell’acqua.
- Pompe industriali: Progettate per garantire prestazioni elevate, resistenza a condizioni gravose e lunga durata.
- Pompe volumetriche: Funzionano spostando un volume fisso di fluido attraverso cicli meccanici.
- Pompe centrifughe: Utilizzano una girante rotante per generare forza centrifuga e spingere il liquido verso l’uscita.
- Pompe oleodinamiche: Specifiche per i circuiti a olio in pressione, tipici delle macchine industriali e da costruzione.
Classificazione in Base al Principio di Funzionamento
La classificazione delle pompe si basa su due grandi famiglie: le pompe dinamiche (o cinetiche) e le pompe volumetriche. Questa suddivisione tiene conto del modo in cui viene sfruttata l’energia per mandare in pressione il fluido.
- Pompe dinamiche (o centrifughe): aumentano la velocità del fluido grazie a organi rotanti (come la girante), convertendo l’energia cinetica in pressione.
- Pompe volumetriche: agiscono grazie a un sistema meccanico che varia il volume di una camera per spostare il fluido.
Pompe Oleodinamiche: Scelta e Dimensionamento
Le pompe oleodinamiche sono dispositivi cruciali nei sistemi idraulici, poiché sono responsabili del flusso e della pressione del fluido nel circuito. La scelta della pompa oleodinamica dipende da diversi fattori tecnici che variano in base alle specifiche esigenze del sistema.
Tipologie di Pompe Oleodinamiche
- Pompe a ingranaggi: le più semplici e robuste, ideali per applicazioni che richiedono portate costanti e pressioni moderate.
- Pompe a pistoni: offrono una maggiore efficienza e la capacità di operare a pressioni elevate.
- Pompe a palette: più efficienti delle pompe a ingranaggi e, a differenza delle pompe a pistoni, più silenziose.
Fattori Chiave per la Scelta
- Portata e pressione: La pompa deve essere in grado di fornire la portata e la pressione necessarie per il corretto funzionamento del sistema.
- Tipo di fluido: Olio minerale, olio sintetico, acqua o altri influiscono sulla scelta della pompa.
- Efficienza e consumo energetico: Scegliere una pompa efficiente dal punto di vista energetico può ridurre i costi operativi e migliorare l’affidabilità del sistema.
Dimensionamento Corretto
Un dimensionamento errato può causare inefficienze, usura prematura dei componenti o addirittura guasti del sistema. Per dimensionare correttamente una pompa, è necessario tener conto della portata richiesta, della pressione operativa e delle caratteristiche del fluido.
Potenza e Rendimento delle Pompe Idrauliche
La potenza di una pompa, nota anche come potenza assorbita, rappresenta l’energia impartita al fluido pompato per aumentarne la velocità e la pressione. Tutte le pompe idrauliche, al fine di spostare e aumentare la pressione di un fluido, consumano energia.
Rendimento della Pompa
Il rapporto tra la potenza utile e la potenza assorbita definisce il rendimento della pompa. Il rendimento totale di una pompa considera le perdite di carico interne alla macchina. Il rendimento di una pompa può essere definito come il rapporto fra la potenza utile e la potenza assorbita.
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