Con il termine macchina idraulica operatrice si intende quel macchinario che, azionato da motrici di diverso tipo, comunica energia a un liquido per sollevarlo, o per convogliarlo sotto pressione a una certa distanza, o per imprimergli una certa velocità. efflusso dalla tubazione terminale.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Le pompe idrauliche sono macchinari fondamentali con diverse applicazioni. Al loro impiego, come:
- Pompe di sollevamento: hanno la funzione di trasportare dei liquidi dal basso verso l’altro.
- Pompe di circolazione: utilizzate principalmente negli impianti di riscaldamento in quanto trasportano l’acqua calda all’ interno dell’impianto e conducono quella fredda al generatore.
- Pompe di spinta: che forniscono ad un determinato liquido una pressione tale che esso riesca a superare un certo dislivello.
- Pompe di alimentazione: che si occupano di aspirare un liquido e lo convogliano, con una pressione necessaria, verso un altro sistema.
Classificazione in base alla pressione
Le pompe possono essere classificate in base alla pressione che forniscono:
- pompe a bassa pressione
- pompe a media pressione
- pompe ad alta pressione.
Classificazione in base alla forma costruttiva
Inoltre, le pompe si distinguono per la loro forma costruttiva:
- Pompe a semplice effetto: quando il lavoro compiuto dal pistone ha un’unica direzione e verso.
- Pompe a doppio effetto: nel caso in cui il pistone compie il lavoro in due versi opposti e contrari.
- Pompe a stantuffo tuffante: che offrono il vantaggio di poter realizzare delle tenute sulla parte fissa della pompa.
Classificazione in base al principio di funzionamento
Infine, le pompe possono essere classificate in base al loro principio di funzionamento:
- Pompe a stantuffo: sono utilizzate per medie e piccole portate o alte prevalenze. Il loro funzionamento, generato da un meccanismo biella- manovella, aziona uno stantuffo che si muove all’interno di una camera cilindrica. Comunemente utilizzate nelle macchine motrici.
- Pompe centrifughe: costituite da una parte mobile, ovvero una sorta di ruota, e da una tubazione di aspirazione.
- Pompe a vite: comunemente identificata come una pompa di ingranaggi ad un unico dente.
- Pompe a ingranaggi: che sfruttano la variazione di volume tra i denti delle ruote dentate, sia esse interne che esterne.
Caratteristiche Fondamentali delle Macchine Idrauliche Operatrici
Le caratteristiche fondamentali di una macchina idraulica operatrice riguardano la quantità di liquido che essa è in grado di elaborare in un certo tempo e l’energia che essa può comunicare al liquido stesso.
Portata
Si definisce portata di una pompa il volume di fluido che attraversa la macchina nell’unità di tempo. Si misura in m3/s e se il regime è permanente (come di solito avviene) essa coincide con la portata misurata in una qualsiasi sezione delle tubazioni connesse alla pompa.
Laboratorio e Test di Macchine Idrauliche
L’impianto ha come obiettivo la caratterizzazione delle turbomacchine idrauliche operatrici (pompe) e motrici (turbine idrauliche e/o PAT - Pumps As Turbines). Il circuito idraulico è predisposto in maniera tale da eseguire le prove in Assetto Test Turbine oppure in Assetto Test Pompe semplicemente agendo su apposite valvole di intercettazione.
Le turbomacchine da caratterizzare sono collegate ad un motore elettrico in corrente continua alimentato da un convertitore bidirezionale con funzionamento sui 4 quadranti. Durante i test su macchine operatrici, la macchina elettrica fungerà da motore mentre, durante i test su macchine motrici, fungerà da generatore.
La potenza idraulica è ricavabile mediante la misura della coppia all’albero con un torsiometro di precisione e la misura di velocità angolare.
Parametri di Test
Le pompe centrifughe che potranno essere caratterizzate hanno una portata variabile tra 0 e 650 m3/h con una prevalenza massima di 280 mH20. Per quanto concerne la caratterizzazione delle turbomacchine motrici, le portate potranno variare tra 0 e 350 m3/h e la caduta disponibile massima è pari a 270 mH20.
Per generare il carico disponibile si utilizza una pompa booster comandata da un secondo motore elettrico a corrente continua. L’impianto è dotato di un serbatoio di pressurizzazione che consente di modificare la pressione di riferimento del sistema. L’intero circuito chiuso può quindi essere pressurizzato (pressione max nel serbatoio pari a 10 bar).
Per facilitare il raggiungimento delle condizioni di cavitazione, per i test di NPSH delle pompe, il serbatoio può essere depressurizzato fino ad una pressione assoluta di 0,2 bar(a). Dovendo caratterizzare delle turbomacchine, è necessario che la temperatura dell’acqua rimanga costante (25 ± 0,1 °C) pertanto è previsto un sistema di regolazione della temperatura a circuito chiuso.
L’impianto è dotato di sistemi di acquisizione dati e di un sistema di supervisione e controllo delle prove sia in locale che in remoto. Quest’ultimo è installato all’intero di una cabina di comando, sita in prossimità del banco prova.
Grazie al banco prova, potranno essere condotte attività di ricerca su tematiche legate alle turbomacchine idrauliche. Inoltre è possibile allestire una sezione di test per la caratterizzazione delle valvole.
Applicazioni Didattiche e Costruttive
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Questo video spero possa essere da spunto per i docenti che vogliono coinvolgere i propri alunni: un’ottima idea montare insieme una macchina idraulica!
Tabella delle Caratteristiche delle Pompe Centrifughe
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Portata | 0 - 650 m3/h |
| Prevalenza Massima | 280 mH20 |
TAG: #Idraulici