La storia delle pompe idrauliche ha radici antiche, con una prima comparsa nel terzo secolo A.C. grazie ad Archimede. Egli progettò la pompa nota come Vite di Archimede, un dispositivo capace di spostare grosse quantità di fluido a basse prevalenze. Nello stesso periodo storico, fece la sua comparsa la pompa Noria, un meccanismo in grado di sollevare fluidi a prevalenze più alte, fino a 20/30 metri. Il suo funzionamento era tipico di un mulino, dove un corso d'acqua fungeva da fonte di fluido e di energia meccanica. Intorno al 1600, l'invenzione dei primi sistemi biella-manovella permise la creazione delle prime pompe a stantuffo, azionate dalla forza delle braccia.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Le pompe idrauliche si dividono principalmente in due categorie: volumetriche e centrifughe. Entrambe le tipologie hanno caratteristiche e applicazioni specifiche.
Pompe Volumetriche
Le pompe volumetriche sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili. In particolare, le pompe alternative (o a stantuffo) si distinguono per il moto rettilineo alternato di un organo mobile, lo stantuffo. Questo esercita una pressione sul fluido trasferendovi energia.
Pompe Centrifughe
Le pompe centrifughe sono costituite da una camera a sezione crescente, detta chiocciola o diffusore, collegata al centro con la condotta d’aspirazione e alla periferia con quella di mandata. All’interno della chiocciola gira a grande velocità (da 1500 a 3000 giri/minuto) un organo rotante, chiamato girante o impulsore.
La girante è un organo rotante con forma e profilo diversi, innestato sull’albero del motore da cui riceve l’energia da imprimere al liquido. Quando si ha la necessità di superare alte prevalenze, mantenendo comunque alti i valori di portata, si possono utilizzare pompe centrifughe a multi-girante, dove più giranti sono connesse con lo stesso albero. La geometria interna obbliga il liquido in uscita da una girante ad entrare in quella successiva, facendo funzionare la pompa come diverse pompe in serie, ma con una compattezza maggiore.
Sono disponibili sul mercato sia pompe ad asse orizzontale che ad asse verticale. Queste ultime sono impiegate quando lo spazio disponibile per l’installazione è esiguo, poiché il motore è posto sopra la pompa. Un particolare tipo di pompa ad asse verticale è la pompa sommersa, in cui il motore elettrico è posto all’interno di un contenitore ermetico. Queste pompe possono essere installate sotto il livello del liquido e sono utilizzate per pompare acqua da pozzi profondi o da serbatoi interrati.
Le pompe centrifughe possono essere anche autoadescanti. A differenza delle pompe centrifughe normali, queste sono in grado di aspirare l’aria contenuta nella condotta d’aspirazione e di creare una depressione all’interno della pompa, assicurando l’aspirazione del liquido da pompare. Queste pompe sono a una girante, posseggono una buona prevalenza, ma hanno generalmente un rendimento inferiore rispetto alle normali pompe centrifughe, a causa del ricircolo di parte del liquido pompato.
Pompe Centrifughe Autoadescanti a Canale Laterale
Queste pompe presentano, nella parte più esterna, una camera separata in due settori che individuano la camera di aspirazione e la camera di mandata. Nella zona centrale delle due camere sono presenti rispettivamente una luce di aspirazione e una luce di mandata. Posteriormente a questa camera esterna è presente una camera in cui ruota una girante aperta di tipo stellare, rotante con un gioco minimo, in modo da assicurare una elevata capacità d’innesco. Questa lavora a sfioramento con il corpo e la culatta della pompa, creando una depressione che preleva il liquido che, dalla camera di aspirazione tramite la luce di carico, viene trasferito alla luce di scarico e quindi alla camera di mandata.
Gli utilizzi principali delle pompe centrifughe includono il pompaggio di sostanze chimiche, di acqua, in agricoltura, galvanica, torri di abbattimento fumi e nel settore petrolchimico.
Pompe Rotative
Le pompe rotative sono caratterizzate dal moto rotatorio lento di organi mobili, come ruote dentate o lobi. Il trasferimento dell’energia avviene esercitando una pressione sul fluido in maniera analoga alle pompe a stantuffo. Il funzionamento di una pompa rotativa prevede che per ogni rotazione venga spostato un volume fisso di fluido. Queste pompe sono autoadescanti e forniscono una portata quasi costante, indipendentemente dalla pressione. Un esempio sono le pompe ad ingranaggi che sfruttano il movimento di ingranaggi per pompare il fluido per spostamento.
Impianto Idraulico: Componenti e Funzionamento
Un impianto idraulico può essere realizzato in due modi: di derivazione e a collettore. Con il primo, ogni sanitario viene collegato alla rete di distribuzione idrica attraverso diverse tubazioni. Con il secondo, ogni punto di erogazione (lavello, lavatrice, lavabo, doccia…) viene collegato singolarmente ad un solo tubo flessibile. Poiché privo di giunture sotto traccia, questo sistema è molto utile in caso di perdite e permette di intervenire solo nella zona danneggiata. Il collettore dell’acqua calda e quello dell’acqua fredda saranno inseriti all’interno di una cassetta posta in un punto facilmente raggiungibile in caso di intervento.
Componenti e Funzionamento
Consideriamo l’ipotesi di costruirne uno a derivazione per un edificio composto da più appartamenti. Sarà necessaria l’installazione di una o più colonne verticali alle quali collegare dei tubi di distribuzione. Ogni appartamento dispone di una presa delle acque chiare dalla quale si diramano i tubi dell’acqua fredda e quelli dell’acqua calda. Si può optare per delle tubazioni in pvc, rame o plastica. Ad ogni apparecchio è collegato un tubo di scarico agganciato a sua volta alla colonna delle acque nere. I tubi di scarico vengono solitamente fatti passare attraverso il pavimento (in alternativa, nella parte bassa delle pareti).
Le acque nere confluiscono nel tubo di scarico collegato al sanitario (ad esempio, il lavandino della cucina) e dal tubo al sifone. Il sifone contiene sempre dell’acqua in modo da evitare che risalgano cattivi odori dagli scarichi. Passando dal sifone, le acque proseguono attraverso il tubo di scarico interrato. Periodicamente è consigliabile svitare il sifone per pulirlo dai residui depositati al suo interno (cibo, sapone, capelli…) che potrebbero ostruire il passaggio dell’acqua ed otturare le tubazioni.
Di solito, un sistema idrico studiato per gli edifici che contano diversi piani si serve anche di un’autoclave, un grosso recipiente che aiuta l’acqua a risalire attraverso le tubazioni e ad arrivare anche agli appartamenti degli ultimi piani. A volte, sui tetti di piccoli edifici, si può decidere di installare un recipiente dell’acqua con un galleggiante collegato ad un rubinetto. Quando si consuma acqua ed il suo livello scende sotto il galleggiante, il rubinetto che mette in funzione la pompa che porta l’acqua all’acquedotto si aziona automaticamente. Non appena il recipiente è nuovamente pieno e il livello dell’acqua raggiunge il galleggiante, il rubinetto si chiude.
In caso di danneggiamento dell’impianto, di dispersione d’acqua per via di un tubo rotto o, semplicemente, per eseguire la manutenzione, è possibile “chiudere” l’intero sistema attraverso un rubinetto principale (riconoscibile perché è quello collegato al contatore). Alcuni sistemi sono dotati anche di rubinetti d’intercettazione, con i quali poter chiudere solo una parte dell’impianto. Il consumo dell’acqua è conteggiato da un contatore, che può essere generale o uno per appartamento.
Materiali Utilizzati negli Impianti Idraulici
Nei primi anni del 1980 gli idraulici conoscevano esclusivamente tubazioni in ferro per la distribuzione sanitaria. Queste sono presenti tutt'ora negli edifici civili, sebbene stiano creando problemi a causa del loro decadimento. Appena superata "l'era del rame" nell'installazione dei circuiti idraulici di riscaldamento, è comparso il "multistrato", che non ha un elevato indice di conducibilità, ma che in compenso ha costi e tempi di installazione molto bassi.
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