Le pompe idrauliche svolgono la funzione principale di movimentare le acque di flusso.
L'elemento essenziale che permette alla pompa di compiere questo sforzo è il motore.
Ci sono diversi tipi di pompe come, ad esempio, le pompe sommergibili, quelle per l’irrigazione o quelle per la circolazione dell'acqua calda.
Le differenti tipologie di pompe funzionano ognuna secondo le proprie modalità e finalità operative e costruttive, ma, in linea di massima, si possono suddivise in tre categorie: pompe autoadescanti, pompe centrifughe e pompe sommerse.
Pompe Autoadescanti
Le pompe autoadescanti possono aspirare, durante l’avvio, l’aria presente nella condotta di aspirazione da una sorgente un pozzo, un laghetto o un fossato.
Quando l’aria sarà stata eliminata, la pompa inizierà ad aspirare acqua.
E’ importante aver prima riempito il corpo pompa con acqua.
Queste pompe vengono in genere posizionate in luoghi asciutti, ossia fuori dall’acqua.
Il motore aziona il corpo della pompa autoadescante, che è dotato di un raccordo di aspirazione e di un raccordo di mandata.
Il raccordo di aspirazione consente alla pompa di aspirare l’acqua attraverso un tubo di aspirazione, la cui estremità è posizionata sott’acqua (nota: il tubo di aspirazione posto in acqua deve terminare con una valvola di non ritorno, altrimenti l'acqua aspirata fuoriuscirà dal tubo stesso).
Nel corpo pompa sono posizionate una o più giranti.
In pratica, le giranti funzionano come le palette di un rotore che, grazie al movimento, esercitano una determinata forza di aspirazione e di mandata.
Con la rotazione della girante, queste forze vengono attivate e la pompa può aspirare acqua fino a una profondità di 8 metri.
Questo tipo di pompa ha una potenza in uscita (mandata) sempre molto più alta e viene indicata come prevalenza o pressione massima.
Di norma, quante più giranti sono presenti tanto maggiore è la pressione che la pompa può esercitare.
Parlare del funzionamento di pompe autoadescanti è un compito complesso ma interessante.
Non è sempre semplice riuscire a capire come funziona e in che modo riuscire a sfruttare al meglio un’elettropompa autoadescante.
Quindi pronto a scoprire cos’è, come funziona e come distinguere la elettropompa autoadescante da una tradizionale?
Per questo motivo, come tutti i tipi di macchine, questa aspira da un livello più alto il liquido da pompare, ed è perciò che ha bisogno di un adescamento adeguato per riuscire a funzionare correttamente.
Le pompe autoadescanti possono essere mosse sia attraverso un motore endotermico sia da un motore elettrico (elettropompa).
Una pompa è un dispositivo costruito per spostare i liquidi da un punto all’altro.
I parametri che valutano l’efficacia di una pompa sono la portata e la prevalenza.
Esistono degli strumenti elettrici, dette elettropompe, che si distinguono in pompe di superficie e pompe sommerse: le prime, appunto si trovano al di fuori del liquido che devono prelevare e lo estraggono grazie a una condotta di aspirazione; le seconde, invece, sono immerse al suo interno.
In campo pratico, l’elettropompa autoadescante ha bisogno di essere riempita in precedenza con un fluido che attraverso una portina che viene posta sulla pompa.
Dopo di ché questa si può azionare per innescare una turbolenza in grado di portare il fluido a salire e al contempo a pulire le tubazioni d’aria.
Innanzi tutto, in queste pompe l’alimentazione fluisce in modo costante all’interno della pompa con ingresso A innescando poi il processo di pompaggio.
Nella prima situazione la membrana si ritrae creando un vuoto, mentre la sfera in aspirazione viene alzata da parte del risucchio del fluido.
Questa permette così al fluido stesso, anche aria nel caso di messa della pompa in azione, di procedere al riempimento relativo della camera.
Un altro sistema di funzionamento della pompa auto adescante prevede invece il gonfiamento della membrana e la spinta del fluido all’esterno della pompa.
Con questo tipo di sistema è possibile permettere che il fluido venga aspirato anche quando non è invasata la pompa.
Questo succede perché si va a sfruttare il movimento delle sfere che sono utilizzate come valvole per il non ritorno nella creazione di un vuoto all’interno del tubo per l’aspirazione.
Un’elettropompa autoadescante può lavorare e funzionare se riesce ad adescare ossia prendere un fluido da un contenitore oppure da una vasca con battente negativo.
Ciò ne consegue che le pompe autoadescanti siano impiegate all’interno di situazioni con battente negativo.
Gli ambiti di impiego delle elettropompe autoadescanti sono diversi.
La scelta dipende soprattutto dalle esigenze dell’utente finale.
Pompe Centrifughe
La pompa cosiddetta centrifuga possiede un'entrata dell'acqua (definita aspirazione), posizionata in corrispondenza dell'asse centrale dell'elettropompa.
L'accensione di un motore elettrico fa muovere alcune pale, dette giranti, che spingono i liquidi pompati dal centro della pompa, verso l'esterno.
Il grafico mette in relazione 2 assi che rappresentano da un lato la massima pressione (prevalenza) prodotta dell'elettropompa e dall'altro la lunghezza portata in litri/min.
Come è facile intuire, conoscendo un minimo i principi fisici che regolano la pressione dei liquidi, la pompa avrà il massimo della prevalenza e quindi della forza, quando la portata sarà pari a zero.
Ogni libretto delle istruzioni presenta un disegno di questo tipo.
Queste tipologie di pompe sono differenti da quelle centrifughe monogirante, perchè montano sull'asse diverse giranti, separate tra loro da diffusori, ovvero dei propri "raddrizzatori del flusso dell'acqua".
La differenza principale del il sistema di funzionamento trifase è che in questo caso non si necessita ne del condensatore, ne tanto meno del collegamento con il neutro.
Ogni pompa che andrà installata dovrà essere completamente piena di acqua e non contenere alcun minima particella d'aria, affinchè la possa trasferire energia all'acqua.
La spurgo dell’aria avviene di solito al primo avviamento e la pompa deve essere in marcia.
In questo caso il livello dell'acqua nel serbatoio si trova ad un'altezza superiore rispetto alla pompa.
L'acqua riempie la pompa cadendo dall'alto, spinta dal suo stesso peso dal serbatoio di raccolta.
Il funzionamento dello spurgo è più complicato quando la pompa dovrà compiere un'aspirazione da un pozzo, cisterna o serbatoio che e’ posto al di sotto della pompa stessa.
In questo caso la tubazione necessaria per l'aspirazione dovrà disporre di una valvola di non ritorno immersa nel serbatoio.
In concreto, le valvole di non risalita, saranno montate all'estremità del tubo di aspirazione e in corrispondenza di un filtro, costituito da una rete metallica, che blocchi l'aspirazione dello sporco, rimasto sul fondo del deposito dell'acqua.
La massima altezza affinchè una pompa possa lavorare correttamente, detta anche capacità di autodescamento, è di circa 8-9 metri.
Un aspetto da considerare nel momento in cui si volesse comprare un'elettropompa è che una per prelevare l'acqua e spostarla dovrà essere necessariamente collegata all'elettricità.
Questo significa avere una pompa idraulica sempre attiva, indipendentemente dal fatto che avvenga o meno un consumo di acqua.
Il funzionamento di un presscontrol dipenderà dalla pressione massima della pompa.
Questo particolare strumento dovrà sempre tener conto della potenza della pompa elettrica.
Sarà indispensabile fare sempre riferimento ai dati tecnici riportati sulla confezione del presscontrol, dove è indicato certamente la potenza massima di corrente che potrà tollerare.
Come dicevamo sopra, il compito di un presscontroll potrà anche essere svolto da un pressostato.
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.
Girante: si tratta di un organo rotante, con forma e profilo diversi, innestato sull’albero del motore da cui riceve l’energia da imprimere al liquido.
Le pompe centrifughe, quando si ha la necessità di superare alte prevalenze, mantenendo comunque alti i valori di portata, possono essere a multi-girante.
In queste, un certo numero di giranti sono connesse con lo stesso albero.
La geometria interna obbliga il liquido in uscita da una girante ad entrare in quella successiva.
La pompa funziona così come diverse pompe in serie, ma con una compattezza maggiore.
Sono presenti sul mercato sia pompe ad asse orizzontale che ad asse verticale.
Queste ultime possono essere impiegate quando lo spazio disponibile per l’installazione è veramente esiguo, in quanto il motore è posto proprio 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, perciò, essere installate sotto il livello del liquido e sono utilizzate quindi per pompare acqua da pozzi particolarmente profondi o da serbatoi interrati.
Le centrifughe possono essere anche autoadescanti, queste pompe sono in grado, a differenza delle normali pompe centrifughe, di aspirare l’aria contenuta nella condotta d’aspirazione e di creare all’interno della pompa una depressione capace di assicurare l’aspirazione del liquido da pompare.
Tali pompe sono a una girante, posseggono una buona prevalenza, ma hanno generalmente un rendimento inferiore rispetto alle normali pompe centrifughe, in considerazione del ricircolo di parte del liquido pompato.
Presentano dalla 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 ed 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, lavora cioè a sfioramento con il corpo e la culatta della pompa, creando così 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 Volumetriche e Rotative
Pompe volumetriche: sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili.
Le pompe rotative sono caratterizzate dal moto rotatorio lento di organi mobili: 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.
Pompe ad ingranaggi che sfruttano il movimento di ingranaggi per pompare il fluido per spostamento.
Oleodinamica e Pompe Idrauliche
L’oleodinamica è una tecnica che utilizza i fluidi per generare pressione e convertirla in energia meccanica.
I cilindri e le pompe idrauliche consentono di sollevare carichi pesanti con il minimo sforzo.
Questi vengono inoltre utilizzati anche nelle frizioni o nei sistemi frenanti dei veicoli commerciali.
La parola oleodinamica è composta da due parole greche: “élaion”, riferito a sostanze dotate di untuosità, e “dynamikós” riferito alla forza e al movimento.
Da ciò si può dedurre in cosa consiste un sistema oleodinamico: un fluido viscoso viene immesso in un sistema chiuso dove successivamente viene creata o aumentata una certa pressione per azione meccanica o statica.
In entrambi i processi, la pressione che si crea viene trasmessa attraverso tubi o sistemi di tubature fino a innescare la reazione (meccanica) desiderata in un punto specifico.
In virtù del loro semplice funzionamento, gli impianti oleodinamici vengono utilizzati in un’ampia gamma di aree di lavoro.
Per il funzionamento di sistemi oleodinamici viene raramente utilizzata l’acqua.
Di solito tali impianti vengono azionati con l’aiuto di un olio speciale (olio idraulico).
Grazie alle sue proprietà, l’olio è perfettamente idoneo a garantire un funzionamento delicato all’interno della meccanica di precisione di macchine e motori.
Come oli oleodinamici si possono utilizzare, a seconda del settore di applicazione, oli minerali, oli vegetali, emulsioni acqua-olio o fluidi sintetici.
I sistemi oleodinamici possono movimentare grandi carichi con una forza facile da gestire.
In tale processo sono coinvolti diversi componenti all’interno del circuito oleodinamico.
La seguente panoramica passo dopo passo spiega in maniera semplice come funziona l’oleodinamica.
Aumento della Pressione
La pompa idraulica viene azionata manualmente (ad esempio azionando una leva o un pedale) o tramite un motore.
Il movimento del pistone riduce lo spazio per l’olio idraulico.
La pressione continua a salire.
Distribuzione del Volume o del Flusso
Il fluido in pressione è chiamato anche volume o flusso.
Questo viene distribuito attraverso i tubi idraulici del sistema.
Nei sistemi oleodinamici complessi è possibile utilizzare delle valvole per controllare la direzione del flusso volumetrico.
Conversione in Energia Meccanica
Una volta che il fluido si è diffuso attraverso i tubi e ha accumulato una pressione sufficiente, attiva un secondo cilindro o motore idraulico (cilindro idraulico doppio effetto) che è responsabile del processo corrispondente (ad esempio, il sollevamento di una piattaforma o l’attivazione del freno).
Ritorno del Fluido Idraulico
Infine, per abbassare nuovamente la pressione nel caso di sistemi manuali a molla (in un sistema frenante, ad esempio), è sufficiente riposizionare la leva nella sua collocazione iniziale.
Sulle macchine edili più grandi o su elevatori idraulici potenti è presente di solito un secondo interruttore che abbassa il pistone e, se necessario, apre una valvola di ritorno in modo che il fluido idraulico venga nuovamente distribuito in maniera uniforme all’interno del sistema.
Il funzionamento della centralina oleodinamica è essenziale per gestire la distribuzione del fluido e il controllo delle valvole, inclusa la valvola di massima pressione.
Anche se le modalità di funzionamento sono molto simili, l’oleodinamica presenta alcuni vantaggi rispetto alla pneumatica.
I sistemi e gli azionamenti oleodinamici sono estremamente potenti.
Vantaggi di un Sistema Oleodinamico
- Elevata trasmissione di potenza
- Ingombro relativamente ridotto
- Buona adattabilità alle contingenti condizioni di spazio grazie a tubi e collegamenti flessibili
- Idoneità anche per macchine di precisione grazie a sequenze di movimento lente e regolabili separatamente
- Lunga durata e bassa usura (se mantenuti e utilizzati seguendo le istruzioni)
- L’olio idraulico previene l’attrito e allo stesso tempo svolge una funzione refrigerante, aumentando così la durata del sistema
Pompe Idrauliche: Potenza, Sicurezza e Versatilità
Le pompe idrauliche offrono un rapporto peso/potenza/dimensioni imbattibile.
Ad esempio, un motore idraulico con la potenza di 15 cv ha un peso di soli 4 kg e le dimensioni di una lattina di birra.
Questo da alle pompe idrauliche compattezza leggerezza, facile manovrabilità e prestazioni imbattibili.
Per le pompe idrauliche l’assenza di elettricità è una implicita garanzia di sicurezza, è impossibile causare infortuni da shock elettrico.
Una pompa idraulica può funzionare a secco senza acqua a tempo illimitato senza danneggiarsi, la maggior parte della pompa elettriche o delle pompe autoadescanti motorizzate non possono funzionare a secco!
Le pompe idrauliche non hanno problemi di adescamento e cominciano a pompare non appena toccano l’acqua per cui è possibile posizionale le pompe in punti di difficile accesso dove le pompe tradizionali motorizzate non potrebbero accedere ed operare o semplicemente affonderebbero nel fango.
Le pompe idrauliche sono molto robuste e costruite per sopportare i peggiori abusi.
Il funzionamento idraulico è garanzia di “autolubrificazione continua”, quindi il motore è costantemente lubrificato dall’olio che lo aziona, questo, unito alla semplicità costruttiva dei motori ed al piccolo numero di parti che lo compongono, significa minore usura, minore possibilità di rotture e una vita operativa lunga e senza problemi impossibile per altri tipi di pompe.
Le pompe idrauliche sono veramente versatili perché possono essere azionati dalle centraline o dai circuiti idraulici di escavatori, terne, camion, macchinari per miniera, trattori, imbarcazioni e tutti i mezzi d’opera equipaggiati di un circuito idraulico sufficiente.
Tabella comparativa delle Pompe
| Tipo di Pompa | Principio di Funzionamento | Vantaggi | Svantaggi | Applicazioni |
|---|---|---|---|---|
| Autoadescanti | Aspirazione aria e successiva aspirazione acqua | Aspirazione da pozzi e sorgenti, posizionamento fuori dall'acqua | Necessità di riempimento iniziale, rendimento inferiore | Irrigazione, drenaggio |
| Centrifughe | Girante che spinge il liquido dal centro verso l'esterno | Alte prevalenze, alti valori di portata | Necessità di adescamento, sensibili alla cavitazione | Pompaggio acqua, sostanze chimiche |
| Volumetriche | Moto alternativo degli organi mobili | Alte pressioni, portate costanti | Complessità meccanica, usura | Sistemi idraulici, dosaggio |
| Rotative | Moto rotatorio di ruote dentate o lobi | Autoadescanti, portate quasi costanti | Sensibili alla viscosità del fluido | Oli, liquidi viscosi |