Le pompe idrauliche sono strumenti fondamentali per il trasferimento efficiente dei liquidi in una vasta gamma di applicazioni. Esse convertono l’energia meccanica in energia idraulica, permettendo di muovere fluidi sotto pressione per generare forza e movimento. Il funzionamento di una pompa idraulica dipende dal suo tipo, tuttavia, il principio di base è quello di generare un flusso di liquido attraverso l'uso di energia meccanica.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Le pompe idrauliche sono disponibili in una vasta gamma di tipologie, ognuna progettata per specifiche esigenze di trasferimento di liquidi. 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 Volumetriche
Le pompe volumetriche sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili. Tutte le pompe che qui di seguito verranno presentate, hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte pompe volumetriche. È opportuno precisare subito che una pompa volumetrica, di qualunque tipo essa sia, eroga semplicemente una portata che può essere considerata circa costante, mentre il livello di pressione alla mandata non dipende dalla pompa ma soltanto dal circuito a valle della stessa.
Una prima comparsa delle pompe idrauliche avviene nel terzo secolo A.C. grazie ad Archimede, il quale progettò la pompa nota come Vite di Archimede: questo dispositivo era in grado di spostare grosse quantità di fluido, a basse prevalenze. Nello stesso periodo storico fece la sua comparsa la pompa Noria: si tratta di un meccanismo in grado di sollevare fluidi a più alte prevalenze, fino a 20/30 metri. Il funzionamento è quello tipico di un mulino, dove un corso d’acqua svolge la funzione di 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.
Pompe Alternative (o a Stantuffo)
Le pompe alternative (o a stantuffo) sono caratterizzate dal 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.
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.
Pompe Centrifughe Autoadescanti a Canale Laterale
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 Rotative
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
Le pompe ad ingranaggi sfruttano il movimento di ingranaggi per pompare il fluido per spostamento. Le pompe ad ingranaggi esterni hanno cilindrate comprese tra 0.2 e 200 cm3 , con una pressione massima di esercizio di circa 300 bar e una velocità di rotazione compresa fra i 500 e i 6000 RPM. La caratteristica più rilevante delle pompe ad ingranaggi interni è la bassa rumorosità.
Mettendo in rotazione il rotore dentato accoppiato al motore di azionamento il volume fra i fianchi dei denti aumenta e la pompa aspira. L'aumento di volume interessa un angolo di rotazione di circa 120°, per cui il vano si riempie in un tempo relativamente lungo. Nella zona delimitata dall'elemento di riempimento a forma di falce il fluido viene trasportato senza variazione di volume.
Pompe a Vite
Le pompe a viti, così come le pompe ad ingranaggi interni, presentano una notevole silenziosità di funzionamento. L’albero ad elica destra, viene accoppiato al motore dal quale riceve la coppia e trasmette il movimento rotatorio all’altro albero, munito di elica sinistra. Dal punto a minor distanza tra le due circonferenze, procedendo in senso orario si ha dapprima un progressivo aumento del volume delle camere, per poi subire una diminuzione progressiva.
Pompe a Pistoni Radiali
Nelle pompe a pistoni radiali con albero eccentrico, l’albero rotante eccentrico genera movimenti radiali dei pistoni inseriti nel corpo esterno fisso. Le pompe a pistoni radiali vengono generalmente progettate con un numero di pompanti dispari, poiché un numero di pompanti pari - anche se maggiore - presenta una pulsazione di portata superiore. In questo tipo di macchina il movimento rotatorio dell’albero si trasforma in un moto oscillatorio dei pistoncini (pompanti) nella direzione parallela a quella dell’asse di rotazione. Mettendo in rotazione l’albero il blocco cilindri viene trascinato dall’accoppiamento scanalato.
Pompe a Pistoni Assiali a Blocco Cilindri Inclinato
L' unità a pistoni assiali a blocco cilindri inclinato (detta anche ad asse inclinato) è una macchina volumetrica i cui pistoni, insieme al blocco cilindri in cui scorrono, sono montati in posizione inclinata rispetto all'asse dell’albero. Ad ogni giro completo dell'albero i pistoni compiono nei rispettivi alloggiamenti ricavati nel blocco una corsa di andata e ritorno, la cui entità è proporzionale all'angolo d'inclinazione.
Pompa a Pistone WAGNER: Funzionamento, Campi di Applicazione e Vantaggi
La pompa a pistone fa parte delle nostre tecnologie di alimentazione più potenti. Consente di lavorare anche materiali densi e ad alta viscosità.
Funzionamento della Pompa a Pistone
La pompa a pistone è preposta all'alimentazione del materiale dal contenitore alla pistola a spruzzo. A questo proposito viene generata una pressione con la quale il materiale viene erogato ad alta pressione attraverso l’ugello, quindi scomposto, nebulizzato e applicato a spruzzo sulla superficie. Il principio dell'alimentazione è basato sullo spostamento poiché il pistone spinge il materiale nel tubo dopo che è stato aspirato, ragion per cui la pompa a movimento alternativo può essere ritenuta una pompa volumetrica.
La pompa a pistone è composta da un cilindro dove è alloggiato il pistone stesso. Essa presenta inoltre un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa a movimento alternativo, e un'uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel tubo. L'ingresso e l'uscita sono dotati di valvole atte ad assicurare il movimento del materiale in una sola direzione.
Quando il pistone si allontana dall'ingresso, si crea un vuoto, un'aspirazione. La valvola si apre quindi automaticamente e il materiale viene aspirato nella camera del cilindro. Quando il pistone viene spinto nella direzione opposta della biella, cioè verso l'uscita, la pressione solleva l'elemento di chiusura della valvola di uscita e il materiale alimentato viene pressurizzato nel tubo.
Dato che con le successive corse del pistone viene aspirato sempre più materiale e infine spinto nel tubo, esso viene alimentato alla pistola a pressione crescente anche all'interno del tubo, quindi scomposto e nebulizzato attraverso l'ugello.
La pompa a pistone non è un maratoneta. Ciò significa: si attiva quando la pressione scende al di sotto di una determinata soglia. Essa alimenta quindi il materiale riformando la pressione impostata sul dispositivo. La pompa si arresta al raggiungimento della pressione necessaria. Spruzzando il materiale la pressione si abbassa di nuovo.
Vantaggi della Pompa a Pistone
Una pompa a pistone assicura un'elevata aspirazione e un'ottima portata, in particolare per i materiali ad alta viscosità. La pompa stessa è robusta e resistente, due caratteristiche importanti per la lavorazione di materiali ad alto riempimento. Il fatto che non sia un maratoneta significa anche risparmio delle parti soggette a usura.
Campo di Applicazione della Pompa a Pistone
La pompa a pistone presenta un ampio campo di applicazione. Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile.
Possono essere applicati:
- Smalti e velature
- Colori a dispersione
- Vernici a base di latex
- Prodotti ignifughi
- Materiali per rivestimenti spessi
- Vernici a base di polveri di zinco
- Ferro micaceo
- Stucchi a spruzzo Airless
- Trattamenti anticorrosione
- Isolamenti per edifici
- Materiali bituminosi e di rivestimento simili
- Adesivi per tessuti
- Sigillanti
- Intonaci (se non riempiti) ed altri.
Le nostre pompe a pistone sono disponibili in varie classi di prestazione e modelli.
Per Quali Utenti e Applicazioni è Adatta la Pompa a Pistone?
La pompa a pistone è concepita, sviluppa e ottimizzata per uso professionale. Essa consente la lavorazione di un ampio spettro di materiali che spazia dai colori agli intonaci, fino agli adesivi, per cui è ovviamente ideale per lavori artigianali e di pittura. L'uso frequente consente inoltre un rapido ammortamento dei costi. L'applicazione a spruzzo dei materiali garantisce un elevato risparmio di tempo che può essere investito nella realizzazione di altri progetti. Rispetto agli altri metodi di lavoro, l'impiego della pompa a pistone assicura anche un risparmio di materiale.
Con i dispositivi di tipo più piccolo, oltre che per gli artigiani, la pompa a pistone è adatta anche per gli amanti dei Fai da Te particolarmente attivi nei lavori in casa dove il dispositivo a spruzzo è spesso in uso.
Le Differenze delle Pompe a Pistone dalle Altre Tecnologie di Alimentazione WAGNER
La pompa a pistone è uno dei quattro sistemi di alimentazione del materiale integrati nei dispositivi WAGNER. Adesso sapete come funziona la pompa a pistone.
Pompa a Membrana
Il materiale viene in tal caso alimentato attraverso una membrana che, movimentata da un pistone ad azionamento idraulico, aspira il materiale tramite un vuoto che viene quindi pressurizzato nel tubo.
Pompa a Doppia Membrana
La pompa a doppia membrana rappresenta l'evoluzione di questa soluzione. Come si intuisce dal nome stesso, due membrane si muovono simultaneamente aspirando e alimentando il materiale contemporaneamente.
Pompa a Vite
La pompa a vite lavora con lo spostamento del materiale attraverso il tubo e lo statore. Consente anche di lavorare materiali ad alta viscosità.
Turbina
La quarta tecnologia di alimentazione applicata ai dispositivi WAGNER è quella XVLP e HVLP. Essa si affida a una turbina che nebulizza materiali a bassa viscosità tramite una ridotta pressione dell'aria e un elevato volume d'aria.
Dispositivi a Spruzzo WAGNER Dotati di Pompa a Pistone
La nostra pompa a pistone, ad azionamento elettrico o a benzina, è applicata ai seguenti dispositivi WAGNER:
Dispositivi Airless
La pompa a pistone WAGNER è applicata ai nostri dispositivi a spruzzo airless in varie classi di prestazioni. A seconda del modello, i dispositivi PowerPainter e ProSpray sono predisposti per materiali a bassa o media viscosità, utilizzo frequente e oggetti di grandi dimensioni.
Cos'è e Come Funziona un Motore Idraulico?
Ci sono diversi tipi di pompe come, ad esempio, le pompe sommergibili, quelle per l’irrigazione o quelle per la circolazione dell'acqua calda.
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.
Pompe Oleodinamiche
Le pompe oleodinamiche vengono utilizzate nei sistemi idraulici in numerosi settori industriali. Una pompa oleodinamica è un dispositivo che trasforma l’energia meccanica, derivata solitamente da un motore elettrico o a combustione interna, in energia idraulica. Questo avviene attraverso il movimento di un fluido, tipicamente olio, che viene pressurizzato e fatto circolare nel sistema idraulico.
Le pompe a pistoni sono tra le più efficienti e vengono utilizzate in applicazioni che richiedono alta pressione e precisione. Il loro funzionamento si basa sul movimento di pistoni all’interno di cilindri, che comprime il fluido e lo spinge nel sistema idraulico. Queste pompe possono essere a pistoni assiali o radiali, a seconda dell’orientamento dei pistoni rispetto all’albero motore.
Le pompe a ingranaggi sono tra le più comuni e sono utilizzate per applicazioni che richiedono portate costanti e medie pressioni. Queste pompe funzionano grazie a due ingranaggi che, ruotando, intrappolano il fluido tra i denti e lo spingono nel sistema idraulico.
Le pompe a palette sono caratterizzate da un rotore dotato di palette scorrevoli che spingono il fluido nella camera di compressione. Queste pompe sono utilizzate in applicazioni che richiedono pressioni moderate e sono apprezzate per il loro funzionamento silenzioso e la capacità di gestire fluidi con viscosità variabile.
Le pompe oleodinamiche trovano applicazione in una vasta gamma di settori, tra cui l’industria manifatturiera, la costruzione, l’agricoltura e l’automazione. Uno dei principali vantaggi delle pompe oleodinamiche è la loro capacità di fornire elevata potenza con dimensioni e peso relativamente contenuti.
Funzionamento di una Pompa Centrifuga
Una pompa centrifuga sposta il fluido da un punto all’altro. Inizieremo ora il nostro studio del funzionamento della pompa. In questo articolo vedremo in che modo il fluido arriva dentro una pompa centrifuga, la attraversa ed in seguito fuoriesce.
L’aspirazione della pompa è l’area di ingresso o la flangia in cui il fluido entra nella voluta (corpo pompa o chiocciola). La pressione di aspirazione è la pressione effettiva, positiva o negativa, alla connessione di aspirazione della pompa misurata attraverso un manometro. Le pompe in realtà non “aspirano” il fluido come potrebbe far credere il nome. Un esempio molto semplice per capire meglio la pressione di aspirazione in una pompa centrifuga è quello di una cannuccia in una bevanda.
La mandata (scarico) di una pompa centrifuga è l’area di uscita o flangia in cui il fluido esce dalla voluta (corpo pompa). La pressione di mandata (scarico) è la pressione effettiva alla connessione di mandata della pompa misurata attraverso un manometro.
Il fluido scorre attraverso la pompa entrando prima di tutto nella flangia di aspirazione. Da qui il fluido viene raccolto dalle pale della girante che ruota. Attraverso la forza centrifuga, il fluido viene spostato verso l’estremità esterna della girante, contro la voluta e verso la flangia di mandata (scarico). La velocità del fluido diminuisce perché la voluta è costruita in modo tale che la girante non sia centrata al suo interno. Piuttosto, la girante è sfalsata rispetto al centro. Questo sfasamento fa sì che tra la girante e la voluta ci sia del gioco che aumenta man mano che ci si avvicina all’area di mandata (scarico). Quando il gioco tra girante e corpo pompa aumenta, la velocità diminuisce e la pressione aumenta.
Ora che sappiamo come un fluido passa attraverso una pompa, dobbiamo capire come l’energia cambia stato al fine di spostare il fluido stesso. L’energia si può trovare in molte forme. Una pompa converte l’energia meccanica (trasmessa da un motore) in energia liquida allo scopo di spostare il fluido da un punto ad un altro all’interno di un sistema di tubazioni. L’energia liquida di una pompa viene misurata in termini di prevalenza (o pressione). L’energia di velocità rappresenta l’energia cinetica del peso unitario del liquido che si muove ad una certa velocità. L’energia di pressione o pressione di prevalenza è definita come l’energia necessaria per spostare un quantità di liquido a determinate contro pressioni.
Il fluido sulla flangia di aspirazione ha una velocità uguale alla velocità del fluido nella tubazione. La velocità della girante prende questa energia del fluido e la aumenta alla velocità delle punte delle pale della girante. Il fluido, al raggiungimento della flangia di mandata, ha rallentato fino alla velocità del fluido nel tubo di mandata (scarico). Di conseguenza, vi è una conversione di energia di velocità in energia di pressione sulla flangia di mandata (scarico).
Cilindrata
Con il termine cilindrata di una pompa si indica il volume teorico di liquido spostato (aspirato ed espulso) in una rotazione completa dell’albero motore. Nel ciclo reale si hanno una serie di perdite che vanno ad incrementare l’area del ciclo e quindi la potenza interna richiesta dalla macchina. Inoltre, a causa delle perdite di tipo meccanico, la potenza assorbita dalla pompa è superiore alla potenza interna: si introduce, a tal fine, il rendimento meccanico ηm pari al rapporto tra la potenza interna e quella assorbita.
Il rendimento globale della pompa ηP, che appare nella espressione precedente, è definito come il rapporto tra la potenza idraulica conferita al fluido dalla pompa e la potenza meccanica assorbita attraverso l’albero motore ed è esprimibile come prodotto dei rendimenti volumetrico, idraulico e meccanico prima introdotti.
All’avviamento della pompa, nei vani viene trasportata, dall’attacco di aspirazione a quello di mandata, solo l’aria presente nelle tubazioni dall’aspirazione al serbatoio. Affinché il funzionamento della pompa sia corretto, è necessario che i vani siano a tenuta pressoché perfetta, in modo da garantire un trasporto del fluido senza perdite rilevanti.
Noi di WAGNER abbiamo inventato e brevettato il sistema SSP. L'acronimo SSP sta per “Special Spray Power” ed è una tecnologia appositamente concepita per materiali ad alta viscosità.
Per gli appassionati di pompe e gli storici degli hobby: un excursus sulla pompa a pistone
Naturalmente, le pompe odierne sono caratterizzate dalla ricercatezza tecnica del processo di pompaggio e dai materiali di moderna concezione, ad alta prestazione e a usura ridotta. Sapevate però che il principio di funzionamento della pompa a pistone era già applicato nelle culture antiche, ad esempio dai romani per il trasporto dell'acqua?
Sono molte le persone che si ricordano anche delle pompe meccaniche (le cosiddette pompe a mano) installate negli orti, nei cimiteri o altri luoghi per annaffiare le piante. La pompa a pistone è un pezzo di tecnologia quotidiana: pensiamo ad esempio alle pompe d'aria, come quelle per biciclette, o ai dispenser del sapone: ecco la pompa dosatrice al loro interno è una piccola pompa a pistone.
Questo sistema è descritto anche nei documenti di uno studioso dell'impero Ottomano risalenti al XVI secolo. In essi è descritta una pompa di tipo complesso, comandata da un albero a camme centrale e azionata tramite energia idrica. La pompa presentava non meno di sei cilindri, contrappesi e valvole di ritegno.
Nei sistemi di pompaggio dell'acqua, la pompa a pistone è stata sostituita nel tempo da quella centrifuga. Un suo ulteriore sviluppo è inoltre rappresentato dalla pompa inline. Si tratta di una pompa a due pistoni azionati in direzioni opposte da due bielle. Viene utilizzata in vari settori dell'industria, ad esempio per il foraggiamento liquido nell'agricoltura.
Anche la prova dell'esistenza del vuoto da parte di Otto von Guericke non sarebbe stata possibile senza pompa a pistone, che fu appunto utilizzata per pompare aria dalla sfera.