Le pompe idrauliche elettriche sono dispositivi meccanici progettati per spostare liquidi sia verticalmente che orizzontalmente, adattandosi a diverse necessità. Questi sistemi si distinguono per la forza motrice che ne alimenta il funzionamento, tra cui spiccano quelle a motore elettrico.
Caratteristiche Principali delle Pompe Idrauliche Elettriche
Le principali caratteristiche delle pompe idrauliche elettriche da considerare sono la portata e la prevalenza.
- Portata: rappresenta la quantità di acqua o altro liquido spostato dalla pompa in un'unità di tempo.
- Prevalenza: indica il dislivello massimo che la pompa può far superare al liquido, misurata in metri.
Questi dispositivi sono fondamentali in diversi settori, come l'agricoltura, dove è necessario spostare grandi quantità d'acqua per l'irrigazione dei campi.
Tipologie di Pompe Idrauliche Elettriche
Esistono diverse tipologie di pompe idrauliche elettriche, ognuna adatta a specifici utilizzi:
- Pompe sommerse: utilizzate per l'estrazione e il pompaggio dal sottosuolo, conferendo pressione in uscita per alimentare una colonna d'acqua in senso verticale.
- Pompe autoadescanti: combinano le funzioni delle pompe centrifughe e sommerse, ideali per l'estrazione di liquidi dal sottosuolo con pressione in uscita.
- Pompe sommergibili: impiegate per l'estrazione e il pompaggio di liquidi da vasche o piscine, spesso utilizzate per svuotare garage o cantine allagate e per pozzi neri.
Pompe Volumetriche
È importante notare che una pompa volumetrica eroga una portata considerata costante, mentre la pressione in uscita dipende dal circuito a valle. Tutte le pompe descritte di seguito sono di tipo volumetrico.
Cilindrata
La cilindrata di una pompa indica il volume teorico di liquido spostato in una rotazione completa dell'albero motore. Nel ciclo reale, si verificano delle perdite che aumentano l'area del ciclo e la potenza richiesta. A causa delle perdite meccaniche, la potenza assorbita dalla pompa è superiore alla potenza interna. Il rendimento globale della pompa ηP è il rapporto tra la potenza idraulica conferita al fluido e la potenza meccanica assorbita, esprimibile come prodotto dei rendimenti volumetrico, idraulico e meccanico.
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.
Pompe ad Ingranaggi Esterni
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.
Pompe ad Ingranaggi Interni
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 con Albero Eccentrico
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.
Pompe a Pistoni Assiali
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. 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.
Motori Idraulici
Parlare di pompe oleodinamiche significa concentrare l’attenzione su uno degli elementi più importanti di un sistema idraulico. Si tratta, infatti, del componente fondamentale per trasformare l’energia meccanica in energia idraulica. Le pompe per l’ oleodinamica sono dispositivi che aspirano il fluido da un serbatoio e lo immettono sotto pressione nel circuito idraulico. Durante questo processo l’energia meccanica viene convertita in energia idraulica.
L’utilizzo delle pompe oleodinamiche e in modo particolare la possibilità di trasformare l’energia meccanica in energia idraulica, si rende necessario per i vantaggi che l’idraulica assicura rispetto alla meccanica. I sistemi idraulici, infatti, sono in grado di generare forze e coppie elevate anche in spazi relativamente ridotti, così come a ottenere un controllo preciso della velocità e della posizione dei vari attuatori.
Tipologie di Pompe Oleodinamiche
- Pompe ad ingranaggi: sono la soluzione più diffusa per la loro affidabilità e semplicità costruttiva. Esistono quelle a ingranaggi esterni e interni.
- Pompe a palette: utilizzano un rotore con palette mobili che creano camere di volume variabili. Si dividono in bilanciate e non bilanciate.
- Pompe a pistoni: considerate le più versatili, offrono il miglior rendimento e pressione. Si dividono in assiali e radiali, con ulteriori suddivisioni in base alla configurazione.
- Pompe a vite: utilizzano uno o più rotori elicoidali per il trasferimento del fluido.
Ogni tipologia di pompa è adatta a specifici utilizzi. Le pompe ad ingranaggi sono ideali per sistemi di lubrificazione, edilizia e macchine agricole, mentre le pompe a pistoni sono utilizzate in presse idrauliche, sistemi di sollevamento e macchinari industriali pesanti.
Come Scegliere la Pompa Idraulica Elettrica Giusta
La scelta della pompa idraulica elettrica più adatta dipende da diversi fattori, tra cui la pressione di esercizio richiesta, la portata necessaria, il tipo di fluido e le condizioni operative. È fondamentale valutare attentamente sia gli aspetti tecnici che economici per assicurarsi le migliori prestazioni.
Evoluzione Storica delle Pompe Idrauliche
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.
Funzionamento e Componenti Essenziali
La funzione principale delle pompe idrauliche è quella di movimentare le acque di flusso. L'elemento essenziale che permette alla pompa di compiere questo sforzo è il motore. 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.
Lettura del Diagramma Caratteristico
Il disegno caratteristico di una pompa è caratterizzato da una curva. Come si leggono e interpretano le informazioni di questo schema, presente nella scheda tecnica di ogni pompa è molto semplice. 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.
Installazione e Spurgo dell'Aria
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.
Considerazioni sull'Elettricità e il Presscontrol
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.
Conclusione
Nel vasto panorama delle tecnologie idrauliche, l'elettropompa emerge come un vero e proprio gioiello dell'ingegneria. La soluzione a questa necessità è stata l'invenzione della pompa idraulica, un dispositivo chiuso con un condotto di aspirazione e uno di mandata, dotato di organi meccanici in movimento azionati da una forza. In termini semplici, potremmo definirla come il "cuore" di qualsiasi sistema idrico moderno.La portata corrisponde alla quantità di liquido che la pompa è in grado di movimentare in un determinato arco di tempo. Generalmente, si considera l'ora come unità di misura del tempo e il metro cubo come unità di misura volumetrica. La prevalenza, invece, equivale al più elevato grado di dislivello che un liquido può superare grazie alla pressione impostagli dall'elettropompa. Questo dato tecnico indica la capacità di una pompa di mandare un liquido all'esterno di un contenitore.La scelta dell'elettropompa giusta dipende principalmente dal tipo di lavoro che si deve svolgere. Se il lavoro consiste nello spostamento di liquidi di tipo alimentare, esistono numerose pompe elettriche idonee a questo compito. Se invece è necessario operare in un pozzo o in una cisterna, si dovrà optare per un'elettropompa più tecnica e potente.
Il nucleo di una pompa centrifuga è una girante in rapida rotazione. Questo movimento vorticoso genera una forza che spinge il fluido verso l'esterno. Questo ciclo di spinta e attrazione crea un flusso continuo. L'elettropompa centrifuga si usa generalmente per conferire maggiore pressione all'acqua. Trova impiego in diverse applicazioni: per portare o prelevare acqua da un serbatoio, per l'alimentazione di un'autoclave, per impianti di lavaggio a pressione, per il riempimento di vasche e piscine, e per l'irrigazione.Una volta attivato, il motore elettrico mette in moto la girante, il cuore pulsante della pompa. Questo elemento rotante crea il flusso ascendente, spingendo il liquido verso l'alto con forza costante. L'elettropompa sommersa si utilizza principalmente per l'estrazione e il pompaggio dal sottosuolo. Questa tipologia di elettropompa combina le funzioni di una pompa centrifuga e di una pompa sommersa.L'autoadescamento è la capacità di una pompa di aspirare l'aria presente nel tubo di aspirazione durante la fase iniziale di avvio. Prima del primo utilizzo, bisogna riempire la pompa con acqua attraverso una piccola apertura superiore. Quando la pompa viene accesa, la girante crea movimento nel liquido all'interno della pompa, generando una depressione che risucchia l'aria dal tubo di aspirazione. L'aria si mescola con il liquido nella pompa e questa miscela viene spinta in una camera speciale. Qui l'aria, essendo più leggera, viene separata ed espulsa, mentre il liquido torna in circolo.La pompa di superficie trova impiego principalmente nell'estrazione e nel pompaggio da vasche o strutture simili. Uno degli utilizzi più comuni è lo svuotamento di garage e cantine a seguito di allagamenti o per lo svuotamento di pozzi neri. Quando installate sottobattente, queste pompe si trovano a un'altezza inferiore rispetto al fluido da prelevare. Al contrario, le pompe soprabattente sono collocate a un livello superiore rispetto al liquido da aspirare.
Nella scelta di un'elettropompa, soprattutto per quelle centrifughe o autoadescanti, è importante considerare la rumorosità. I materiali di costruzione giocano un ruolo cruciale. Per le giranti, l'acciaio inox è considerato il migliore, anche se le moderne tecnologie stanno sviluppando tecnopolimeri ad alta resistenza e lunga durata. Le elettropompe sono strumenti versatili e indispensabili, sia per professionisti che per chi si approccia al “fai da te”. La scelta della giusta elettropompa può fare la differenza in termini di efficienza e risultati. Ricordate: un'elettropompa di qualità è un investimento per il futuro.