Le pompe idrauliche sono dispositivi essenziali utilizzati per trasferire liquidi da un punto all'altro, convertendo energia meccanica in energia idraulica. Comprendere i principi di funzionamento e le diverse tipologie di pompe è fondamentale per selezionare la soluzione più adatta alle specifiche esigenze.
Pompe Volumetriche: Principi e Caratteristiche
Tutte le pompe che 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.
Cilindrata e Rendimento
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.
Funzionamento delle Pompe Volumetriche
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. 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.
Tipologie di Pompe Volumetriche
Esistono diverse tipologie di pompe volumetriche, ognuna con caratteristiche specifiche:
- 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 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 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.
- 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.
Pompe Centrifughe: Funzionamento e Applicazioni
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.
Pompe Multigirante
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.
Tipologie di Pompe Centrifughe
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.
Pompe Centrifughe Autoadescanti
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.
Applicazioni delle Pompe Centrifughe
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: Caratteristiche e Funzionamento
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.
Pompe Autoadescanti: Principi e Modalità di Funzionamento
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. Esplorando i tipi di pompa, 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. Le pompe autoadescanti possono essere mosse sia attraverso un motore endotermico sia da un motore elettrico (elettropompa).
Funzionamento di un'Elettropompa Autoadescante
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.
Impieghi delle Pompe Autoadescanti
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.
Come Scegliere le Pompe Autoadescanti
La scelta dipende soprattutto dalle esigenze dell’utente finale.
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