La potenza di una pompa, nota anche come potenza assorbita, rappresenta l’energia impartita al fluido pompato per aumentarne la velocità e la pressione. Tutte le pompe idrauliche, al fine di spostare e aumentare la pressione di un fluido, consumano energia. La potenza richiesta dalla pompa dipende da una serie di fattori accessori della pompa stessa, tra cui l’efficienza del motore della pompa e la pressione. Ulteriori fattori che influiscono sulla potenza della pompa fanno riferimento alle caratteristiche di densità, viscosità e portata del fluido trasportato.

Rendimento delle Pompe Idrauliche

Le pompe non sono in grado di trasferire tutta l’energia che ricevono; a causa degli attriti, dissipazioni, turbolenze; per cui l’energia assorbita nell’unità di tempo dal motore, chiamata potenza assorbita, sarà maggiore di quella effettivamente acquistata dal liquido. Il rapporto tra la potenza utile e la potenza assorbita definisce il rendimento della pompa. Il rendimento totale di una pompa considera le perdite di carico interne alla macchina. Il rendimento di una pompa può essere definito come il rapporto fra la potenza utile e la potenza assorbita. Nello specifico il rendimento è la capacità della pompa di trasformare energia meccanica in energia idraulica (efficienza), rappresenta la relazione tra la potenza fornita al fluido pompato (potenza idraulica) e la potenza del motore, quest’ultimo deve avere una potenza superiore a quella che si intende applicare al fluido, in modo da sopperire alla dissipazione.

Il rendimento di una pompa idraulica può essere calcolato a seconda della tecnologia di progettazione. Il rendimento volumetrico di una pompa è usato per quantificare le perdite di volume di fluido dovuto ai giochi tra girante della pompa e il relativo corpo.

Calcolo della Potenza e Unità di Misura

La potenza della pompa che si ottiene è espressa in watt (o in kilowatt, dove 1 kW = 1000 W). Come abbiamo visto, effettuare il calcolo della potenza di una pompa centrifuga è abbastanza semplice. Conoscendo le diverse caratteristiche e applicando le formule riportate in questo articolo è possibile identificare correttamente i valori necessari.

Motori Idraulici: Trasformazione dell'Energia Idraulica in Meccanica

I motori idraulici sono dispositivi fondamentali in molti settori industriali e mobili. Il loro scopo principale è trasformare l’energia idraulica in energia meccanica, utilizzando la pressione del fluido per generare movimento rotatorio. Il funzionamento dei motori idraulici si basa su un principio relativamente semplice: la pressione esercitata dal fluido idraulico viene convertita in movimento meccanico.

I motori idraulici sono disponibili in diverse tipologie, ognuna delle quali è progettata per adattarsi a specifiche applicazioni industriali e operative. Ogni tipo di motore idraulico offre vantaggi unici in termini di efficienza, potenza e durabilità. I motori idraulici trovano applicazione in numerosi settori, dall’industria pesante all’agricoltura, fino all’industria automobilistica. La loro capacità di fornire un’elevata densità di potenza in un design compatto, costituisce un grande vantaggio. Questo li rende ideali per applicazioni dove lo spazio è limitato e dove è necessario avere un sistema di trasmissione di potenza efficiente e duraturo.

I motori idraulici svolgono la funzione inversa delle pompe, cioè convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio. Come per le pompe, anche per i motori esiste una ampia gamma di forme e principi costruttivi. Gran parte delle considerazioni costruttive fatte per le pompe volumetriche possono essere riferite anche ai motori volumetrici corrispondenti. Pochi tipi di motori sono utilizzabili sia a velocità di rotazione molto basse che a quelle superiori a 1000 RPM.

I motori lenti detti anche motori LSHT (Low Speed High Torque) oltre a presentare basse velocità di rotazione presentano coppie elevate e sono ideali per tutte quelle applicazioni nelle quali l’utilizzatore richiede un carico notevole e basse velocità; infatti in questi casi un motore veloce, oltre a lavorare male, richiede ingombri e, quindi, costi molto più elevati.

Nell’esempio in esame, ciò è realizzato tramite un anello fisso che presenta una serie di condottini disposti in direzione assiale, di questi una metà (pari al numero delle camme) è posta in comunicazione con condotto toroidale in comunicazione con l’ammissione e l’altra metà con un condotto toroidale collegato allo scarico. Il rotore, all’interno del quale sono realizzati i cilindri in cui alloggiano i corrispondenti pistoni, presenta, per ciascun cilindro, un condottino disposto anch’esso in direzione assiale e collegato al cilindro stesso. Questo condotto, a causa della rotazione del rotore, viene in contatto, alternativamente, con i condotti fissi di alta e bassa pressione.

La versione multicorsa di questi motori presenta, al posto del piatto inclinato, un disco che è disposto perpendicolarmente all’asse di rotazione. Solo i motori a palette fanno eccezione in quanto all’avviamento, per l'iniziale assenza delle forze centrifughe, le palette non riescono ad aderire sufficientemente ai fianchi dello statore per fare una adeguata tenuta, conseguentemente la coppia di avviamento si riduce notevolmente.

Componenti Principali delle Pompe Centrifughe

Iniziamo a vedere da quali parti e componenti è costituita una pompa così da approfondire subito le nostre conoscenze a riguardo. Il passo successivo è quello di conoscere le dinamiche di funzionamento e soprattutto la composizione di una pompa centrifuga.

  • Cassa-stoppa: La cassa-stoppa è un’apertura cilindrica ricavata nella struttura della pompa centrifuga al cui interno passa l’albero fino ad arrivare alla girante. La funzione primaria della cassa-stoppa è quella di contenere al suo interno un sistema di tenuta (baderna o tenuta meccanica) al fine di contenere o eliminare le perdite del prodotto pompato.
  • Camicia di raffreddamento: In alcune applicazioni, l’alta temperatura del fluido pompato può compromettere seriamente il buon funzionamento del sistema di tenuta contenuto all’interno della cassa-stoppa. È per questo motivo che molte pompe centrifughe progettate per lavorare con fluidi ad alte temperature, presentano una camicia di raffreddamento intorno alla cassa-stoppa. In alcuni casi all’interno della camicia di raffreddamento viene inserito un fluido caldo, con la funzione di mantenere una temperatura costante all’interno della pompa. Ad esempio, quando vengono pompati fluidi molto viscosi, come asfalto, resine, vernici, cioccolato,… al fine di evitare la solidificazione del prodotto a causa delle basse temperature presenti all’esterno della pompa, viene iniettato un fluido caldo all’interno della camicia di raffreddamento per permettere ad asfalto, vernici, resine ecc.
  • Camera dei cuscinetti: La camera dei cuscinetti è una struttura al cui interno vengono inseriti i cuscinetti. Questa camera, teoricamente, contiene al suo interno anche altri componenti che si trovano nella parte di potenza di una pompa centrifuga.
  • Scudo di chiusura: Lo scudo di chiusura della parte idraulica è un componente realizzato meccanicamente che permette l’assemblaggio tra la sezione idraulica di un pompa centrifuga alla sua sezione di potenza.
  • Albero: L’albero di una pompa centrifuga è utilizzato per trasmettere energia (potenza) dal motore al fluido attraverso la rotazione della girante.
  • Cuscinetti radiali: I cuscinetti che forniscono un supporto radiale vengono definiti cuscinetti radiali. Questi cuscinetti mantengono l’albero in posizione quando è sottoposto a movimenti dal basso verso l’alto o viceversa.
  • Cuscinetti assiali reggispinta: I cuscinetti che stabilizzano assialmente l’albero sono chiamati cuscinetti assiali reggispinta. Questi cuscinetti stabilizzano l’albero quando è soggetto a movimenti in avanti e indietro. Generalmente i cuscinetti assiali reggispinta sono collocati vicini al semi-giunto di accoppiamento. Senza questo tipo di protezione i cuscinetti fallirebbero nel giro di pochi minuti.
  • Anelli di tenuta per alberi rotanti: Gli anelli di tenuta per alberi rotanti sono la forma di protezione cuscinetti più utilizzata, in quanto si tratta della più economica. Sono utilizzati fin dagli inizi del 1900 ed utilizzano un labbro, generalmente realizzato in NBR, che lavora sull’albero. Quest’ultimo, in sostanza, ruota all’interno dell’anello di tenuta.
  • Tenute a labirinto: Anche le tenute a labirinto sono utilizzate sulle pompe da diversi decenni ma è solo da 10/15 anni che gli operatori di manutenzione hanno iniziato ad usarle con continuità. Queste tenute hanno un prezzo di acquisto più alto rispetto ai classici anelli di tenuta a labbro ma, teoricamente, hanno un’aspettativa di vita infinita. Le tenute a labirinto sono composte da due parti, una rotante ed una statica.

Pompe Centrifughe a Doppio Supporto

La funzione di entrambe le pompe è la stessa, vi sono esclusivamente differenze costruttive. Quella che viene subito all’occhio riguarda la girante: nelle pompe centrifughe a doppio supporto la girante è al centro della pompa ed è supportata da cuscinetti in entrambi i lati. In questo caso quindi troveremo due casse-stoppa, ovvero due sistemi di tenuta, uno per entrambi i lati (es. due tenute meccaniche).

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