La pompa acqua è un dispositivo meccanico progettato per spostare l’acqua da un punto all’altro, sfruttando l’energia meccanica per generare pressione e flusso.
Il funzionamento delle pompe per acqua si basa su principi fisici come la forza centrifuga o il movimento alternativo di pistoni.
Le pompe centrifughe, ad esempio, utilizzano una girante rotante per accelerare l’acqua e convertirne l’energia cinetica in pressione.
La scelta del tipo di pompa dipende da vari fattori, tra cui prezzi, la quantità d’acqua da movimentare, l’altezza di sollevamento necessaria e la fonte di alimentazione disponibile.
Tipi di Pompe Acqua
Esistono diversi tipi di pompe per acqua, ognuna adatta a specifiche applicazioni:
- Pompe acqua centrifughe: Sono le più comuni e utilizzate per il trasporto di grandi volumi d’acqua a bassa pressione. Sono ideali per l’irrigazione agricola, il drenaggio e l’approvvigionamento idrico domestico.
- Pompe sommerse: Sono progettate per funzionare completamente immerse nell’acqua. Sono utilizzate per estrarre acqua da pozzi profondi, serbatoi o bacini.
- Pompe d’acqua autoadescanti: Sono capaci di evacuare l’aria dalle tubazioni e iniziare il pompaggio senza la necessità di riempire manualmente il tubo di aspirazione.
Funzionamento di una Pompa Centrifuga
Una pompa centrifuga sposta il fluido da un punto all’altro, ma come? Inizieremo ora il nostro studio del funzionamento della pompa, vedendo in che modo il fluido arriva dentro una pompa centrifuga, la attraversa ed in seguito fuoriesce.
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.
Energia e Pressione
Ora che sappiamo come un fluido passa attraverso una pompa, dobbiamo capire come l’energia cambia stato al fine di spostare il fluido stesso.
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).
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.
Tutte le pompe che qui di seguito verranno presentate, hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte pompe volumetriche.
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.
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
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.
Manutenzione delle Pompe Acqua
Una corretta manutenzione della pompa ad acqua è essenziale per garantirne l’efficienza e prolungarne la durata operativa.
Per farlo, è bene innanzitutto conoscere le più frequenti modalità di guasto, le possibili cause e anche i rimedi più efficaci.
A qualcuno potrà ancora suonare strano, ma per comprendere a fondo le nostre pompe oleodinamiche è bene considerare, come prima cosa, la qualità dell’olio che le alimenta come pure dei filtri che tale olio puliscono. Il perché è facilmente intuibile: come il sangue scorre nelle vene e nei condotti tutti del corpo umano, così l’olio idraulico alimenta e lubrifica ogni ingranaggio, pompa, cuscinetto o altro componente di un sistema oleodinamico.
Sono macchine costituite da un gran numero di parti e ingranaggi che, per poter funzionare al meglio, necessitano di essere opportunamente assemblati fra loro in fase di produzione e regolarmente revisionati o riparati per preservarne nel tempo la corretta funzionalità.
Soluzioni LOCTITE® per la Manutenzione
Per risolvere o, ancor meglio, prevenire tutti questi problemi è essenziale scegliere i prodotti di manutenzione più efficaci. LOCTITE® è in grado di offrire soluzioni efficaci per la manutenzione di pompe acqua e compressori di tutte le tipologie sopra elencate. Si tratta di una delle storiche applicazioni di LOCTITE®.
All’interno dei compressori, così come nelle pompe, sono presenti diversi componenti cilindrici strutturali che necessitano di essere bloccati in modo permanente. I bloccanti anaerobici LOCTITE® garantiscono un contatto al 100% fra le superfici, ottimizzando il trasferimento della trasmissione meccanica e scongiurando la corrosione da sfregamento.
Le guarnizioni liquide rappresentano la soluzione LOCTITE® per la sigillatura delle flange, sia rigide che flessibili, in alternativa alle guarnizioni solide tradizionali. Questi adesivi anaerobici oppure a base di silicone, una volta reticolati, riempiono le imperfezioni delle superfici; non sono soggetti a rilassamento e consentono di progettare giunti a zero perdite grazie al perfetto accoppiamento tra le parti.
I frenafiletti sono adesivi liquidi monocomponente che riempiono completamente gli spazi tra le filettature. I frenafiletti LOCTITE® reticolano in assenza di aria e in presenza di metallo creando un film sottile tra le parti e garantendo così un serraggio perfetto e durevole nel tempo.
Il sigillante idraulico LOCTITE® sigilla lo spazio presente tra i filetti, eliminando così le perdite. I sigillaraccordi sono di facile smontaggio, privi di contaminazione, ottima resistenza chimica ed elevata resistenza alla temperatura. Il sigillante per pompe acqua è disponibile in filo o in forma di adesivo anaerobico, mentre i prodotti in silicone sono indicati per raccordi in plastica.
Per l’incollaggio di etichette su superfici in ghisa o acciaio, eventualmente immerse costantemente in acqua, occorrono adesivi tenaci, che resistano alla corrosione e alla pelatura. I prodotti ibridi LOCTITE® sono composti da due diverse tecnologie adesive che grazie alla loro combinazione ben si adattano a una varietà di substrati e condizioni di esercizio.
Efficienza Energetica e Sostenibilità
Pompe e compressori sono apparecchiature ad alta intensità energetica: a titolo di esempio, le pompe centrifughe consumano, a seconda del settore, tra il 25 e il 60% dell’energia dei motori elettrici installati in un impianto industriale. Il miglioramento della loro efficienza operativa può contribuire a ridurre significativamente i consumi energetici e di conseguenza le emissioni di CO2. Inoltre, anche le perdite energetiche impattano sul rendimento di una pompa, in particolare le perdite idrauliche causate dall’attrito del fluido sulle pareti interne delle stesse.
I rivestimenti protettivi LOCTITE® offrono una soluzione efficace per mitigare le perdite idrauliche creando una superficie liscia e a bassa energia superficiale che aiuta a ridurre l’attrito del fluido, consentendo così di raggiungere una maggiore efficienza. Proteggono inoltre le pompe dall’usura, dall’abrasione, dall’erosione, dagli attacchi chimici, dalla cavitazione e dalla corrosione, aumentandone la durata nel tempo. Possono essere applicati non solo alle pompe che necessitano di riparazioni, ma anche alle nuove apparecchiature e a quelle che funzionano regolarmente.
Vantaggi dei Rivestimenti LOCTITE®
Grazie ai rivestimenti LOCTITE®, è possibile ottenere un aumento dell’efficienza del 6-25% sulle pompe usate, a seconda delle condizioni della pompa, e del 3-7% sulle pompe nuove.
Pompe e compressori sono apparecchi di uso comune in ambito industriale ma con un rilevante impatto in termini di costi energetici e impatto ambientale. Per questo LOCTITE® si impegna attivamente per migliorare le prestazioni delle apparecchiature idrauliche, aumentando l’efficienza dei processi, nonché la loro sicurezza e sostenibilità.
Pompe Volumetriche Rotative ad Ingranaggi Esterni
La famiglia delle pompe volumetriche sono impiegate in vari campi dell’industria. Quelle che in genere troviamo nella maggioranza dei circuiti oleodinamici sono divise in due grandi tipologie: pompe rotative e pompe a pistoni alternativi. Le pompe rotative basano il loro funzionamento grazie al passaggio di un fluido attraverso un meato o gioco, cioè una millimetrica o micrometrica intercapedine, che separa le superfici di due corpi in movimento relativo, riempita di lubrificante che ne evita lo sfregamento. Esso viene realizzato meccanicamente attraverso l’uso di coppie di ingranaggi o di viti oppure sfruttando gli spazi generati da palette mobili.
In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni.
A seguito della rotazione, si rendono liberi i vani di dentatura: la conseguente depressione che viene generata e l’azione della pressione atmosferica, fanno in modo che il fluido affluisca nella camera di aspirazione E. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita P, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale (rasamento sui fianchi) tra ingranaggi (5) e gli organi di tenuta, le ralle (6). Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite i dischi (7), i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi.
Come si sottolineato all’inizio di questo articolo, la pompa costituisce il cuore di ogni impianto oleodinamico, per cui è fondamentale conoscerne le modalità di guasto, le possibili cause ed i rimedi più efficaci.
Parametri Fondamentali
Un ulteriore parametro fondamentale, indicatore dello stato di salute della pompa, è il Rendimento: esso viene considerato normale se pari a 95% o comunque superiore a 90%.
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