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.
Potenza e Rendimento di una Pompa
La potenza di una pompa, nota anche come potenza assorbita, rappresenta l’energia impartita al fluido pompato per aumentarne la velocità e la pressione. 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 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 totale di una pompa considera le perdite di carico interne alla macchina. 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.
La potenza della pompa che si ottiene è espressa in watt (o in kilowatt, dove 1 kW = 1000 W). I cavalli rappresentano un valore per stimare la potenza di una pompa e vengono espressi con la sigla HP -acronimo di horse power- La stessa potenza d'azione può essere espressa in kilowatt e viende indicata con la sigla KW.
Come Valutare una Pompa: Consigli Pratici
Nella speranza di non coinvolgere un idraulico e risparmiare parecchi euro, sono molti gli utenti che ci chiedono se esiste un modo pratico per capire se una pompa è migliore di un'altra. Chiariamo un concetto semplice: solo un esperto di termoidraulica può capire se un'elettropompa sia valida o no e soprattutto può consigliarvi con cognizione di causa, se un prodotto è indicato per il vostro impianto idraulico.
Un'altra informazione che possiamo dedurre osservando la sigla posta sull'etichetta è il tipo di alimentazione della pompa. Se voleste avere delle informazioni più dettagliate sulla pompa che vi apprestate a comprare dovrete necessariamente imparare a leggere la curva di rendimento, ben riconoscibile sulla tabella si assorbimento. Si tratta di un grafico molto esplicativo che spiega la portata, la prevalenza e l'assorbimento di una pompa idraulica. Se osservando visivamente la curva di rendimento ci accorgessimo che la pompa superi i valori di portata o prevalenza o assorbimento, potremmo dedurne che sia sottodimensionata e quindi inutile al nostro scopo.
Cos'è la Prevalenza di una Pompa?
La prevalenza di una pompa è una grandezza fisica che esprime la capacità della pompa di sollevare un determinato volume di fluido, espresso solitamente in metri di colonna d’acqua, ad un livello superiore dal punto in cui è posizionata la pompa stessa. In poche parole, possiamo anche definire la prevalenza come l’altezza massima di sollevamento che la pompa riesce a trasmettere al fluido convogliato. L’esempio più chiaro è quello di un tubo verticale che sale direttamente dall’uscita di mandata. Il fluido sarà pompato lungo il tubo a 5 metri dall’uscita di scarico da una pompa con una prevalenza di 5 metri. La prevalenza di una pompa è inversamente correlata con la portata.
La prevalenza di una pompa indica quanta pressione è in grado di far ottenere l'elettropompa all'acqua e quindi in altre parlore il dislivello che è in grado di farle superare. Se supponiamo che ci siano 30 mt di prevalenza significa che la pompa ha necessita di una pressione di esercizio di circa 3 atm in modo da pompar acqua fino a 30 mt di altezza. La pressione è data dalla prevalenza della pompa, il cui significato è il dislivello massimo a cui può far raggiungere l'acqua fra pescante e uscita. Va da se che ci serve una prevalenza di 30 metri, dobbiamo orientativamente cercare un prodotto con una curva di prestazione con prevalenza di almeno 40 metri.
Come anticipato, la prevalenza è effettivamente l’energia che la pompa cede al fluido. Il fluido, scorrendo all’interno di una tubazione, subisce perdite di carico (deducibili in termini di pressione) dovute all’attrito tra il fluido stesso e le pareti della tubazione. Per calcolarle è necessario definire un fattore di attrito, dipendente dalla velocità del fluido.
- Lungo la tubazione di un impianto sono presenti numerosi elementi di costruzione e gestione, come valvole, raccordi, restringimenti, ecc., anch’essi responsabili di perdite di carico.
- Per il calcolo relativo a queste perdite di carico esistono diversi metodi.
L’asse al centro è la corrispondente perdita di carico espressa in metri, relativa all’elemento in questione (es. L’indicatore prevalenza pompa è presente ed è consultabile all’interno delle schede tecniche di tutti i nostri principali prodotti.
Portata e Prevalenza: Curve Caratteristiche
La portata Q è il volume utile di liquido convogliato alla bocca premente della pompa nell’unità di tempo; l’unità di misura della portata è metri cubi al secondo (si usano talvolta anche l/sec e m3/h). L’energia meccanica trasferita per unità di peso del liquido si chiama prevalenza e si indica con la lettera H.
Il legame tra portata Q e la prevalenza totale H, a numero di giri costante, è tipico di ciascuna pompa ed è rappresentato da una curva nel piano cartesiano Q, H che si chiama curva caratteristica della pompa. Tale curva rappresenta quindi le variazioni della prevalenza H in funzione della portata Q e viene tracciata sperimentalmente per punti, a numero di giri costante, riportando in ordinata la prevalenza H ed in ascissa la portata Q in un sistema di assi cartesiani ortogonali.
Un’altra grandezza importante è il rendimento η di una pompa, ovvero il rapporto tra la potenza utile Wu e la potenza assorbita W, cioè η = Wu/W. La curva dei rendimenti ha un andamento dapprima ascendente e poi discendente.
La prevalenza è quindi proporzionale al quadrato della velocità di rotazione della girante ed è indipendente dalla densità del liquido convogliato: quindi, una pompa può convogliare diversi liquidi (aventi la stessa viscosità) alla stessa prevalenza H, indipendentemente dalla loro densità. Spesso, tuttavia, si hanno a disposizione altri dati per il calcolo della prevalenza, riferiti alle caratteristiche della pompa: si tratta della potenza assorbita e del rendimento.
Calcolo della Prevalenza: Esempio Pratico
La potenza P assorbita da una pompa è la potenza meccanica assorbita all’albero della pompa o al giunto ed è espressa in kW o W ed è proporzionale alla velocità di rotazione elevata alla terza potenza. Il rendimento η della pompa e la potenza assorbita sono ricavabili dalle curve caratteristiche esposte in precedenza.
Per esempio poniamo il caso di calcolare la prevalenza di una pompa centrifuga che assorbe 4,5 KW di potenza con rendimento del 70% fornendo una portata d’acqua di 350 dm3/min. In altri casi invece si hanno a disposizione dei dati diversi, relativi per esempio alle perdite di carico, al dislivello e alla differenza di pressione fra due serbatoi.
dove i valori riferiti a 1 e 2 potrebbero essere 2 serbatoi a quote diverse, come esposto in figura.
Funzionamento Ottimale e Prevenzione della Cavitazione
La potenza è calcolata come il prodotto della pressione per la quantità d'acqua pompata e per questa ragione varia in funzione del lavoro svolto dalla pompa. Le pompe devono funzionare all'interno della curva di lavoro, riportata nelle caratteristiche tecniche dal costruttore. Quando questo non accade vi è la possibilità che gli assorbimenti siano fuori targa o, nel caso opposto, che si verifichino fenomeni di cavitazione.
Per questa ragione sulla mandata della pompa deve essere sempre presente una saracinesca che permetta, all'atto del montaggio, di poter strozzare leggermente la mandata, quando si hanno degli assorbimenti siano fuori targa. Si verifica la cavitazione nel caso in cui l'altezza di aspirazione e' troppa e/o si è in presenza di tubazioni d'aspirazione con diametro eccessivamente ridotto. Quando accade, il sintomo principale è dato dalle violente vibrazioni generate dalla pompa, che si ripercuotono sulle tubazioni.
E' opinione diffusa quella che quando aumenta la prevalenza si riduce la portata e che invece all'aumento della prevalenza diminuisce la potenza assorbita dal motore e quindi la portata.
Nel nostro importante ruolo di produttori di pompe idrauliche siamo consapevoli dell’elevato numero di variabili che è necessario prendere in considerazione per scegliere la pompa adatta alle specifiche esigenze applicative.
Ti stai ancora chiedendo come scegliere la pompa sommergibile giusta? Drenaggio, fanghi leggeri o fanghi pesanti.
Strumenti Utili per il Dimensionamento
In pochi passaggi questo configuratore per il dimensionamento della pompa ti aiuterà a confrontare i diversi modelli di pompe sommergibili e a trovare quello adatto alla tua applicazione. Con tre semplici click potrai effettuare il calcolo delle prestazioni della pompa. Questo strumento per il dimensionamento della pompa offre un'ampia panoramica delle caratteristiche del prodotto, delle curve di prestazione e della potenza nominale.
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