Per rispondere correttamente alla domanda come scegliere la pompa idraulica, è fondamentale conoscere il principio di funzionamento di questi dispositivi. Le pompe idrauliche trasformano energia meccanica in energia idraulica, generando un flusso di fluido all’interno di un circuito.
Fattori cruciali nella scelta di una pompa idraulica
Quando si valuta una pompa, i principali parametri da considerare sono la portata (litri/minuto), la pressione massima (bar) e il rendimento volumetrico ed energetico. La portata indica la quantità di fluido che la pompa può muovere in un determinato tempo, mentre la pressione rappresenta la forza con cui il fluido viene spinto nel circuito.
Anche l’ambiente operativo ha un impatto rilevante sulla scelta. In contesti industriali gravosi, è consigliabile optare per pompe robuste, resistenti a sollecitazioni meccaniche e termiche, e capaci di operare in modo continuativo senza surriscaldarsi.
La pompa idraulica non è un elemento isolato: deve integrarsi perfettamente con il resto del sistema, inclusi valvole, filtri, attuatori e centraline. La scelta di una pompa performante può incidere notevolmente sull’efficienza globale dell’impianto, contribuendo alla riduzione dei consumi energetici e al prolungamento della vita utile dell’intero sistema.
Caratteristiche del fluido da movimentare
Il tipo di fluido da movimentare ha grande rilevanza nella scelta di una pompa perché le caratteristiche di quest’ultima andranno scelte soprattutto in funzione della viscosità del fluido (ossia dalla resistenza che il fluido oppone al proprio spostamento), della sua temperatura al momento dell’aspirazione e della presenza o assenza di particelle solide nel fluido.
In linea generale, più il fluido è viscoso e più il suo scorrimento nel vostro sistema di pompaggio sarà difficile. La viscosità dei fluidi, tuttavia, varia anche a seconda delle condizioni operative.
Tipi di fluidi e loro influenza sulla scelta della pompa
Nel primo gruppo troviamo i fluidi come l’acqua, l’olio e l’alcol, che si spostano più o meno alla stessa maniera, indipendentemente dalla velocità o dal livello di agitazione. Questo tipo di applicazioni non condiziona in pressoché alcun modo la vostra scelta.
Nel secondo gruppo si trovano invece alcuni prodotti alimentari, come il burro o la panna, la cui viscosità aumenta in base all’agitazione; le pompe centrifughe standard, ad esempio, non sono adatte per il pompaggio di questo genere di fluidi.
Il terzo gruppo comprende i fluidi che scorrono solo dopo aver superato una certa soglia di viscosità. Superata questa soglia, la viscosità diminuisce con l’agitazione.
In primo luogo, al fine di evitare fenomeni di corrosione e l’eventuale usura prematura che potrebbero derivarne, dovrete considerare il tipo di fluido che desiderate movimentare. Per questa stessa ragione è di fondamentale importanza che conosciate la composizione chimica del fluido in questione, la sua viscosità e l’eventuale presenza in esso di elementi solidi. Un’analisi approfondita delle sue proprietà vi permetterà di scegliere sia la tecnologia ideale per la vostra applicazione che i materiali di costruzione compatibili con il fluido stesso.
Tipologie di pompe idrauliche
Ci sono diversi tipi di pompe come, ad esempio, le pompe sommergibili, quelle per l’irrigazione o quelle per la circolazione dell'acqua calda. Le differenti tipologie di pompe funzionano ognuna secondo le proprie modalità e finalità operative e costruttive, ma, in linea di massima, si possono suddivise in tre categorie: pompe autoadescanti, pompe centrifughe e pompe sommerse.
Pompe autoadescanti
Le pompe autoadescanti possono aspirare, durante l’avvio, l’aria presente nella condotta di aspirazione da una sorgente un pozzo, un laghetto o un fossato. Quando l’aria sarà stata eliminata, la pompa inizierà ad aspirare acqua. E’ importante aver prima riempito il corpo pompa con acqua.
Queste pompe vengono in genere posizionate in luoghi asciutti, ossia fuori dall’acqua. Il motore aziona il corpo della pompa autoadescante, che è dotato di un raccordo di aspirazione e di un raccordo di mandata. Il raccordo di aspirazione consente alla pompa di aspirare l’acqua attraverso un tubo di aspirazione, la cui estremità è posizionata sott’acqua (nota: il tubo di aspirazione posto in acqua deve terminare con una valvola di non ritorno, altrimenti l'acqua aspirata fuoriuscirà dal tubo stesso).
Nel corpo pompa sono posizionate una o più giranti. In pratica, le giranti funzionano come le palette di un rotore che, grazie al movimento, esercitano una determinata forza di aspirazione e di mandata.
Con la rotazione della girante, queste forze vengono attivate e la pompa può aspirare acqua fino a una profondità di 8 metri. Questo tipo di pompa ha una potenza in uscita (mandata) sempre molto più alta e viene indicata come prevalenza o pressione massima.
Di norma, quante più giranti sono presenti tanto maggiore è la pressione che la pompa può esercitare. È possibile però distinguere tra i diversi tipi di pompe in base al numero di giranti.
In termini di prestazioni, le pompe per liquidi multistadio, che possono essere in serie o in parallelo, offrono proprio un servizio “due in uno”: se sono azionate in posizione di volume (parallelo), eguagliano le prestazioni delle pompe monostadio.
Per quanto riguarda la complessità di funzionamento, sulla carta una pompa monostadio è più semplice rispetto a una pompa multistadio, perché l’operatore di quest’ultima deve decidere se posizionare la pompa in parallelo o in serie.
Pompe centrifughe
Solitamente le pompe centrifughe sono le più adatte per i fluidi a bassa viscosità, ossia quelli del primo e secondo gruppo, perché l’azione di pompaggio esercita sul fluido uno sforzo di taglio elevato. Le pompe centrifughe sono dispositivi resistenti che offrono generalmente buone rese.
Questi dispositivi possono pompare volumi elevati a debito costante e, di solito, non sono autoadescanti. Per questo stesso motivo è necessario riempire il circuito in maniera indipendente prima dell’attivazione della pompa.
Pompe sommerse
Le pompe sommerse hanno motori e corpi pompa sigillati, e offrono il vantaggio di non dover mai essere innescate. Se utilizzate in un solo luogo, le pompe sommerse di alta qualità come quelle della gamma PEMOPUMPS possono essere lasciate permanentemente nel sito di applicazione: sono estremamente resistenti e non temono danni causati dall’umidità.
Effettuare riparazioni o sostituzioni può essere più complesso rispetto alle pompe di superficie, perché le pompe sommerse possono trovarsi costantemente immerse in liquidi o fanghi, anche a decine di metri sotto terra, e sigillate all’interno di sistemi di tubazioni.
costo: proprio per contrastare la corrosione, le pompe sommerse devono essere realizzate in materiali particolarmente resistenti (per es. funzionamento: a differenza delle pompe sommerse, le pompe di superficie devono essere adescate, ovvero messe in condizione di aspirare il fluido.
Pompa sommersa o pompa di superficie?
La scelta tra una pompa sommersa e una pompa di superficie dipende principalmente dall’altezza di aspirazione. Se il fluido da aspirare si trova ad una profondità superiore ai 7 metri dovrete ricorrere ad una pompa sommersa: una pompa di superficie, infatti, non sarà in grado di aspirare un fluido a questa profondità.
Le pompe di superficie consentono un accesso agevole e quindi anche una manutenzione più facile. Le condizioni di installazione, tuttavia, possono incidere sulle prestazioni della pompa. Un altro inconveniente di questi dispositivi è che devono essere innescati, laddove le pompe sommerse vengono innescate tramite semplice immersione del corpo nel liquido da pompare. Per quanto riguarda le pompe di superficie, qualora il circuito non possa essere innescato automaticamente, potrete optare per una pompa autoadescante.
Altri tipi di pompe
- Pompe peristaltiche: Le pompe peristaltiche sono autoadescanti. In esse, infatti, l’aspirazione esercitata dal tubo crea un’azione di innesco, che peraltro permette alla pompa di evacuare dei fluidi che contengono aria o eventuali residui gassosi. Allo stesso tempo, però, le pompe peristaltiche sono abbastanza ingombranti rispetto ad altri modelli con portata simile. Le pompe peristaltiche necessitano anche di una manutenzione regolare al fine di prevenire l’usura del tubo che si trova nel corpo della pompa. Tale tubo, tuttavia, è il solo elemento che sarà necessario sostituire e i costi della sua sostituzione sono comunque piuttosto contenuti.
- Pompe a doppia membrana: In linea generale, la doppia membrana permette l’aspirazione e poi la mandata del fluido da trasportare. In generale, questi dispositivi di forte capacità sono ad azionamento pneumatico.
- Pompe ad ingranaggi: Le pompe ad ingranaggi sono caratterizzate da una portata costante e un livello di rumorosità in funzionamento bassissimo. Si tratta di pompe piuttosto affidabili, compatte e di concezione semplice, ragion per cui la loro manutenzione non rischia di essere molto onerosa. Queste pompe trovano impiego nell’industria automotive per garantire la lubrificazione dell’insieme dei componenti del motore. Le pompe ad ingranaggi trovano inoltre largo impiego nelle macchine usate per la trasformazione della materie plastiche, nelle presse automatiche e nelle fonderie.
- Pompe a pistone: Le pompe a pistone possono essere utilizzate per fluidi a bassa viscosità ed esclusivamente per livelli medi di portata, dell’ordine di 80 m³/h. Sul mercato esistono anche pompe a pistone che hanno una maggiore durata di vita (pompe duplex, triplex, ecc.) perché in esse la pressione è distribuita su più pistoni.
Ulteriori considerazioni
Altezza di aspirazione
L’altezza di aspirazione, ossia la distanza tra l’entrata del tubo d’aspirazione e la pompa, che in linea generale non deve superare i 10 metri.
Prevenire la cavitazione
Il fenomeno della cavitazione si verifica quando il liquido pompato è vicino al punto di ebollizione, ossia quando è sul punto di trasformarsi in gas. La cavitazione è provocata dalla formazione di bolle di vapore che implodono, generando un rumore che può essere fastidioso.
Per calcolare tale dimensionamento è necessario calcolare un valore chiamato NPSHa (ossia Net Positive Suction Head disponibile, o altezza di aspirazione netta positiva disponibile), il quale dipende dalla portata, dalla pressione, dalle perdite di carico e dalla mandata. Questi due valori sono espressi in metri e, affinché la pompa sia dimensionata correttamente, dovrete verificare che il valore NPSHa sia superiore a quello NPSHr di almeno 0.5 m.
Pompe elettriche e motopompe
Le pompe più usate sono le pompe elettriche che, come indicato dal loro nome, sono alimentate da un motore elettrico. Le pompe autonome, invece, sono generalmente delle motopompe, il che significa che sono dotate di motore a combustione. A differenza della pompa classica, che ha bisogno di una fonte di energia esterna, la motopompa, generalmente centrifuga, è dotata di un motore a combustione (a diesel o a benzina) che la rende autonoma.
Questo tipo di pompa trova impiego principalmente nell’agricoltura e nelle operazioni di protezione civile, più precisamente nelle operazioni antincendio. Esistono, per finire, anche le pompe manuali, ossia sprovviste di motore.