Curva Caratteristica Pompa Idraulica: Definizione e Importanza
La curva caratteristica di una pompa idraulica è una rappresentazione grafica delle prestazioni di una pompa, che ne identifica il funzionamento in un determinato sistema. Essa rappresenta la capacità di una pompa di generare il flusso del fluido (portata) in base alla prevalenza.
Ogni pompa, indipendentemente dal produttore, ha una sua curva unica, determinata dai dati effettivi sulle prestazioni della pompa in laboratorio. La curva caratteristica delle prestazioni della pompa è l’impronta digitale della pompa.
Elementi Chiave della Curva Caratteristica
Ogni curva è composta da vari elementi, tra cui:
- Prevalenza: Indica l’altezza massima di sollevamento che la pompa riesce a trasmettere al fluido convogliato. La prevalenza di una pompa è definita come la differenza di pressione tra l’uscita e l’ingresso della pompa, espressa in unità di altezza (ad esempio in metri). L’unità di misura della prevalenza è rappresentata dal simbolo m.
- Portata: È la quantità di fluido che la pompa è in grado di spostare in un determinato intervallo di tempo, espressa in litri al minuto o in metri cubi all’ora.
- Curva di Rendimento: Permette di valutare l’efficienza del funzionamento di una pompa, rappresentando il rapporto tra potenza utile e potenza assorbita in relazione alla portata volumetrica.
- Curva di Potenza Assorbita: Valuta l’efficienza di una pompa, rappresentando la potenza elettrica impiegata in relazione alla portata.
Il legame tra la portata e la prevalenza, a numero di giri costante, è tipico di ciascuna pompa.
Prevalenza e Portata: Un'Analisi Dettagliata
La prevalenza è un fattore molto importante che determina la capacità della pompa di superare resistenze come curve, valvole e tubazioni. La prevalenza dinamica totale (TDH) di una pompa centrifuga è la differenza tra la prevalenza di mandata e la prevalenza di aspirazione della pompa. La prevalenza dinamica totale (TDH) è la quantità di energia, espressa in piedi o metri, aggiunta al fluido dalla pompa. La prevalenza dinamica totale (TDH) può essere indicata come prevalenza della pompa o prevalenza totale della pompa.
La portata dipende dalle dimensioni della pompa, dalla velocità di rotazione dell’albero della pompa e dalle caratteristiche del fluido pompato, come la densità e la viscosità.
Importanza del Punto di Massima Efficienza (BEP)
Ogni pompa centrifuga ha una determinata portata in cui funziona meglio. Questa è nota come “la portata ideale”. A questa portata ideale, l’efficienza della pompa è al massimo. Questo punto di massima efficienza è chiamato proprio Punto di Massima Efficienza (BEP). Quando si aziona una pompa, si raccomanda di dimensionare la pompa in modo che funzioni il più vicino possibile al BEP.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Esistono diverse tipologie di pompe idrauliche, tra cui:
- 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.
- Pompe Volumetriche: Sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili.
- 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 Centrifughe: Caratteristiche Specifiche
La pompa centrifuga è un elemento meccanico azionato da un motore elettrico, ed ogni curva caratteristica della pompa è riferita ad una precisa rotazione del motore, dipendente, nel caso dei comuni motori asincroni, dalla frequenza di alimentazione e dal numero di poli del motore stesso.
- 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: Le pompe centrifughe, 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.
- Pompe Sommerse: 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 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.
- 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.
Pompe Rotative: Come Funzionano
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.
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.
Influenza della Girante e della Velocità della Pompa
La dimensione della girante influisce sulla prevalenza dinamica totale (TDH), portata, NPSHR, efficienza e requisiti di potenza. È importante controllare sempre il diametro della girante durante la lettura di una curva della pompa. La dimensione effettiva può essere inferiore alle dimensioni della curva della pompa.
La velocità della pompa è la velocità di rotazione della pompa determinata dal motore e da qualsiasi altro dispositivo di trasmissione di potenza. La velocità della pompa influisce direttamente sui requisiti di portata, prevalenza e potenza. All’aumentare della velocità della pompa, tutti e tre questi parametri aumentano, ma a velocità diverse.
Relazione Inversa tra Prevalenza e Portata
La prevalenza dinamica totale (TDH) varia inversamente alla portata. Un esempio di questo fenomeno è il flusso di acqua da un tubo da giardino. Senza impedimenti, l’acqua ha una portata maggiore, ma una prevalenza più bassa (pressione). Tuttavia, quando si posiziona il pollice sopra l’estremità del tubo, la portata diminuisce, ma la pressione sale.