Formula Potenza Pompa Idraulica: Una Spiegazione Dettagliata
Molti utenti cercano un modo pratico per capire se una pompa è migliore di un'altra, sperando di evitare l'intervento di un idraulico e risparmiare denaro. Tuttavia, è importante chiarire che solo un esperto di termoidraulica può valutare con competenza un'elettropompa e consigliare il prodotto più adatto per il tuo impianto idraulico.
I cavalli (HP) rappresentano un valore per stimare la potenza di una pompa. La stessa potenza può essere espressa in kilowatt (KW). Un'altra informazione utile è il tipo di alimentazione della pompa, indicato sull'etichetta.
Come Leggere la Curva di Rendimento di una Pompa
Per ottenere informazioni più dettagliate, è fondamentale saper leggere la curva di rendimento, facilmente riconoscibile sulla tabella di assorbimento. Questo grafico mostra la portata, la prevalenza e l'assorbimento di una pompa idraulica. Se la pompa supera i valori di portata, prevalenza o assorbimento indicati sulla curva, potrebbe essere sottodimensionata e quindi inadatta allo scopo.
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.
Prevalenza e Pressione
La prevalenza di una pompa indica la pressione che l'elettropompa può esercitare sull'acqua, ovvero il dislivello che può superare. Ad esempio, una prevalenza di 30 metri significa che la pompa necessita di una pressione di esercizio di circa 3 atm per pompare l'acqua fino a 30 metri di altezza. Se ci serve una prevalenza di 30 metri, dobbiamo orientativamente cercare un prodotto con una curva di prestazione con prevalenza di almeno 40 metri.
Portata e Rendimento
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.
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.
Cavitazione: Cosa è e Come Evitarla
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.
Curva Caratteristica delle Prestazioni della Pompa
Una curva caratteristica delle prestazioni della pompa identifica il funzionamento di una pompa in un determinato sistema. È l’impronta digitale della pompa. Questa curva è determinata dai dati effettivi sulle prestazioni della pompa in un laboratorio. Questa curva è un tracciato della capacità di una pompa di generare flusso di fluido (portata) rispetto ad una determinata prevalenza. Ogni pompa, indipendentemente dal produttore, ha una sua curva unica.
La portata è definita come il volume di fluido che viene trasferito dalla pompa. Le unità più comuni per la portata sono in genere galloni al minuto (GPM) o metri cubi all’ora. Le pompe centrifughe non offrono una grande flessibilità nelle variazioni di portata senza influire sull’efficienza della pompa. Quando si specificano i requisiti di portata per una pompa centrifuga, è necessario indicare una gamma di portata. I limiti di portata minima e massima sono molto importanti.
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.
Massima Efficienza
Ogni pompa centrifuga ha quindi 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.
Influenza della Girante e della Velocità
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 velocità della pompa è la velocità di rotazione della pompa determinata dal motore (azionamento) 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.
La prevalenza dinamica totale (TDH) varia inversamente alla portata. Ciò è evidenziato da un getto d’acqua che non si estende molto lontano dal tubo. Tuttavia, quando si posiziona il pollice sopra l’estremità del tubo, la portata diminuisce, ma la pressione sale.
Forze Idrauliche e Funzionamento Ottimale
Le pompe funzionano meglio quando funzionano al loro punto di massima efficienza. A questo punto, le forze idrauliche all’interno della pompa sono equilibrate. Il funzionamento della pompa lontano dal punto di massima efficienza fa sì che le forze idrauliche all’interno dell’involucro diventino sbilanciate. Queste forze sbilanciate possono far piegare o flettere l’albero della pompa.
La curva caratteristica di una pompa centrifuga è una rappresentazione grafica della capacità della pompa di spostare fluidi in relazione al livello di pressione in essere durante le operazioni di funzionamento della pompa stessa.
La curva caratteristica di una pompa centrifuga permette di esprimere in maniera chiara l’idoneità di una specifica pompa per l’utilizzo all’interno di un determinato sistema.
| Parametro | Descrizione | Unità di Misura |
|---|---|---|
| Portata (Q) | Volume di fluido spostato nell'unità di tempo | m³/s, l/s, m³/h |
| Prevalenza (H) | Energia meccanica trasferita per unità di peso del liquido | m |
| Rendimento (η) | Rapporto tra potenza utile e potenza assorbita (η = Wu/W) | % |
| Potenza Assorbita (P) | Potenza meccanica assorbita all'albero della pompa | kW, W |