Funzionamento e Principi delle Pompe Idrauliche

Le elettropompe idrauliche rappresentano una tecnologia fondamentale in molteplici settori industriali e applicazioni quotidiane. Queste pompe trasformano l'energia meccanica in energia fluida, sfruttando principi fisici per generare flussi di liquidi con pressioni diverse.

Principi di Funzionamento

La pompa opera secondo principi fisici ben definiti. Le pompe elettriche utilizzano un motore o una fonte di energia esterna, trasformano l'energia cinetica o meccanica in energia idraulica, creando un flusso di fluido pressurizzato. 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.

Tipi di Pompe e Loro Applicazioni

Ci sono diverse tipologie di pompe, ciascuna progettata per adattarsi a esigenze specifiche di portata, pressione e tipo di fluido.

Pompe idrauliche sommerse: Trovano applicazione nella gestione delle acque reflue e nei sistemi di drenaggio.
Pompe di superficie: Utilizzate per pompare acqua da sorgenti superficiali come pozzi, fiumi, laghi o serbatoi verso i sistemi di distribuzione idrica.
Pompe centrifughe e pompe per aspirazione: Utilizzate per estrarre, trasportare e distribuire acqua potabile dalle fonti di approvvigionamento ai centri urbani e alle comunità rurali.

In agricoltura, le pompe vengono utilizzate per l'irrigazione dei campi, la gestione dei sistemi di drenaggio e il trasporto dei liquami. Esistono elettropompe per acqua di varie tipologie, progettate per soddisfare una vasta gamma di esigenze, sia per uso domestico che professionale, come le pompe industriali per acqua.

Inoltre, le pompe con tecnologia a rotore bagnato, come i circolatori a rotore bagnato, si distinguono come una vera eccellenza nel panorama della tecnologia dedicata alla circolazione dei fluidi negli impianti termoidraulici di riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria.

Caratteristiche Tecniche delle Pompe Volumetriche

Tutte le pompe presentate sono 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 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.

Funzionamento

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 Viti

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.

Pompe a Pistoni Assiali a Blocco Cilindri Inclinato

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 e Sicurezza

Mantenere in efficienza la pompa d'acqua non è solo una questione di durata, ma anche di sicurezza. Una corretta manutenzione previene malfunzionamenti che potrebbero avere ripercussioni non solo sull'apparecchio in sé ma anche sull'ambiente circostante.

Consigli Pratici per la Manutenzione

Effettua regolarmente controlli visivi per rilevare eventuali perdite o danni alla struttura.
Assicurati che le guarnizioni e le parti meccaniche siano sempre in buono stato per evitare dispersioni d'acqua o peggio, inquinamento.
Pulisci il filtro dell'elettropompa per mantenere l'efficienza dell'apparecchio e assicurare una portata costante d'acqua senza sovraccarichi.
Lubrifica le parti mobili seguendo le indicazioni del produttore.
Proteggi la pompa dagli agenti atmosferici, soprattutto se installata all'esterno.

Installazione e Spurgo dell'Aria

Ogni pompa che andrà installata dovrà essere completamente piena di acqua e non contenere alcun minima particella d'aria, affinchè la possa trasferire energia all'acqua. La spurgo dell’aria avviene di solito al primo avviamento e la pompa deve essere in marcia. In questo caso il livello dell'acqua nel serbatoio si trova ad un'altezza superiore rispetto alla pompa. L'acqua riempie la pompa cadendo dall'alto, spinta dal suo stesso peso dal serbatoio di raccolta.

Il funzionamento dello spurgo è più complicato quando la pompa dovrà compiere un'aspirazione da un pozzo, cisterna o serbatoio che e’ posto al di sotto della pompa stessa. In questo caso la tubazione necessaria per l'aspirazione dovrà disporre di una valvola di non ritorno immersa nel serbatoio. In concreto, le valvole di non risalita, saranno montate all'estremità del tubo di aspirazione e in corrispondenza di un filtro, costituito da una rete metallica, che blocchi l'aspirazione dello sporco, rimasto sul fondo del deposito dell'acqua. La massima altezza affinchè una pompa possa lavorare correttamente, detta anche capacità di autodescamento, è di circa 8-9 metri.

Considerazioni sull'Elettricità e Presscontrol

Un aspetto da considerare nel momento in cui si volesse comprare un'elettropompa è che una per prelevare l'acqua e spostarla dovrà essere necessariamente collegata all'elettricità. Questo significa avere una pompa idraulica sempre attiva, indipendentemente dal fatto che avvenga o meno un consumo di acqua. Il funzionamento di un presscontrol dipenderà dalla pressione massima della pompa. Questo particolare strumento dovrà sempre tener conto della potenza della pompa elettrica. Sarà indispensabile fare sempre riferimento ai dati tecnici riportati sulla confezione del presscontrol, dove è indicato certamente la potenza massima di corrente che potrà tollerare. Come dicevamo sopra, il compito di un presscontroll potrà anche essere svolto da un pressostato.

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