Pompa Idraulica per Scarico: Funzionamento e Tipologie

Le pompe idrauliche sono strumenti fondamentali per il trasferimento efficiente dei liquidi in una vasta gamma di applicazioni. La funzione principale delle pompe idrauliche è quella di movimentare le acque di flusso. L'elemento essenziale che permette alla pompa di compiere questo sforzo è il motore.

Principi di Funzionamento

Il funzionamento di una pompa idraulica dipende dal suo tipo. Tuttavia, il principio di base è quello di generare un flusso di liquido attraverso l'uso di energia meccanica. Le pompe per aspirare acqua sono progettate per creare un vuoto parziale all'interno del corpo della pompa, che a sua volta aspira il liquido da un serbatoio o da una fonte di approvvigionamento. Questo viene fatto creando una differenza di pressione tra la pompa e il punto di aspirazione.

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.

Tipologie di Pompe Idrauliche

Le pompe idrauliche sono disponibili in una vasta gamma di tipologie, ognuna progettata per specifiche esigenze di trasferimento di liquidi. 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 Volumetriche

Le pompe volumetriche sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili. Una prima comparsa delle pompe idrauliche avviene nel terzo secolo A.C. grazie ad Archimede, il quale progettò la pompa nota come Vite di Archimede: questo dispositivo era in grado di spostare grosse quantità di fluido, a basse prevalenze. Nello stesso periodo storico fece la sua comparsa la pompa Noria: si tratta di un meccanismo in grado di sollevare fluidi a più alte prevalenze, fino a 20/30 metri. Il funzionamento è quello tipico di un mulino, dove un corso d’acqua svolge la funzione di fonte di fluido e di energia meccanica. Intorno al 1600 l’invenzione dei primi sistemi biella-manovella permise la creazione delle prime pompe a stantuffo, azionate dalla forza delle braccia. Le pompe alternative (o a stantuffo) sono caratterizzate dal moto rettilineo alternato di un organo mobile, lo stantuffo. Questo esercita una pressione sul fluido trasferendovi energia.

Pompe Rotative

Le pompe rotative basano il loro funzionamento grazie al passaggio di un fluido attraverso un meato o gioco, cioè una millimetrica o micrometrica intercapedine, che separa le superfici di due corpi in movimento relativo, riempita di lubrificante che ne evita lo sfregamento. Esso viene realizzato meccanicamente attraverso l’uso di coppie di ingranaggi o di viti oppure sfruttando gli spazi generati da palette mobili.

Pompe ad Ingranaggi Esterni

In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni. La ruota dentata primaria (2) ruota nel senso indicato dalla freccia (vedi figura 2), trascinando la ruota dentata secondaria (3), in senso di rotazione contrario. A seguito della rotazione, si rendono liberi i vani di dentatura: la conseguente depressione che viene generata e l’azione della pressione atmosferica, fanno in modo che il fluido affluisca nella camera di aspirazione E. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita P, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale (rasamento sui fianchi) tra ingranaggi (5) e gli organi di tenuta, le ralle (6). Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite i dischi (7), i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi.

Le pompe a ingranaggi hanno pochissimi componenti mobili. Sono costituite da due ruote dentate che ingranano l’una nell’altra. Hanno una portata costante e generalmente operano a pressioni comprese tra 50 e 210 bar. Nelle pompe a ingranaggi esterni, solo una delle ruote dentate, la ruota motrice, è collegata alla trasmissione. Esistono pompe a doppio ingranaggio esterno, che consistono in due pompe a ingranaggi azionate dallo stesso albero.

Pompe Centrifughe

La pompa cosiddetta centrifuga possiede un'entrata dell'acqua (definita aspirazione), posizionata in corrispondenza dell'asse centrale dell'elettropompa. L'accensione di un motore elettrico fa muovere alcune pale, dette giranti, che spingono i liquidi pompati dal centro della pompa, verso l'esterno.

Le 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. 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. 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. Sono presenti sul mercato sia pompe ad asse orizzontale che ad asse verticale. Queste ultime possono essere impiegate quando lo spazio disponibile per l’installazione è veramente esiguo, in quanto il motore è posto proprio sopra la pompa.

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. Tali pompe sono a una girante, posseggono una buona prevalenza, ma hanno generalmente un rendimento inferiore rispetto alle normali pompe centrifughe, in considerazione del ricircolo di parte del liquido pompato.

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. Nella zona centrale delle due camere sono presenti rispettivamente una luce di aspirazione ed una luce di mandata. Posteriormente a questa camera esterna è presente una camera in cui ruota una girante aperta di tipo stellare, rotante con un gioco minimo, in modo da assicurare una elevata capacità d’innesco, lavora cioè a sfioramento con il corpo e la culatta della pompa, creando così una depressione che preleva il liquido che, dalla camera di aspirazione, tramite la luce di carico, viene trasferito alla luce di scarico e quindi alla camera di mandata. 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.

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.

Premesso che aumentando l’altezza diminuisce la portata (perché le giranti devono sopportare anche il peso della colonna d’acqua che le sovrasta), anche tra le pompe sommerse esistono diverse varianti che tengono conto del tipo di funzione e della qualità del liquido.

Pompa sommersa acque nere - Esistono versioni adatte all’acqua pulita e altre indicate per l’acqua che contiene impurità.
Pompa sommersa per pozzo - Si tratta di una pompa ad immersione per acque chiare che permette di svuotare l’ambiente nel quale è inserita in maniera praticamente completa (lasciando solo un velo d’acqua di circa 1 mm di altezza). Può inoltre funzionare in modo del tutto automatico grazie all’interruttore flottante.

Per calare in posizione la pompa non si deve assolutamente utilizzare il cavo di alimentazione. L’unico intervento di manutenzione richiesto dalla pompa è la pulizia periodica della griglia che protegge la girante, per eliminare incrostazioni e detriti. La scelta della pompa immersione è guidata innanzitutto dalla situazione a cui dobbiamo fare fronte.

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.

Componenti Essenziali di Sistemi Idraulici

Nei sistemi idraulici, i tubi oleodinamici rappresentano elementi fondamentali, che sono impiegati nel trasporto dell'olio idraulico sotto pressione tra i vari componenti. Essi garantiscono il flusso vitale del fluido che aziona i dispositivi idraulici all’interno di una vasta gamma di macchine ed attrezzature utilizzati in diversi settori industriali e commerciali. I tubi oleodinamici si differenziano fra loro non solo per il materiale con cui vengono realizzati, ma anche per precise caratteristiche tecniche come la pressione, il tipo e la temperatura di fluido che devono gestire, il diametro etc. I tubi oleodinamici si dividono principalmente in tubi oleodinamici flessibili e tubi oleodinamici rigidi ad alta pressione.

Tubi Flessibili

La caratteristica principale dei tubi flessibili trecciati consiste nell’avere uno strato di rinforzo composto da una o più trecce metalliche avvolte intorno al tubo interno. A differenza dei tubi flessibili trecciati, i tubi flessibili spiralati presentano un rinforzo interno realizzato con una o più spirali di filo metallico ad alta resistenza, normalmente realizzato in acciaio ad alta resistenza.

Strati di Rinforzo

Strato di rinforzo: fornisce resistenza alla pressione interna del fluido impedendo così la dilatazione del tubo.
Termoplastica: Offre maggiore resistenza chimica e all'abrasione rispetto alla gomma, con minor peso.
Metallica: Realizzata con fili in acciaio, offre elevata resistenza alla pressione e flessibilità.

I tubi per oleodinamica trovano impiego in svariati settori industriali e applicazioni proprio grazie alla loro flessibilità e adattabilità in vari tipi di contesti. Generalmente la vita media dei tubi oleodinamici può variare da 5 a 10 anni e dipende da una serie di fattori che bisogna tenere in considerazione. I tubi oleodinamici rappresentano dunque un componente essenziale all’interno di moltissimi sistemi idraulici e macchinari, fornendo tutta la potenza necessaria per un funzionamento efficiente e sicuro di varie tipologie di applicazioni.

Manutenzione e Test

In Promatec ci occupiamo, su richiesta del cliente, di una serie di attività e servizi proprio rivolti alla manutenzione e test dei tubi oleodinamici. Lo facciamo attraverso una serie di strumenti e macchinari presenti nel nostro HQ. Uno dei servizi più richiesti è il processo di flussaggio mediante l’ausilio di una Flushing Machine presente nel nostro HQ munita di misuratore di particelle e PLC. Attraverso un banco di collaudo (fino a 1400 bar), eseguiamo inoltre test a scoppio o a determinate pressioni, per valutare la resistenza dei tubi flessibili raccordati e assicurare sempre un prodotto efficiente, performante e sicuro.

Motori Idraulici

I motori idraulici svolgono la funzione inversa delle pompe, cioè convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio. Come per le pompe, anche per i motori esiste una ampia gamma di forme e principi costruttivi. Gran parte delle considerazioni costruttive fatte per le pompe volumetriche possono essere riferite anche ai motori volumetrici corrispondenti.

Pochi tipi di motori sono utilizzabili sia a velocità di rotazione molto basse che a quelle superiori a 1000 RPM. I motori lenti detti anche motori LSHT (Low Speed High Torque) oltre a presentare basse velocità di rotazione presentano coppie elevate e sono ideali per tutte quelle applicazioni nelle quali l’utilizzatore richiede un carico notevole e basse velocità; infatti in questi casi un motore veloce, oltre a lavorare male, richiede ingombri e, quindi, costi molto più elevati.

La versione multicorsa di questi motori presenta, al posto del piatto inclinato, un disco che è disposto perpendicolarmente all’asse di rotazione. 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. Tutte le pompe che qui di seguito verranno presentate, hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte pompe volumetriche.

Parametri Fondamentali

Portata (Qv): chiamata anche flusso, è espressa in l/min.
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.

Il grafico mette in relazione 2 assi che rappresentano da un lato la massima pressione (prevalenza) prodotta dell'elettropompa e dall'altro la lunghezza portata in litri/min. Come è facile intuire, conoscendo un minimo i principi fisici che regolano la pressione dei liquidi, la pompa avrà il massimo della prevalenza e quindi della forza, quando la portata sarà pari a zero.

Come si sottolineato all’inizio di questo articolo, la pompa costituisce il cuore di ogni impianto oleodinamico, per cui è fondamentale conoscerne le modalità di guasto, le possibili cause ed i rimedi più efficaci. Un ulteriore parametro fondamentale, indicatore dello stato di salute della pompa, è il Rendimento: esso viene considerato normale se pari a 95% o comunque superiore a 90%.

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 per Uso Privato: Come Scegliere

Se hai bisogno di una pompa idraulica per spostare l’acqua nell’impianto idraulico di casa o nel tuo giardino, per irrigare un terreno, o per altre applicazioni residenziali, scegliere la pompa giusta è fondamentale per garantire un funzionamento efficiente e senza problemi. Le pompe idrauliche per uso privato sono dispositivi versatili che possono essere impiegati in vari ambiti, come l’irrigazione, il drenaggio o il trasferimento di acqua da un punto a un altro. Ma come scegliere la pompa idraulica più adatta alle tue esigenze?

Una pompa idraulica è un dispositivo progettato per spostare acqua attraverso un sistema di tubazioni grazie alla pressione creata dal movimento meccanico interno della pompa. Questi strumenti sono disponibili in vari modelli, capaci di gestire flussi e pressioni differenti, e sono utilizzati in un ampio ventaglio di applicazioni domestiche e residenziali, come l’irrigazione dei giardini, il drenaggio delle acque piovane o il trasferimento di acqua da un serbatoio all’altro.

Tipi di Pompe per Uso Residenziale

Esistono diversi tipi di pompe idrauliche che si adattano a esigenze residenziali:

Pompe sommerse: Queste pompe sono progettate per essere immerse nell’acqua. Sono ideali per l’utilizzo in pozzi, cisterne o serbatoi interrati.
Pompe di superficie: Le pompe di superficie sono posizionate sopra il livello dell’acqua da spostare.
Pompe centrifughe: Queste pompe sfruttano la forza centrifuga per spingere l’acqua attraverso il sistema. Sono adatte per applicazioni residenziali in cui è necessario un flusso costante di acqua, come per l’irrigazione di giardini o orti.
Pompe a pistone: Le pompe a pistone sono adatte per applicazioni che richiedono un flusso più elevato o una maggiore pressione, come il trasferimento di acqua in sistemi di irrigazione a pressione.

Fattori da Considerare nella Scelta

La scelta della pompa idraulica giusta dipende da diversi fattori legati all’uso specifico e alle condizioni di impiego. La portata è la quantità di acqua che la pompa può spostare in un determinato intervallo di tempo, solitamente espressa in litri al minuto (L/min) o metri cubi all’ora (m³/h). La portata necessaria dipende dalla destinazione d’uso della pompa. Per irrigare un giardino di dimensioni contenute, ad esempio, una pompa con portata bassa (50-100 L/min) può essere sufficiente. Se, invece, serve a gestire un grande impianto di irrigazione o a pompare acqua da un pozzo profondo, sarà necessaria una pompa con portata più alta. La pressione, misurata in bar, è un altro parametro fondamentale. Una pompa con una pressione più alta è necessaria se si desidera alimentare sistemi che richiedono un flusso d’acqua a elevata pressione, come impianti di irrigazione a goccia o sistemi di spruzzatori. Le pompe centrifughe, ad esempio, sono generalmente adatte a pressioni medie, mentre le pompe a pistone sono indicate per applicazioni ad alta pressione.

Nel caso delle pompe sommerse, è fondamentale considerare la profondità del pozzo o della cisterna in cui sarà installata la pompa. Le pompe hanno una capacità di sollevamento che indica l’altezza massima a cui l’acqua può essere spinta, e deve essere compatibile con la profondità del punto di prelievo. Per le pompe di superficie, la distanza tra la pompa e la fonte d’acqua (ad esempio un pozzo o una cisterna) influisce sulla capacità di aspirazione. Se la pompa è posizionata troppo lontana o troppo in alto rispetto al livello dell’acqua, potrebbe non essere in grado di aspirare l’acqua correttamente.

Il tipo di acqua che deve essere spostata influisce sulla scelta della pompa. Per trasferire acqua limpida, una pompa standard sarà sufficiente. Per spostare acque sporche o con presenza di particelle solide, invece, bisognerà optare per una pompa progettata per gestire questi tipi di liquidi, come una pompa per acque luride o una pompa autoadescante, che può aspirare e pompare anche acqua con impurità. Le pompe per uso residenziale devono essere facili da installare e manutenere. Le pompe sommerse richiedono una preparazione più accurata per l’installazione, mentre le pompe di superficie sono generalmente più semplici da posizionare. Considera anche la manutenzione periodica: una pompa che richiede poca manutenzione è un’ottima scelta per evitare interventi frequenti. Il consumo energetico è un fattore da non sottovalutare, soprattutto se la pompa viene utilizzata per periodi prolungati. Le pompe idrauliche commerciali per uso privato variano nell’efficienza energetica, e scegliere una pompa con un buon rendimento può aiutarti a ridurre i costi in bolletta. Le pompe a motore elettrico sono generalmente le più efficienti per uso domestico, ma anche le pompe a motore a benzina o diesel possono essere utilizzate per applicazioni dove l’alimentazione elettrica non è disponibile.

Esempi di Utilizzo

Irrigazione del giardino: Se devi irrigare un giardino di dimensioni medie o piccole, una pompa centrifuga di superficie con una portata di circa 50-100 L/min sarà sufficiente.

Scegliere la pompa idraulica giusta per uso privato dipende da vari fattori, tra cui la portata, la pressione, la profondità del punto di prelievo e il tipo di acqua che devi spostare. È importante valutare attentamente le tue esigenze specifiche e scegliere una pompa che garantisca efficienza, facilità di installazione e costi di gestione contenuti. Con la giusta pompa, potrai garantire un flusso d’acqua regolare e soddisfare le tue necessità di irrigazione, drenaggio o trasferimento di acqua in modo efficace.

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