Pompa Idraulica: Componenti e Funzionamento
La pompa idraulica è un componente essenziale nei sistemi oleodinamici, responsabile della trasformazione dell’energia meccanica in energia idraulica.
Questo processo avviene attraverso la creazione di un flusso di fluido in pressione, che permette il funzionamento di macchinari e attuatori nei settori industriale, agricolo e delle costruzioni.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Le differenti tipologie di pompe funzionano ognuna secondo le proprie modalità e finalità operative e costruttive, ma, in linea di massima, si possono suddividere in tre categorie: pompe autoadescanti, pompe centrifughe e pompe sommerse. Tutte le pompe presentate hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte pompe volumetriche.
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.
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.
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 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.
Pompe a Pistone
La pompa a pistone fa parte delle nostre tecnologie di alimentazione più potenti. Consente di lavorare anche materiali densi e ad alta viscosità.
La pompa a pistone è preposta all'alimentazione del materiale dal contenitore alla pistola a spruzzo.
A questo proposito viene generata una pressione con la quale il materiale viene erogato ad alta pressione attraverso l’ugello, quindi scomposto, nebulizzato e applicato a spruzzo sulla superficie.
Il principio dell'alimentazione è basato sullo spostamento poiché il pistone spinge il materiale nel tubo dopo che è stato aspirato, ragion per cui la pompa a movimento alternativo può essere ritenuta una pompa volumetrica.
La pompa a pistone è composta da un cilindro dove è alloggiato il pistone stesso.
Essa presenta inoltre un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa a movimento alternativo, e un'uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel tubo.
L'ingresso e l'uscita sono dotati di valvole atte ad assicurare il movimento del materiale in una sola direzione.
Quando il pistone si allontana dall'ingresso, si crea un vuoto, un'aspirazione.
La valvola si apre quindi automaticamente e il materiale viene aspirato nella camera del cilindro.
Quando il pistone viene spinto nella direzione opposta della biella, cioè verso l'uscita, la pressione solleva l'elemento di chiusura della valvola di uscita e il materiale alimentato viene pressurizzato nel tubo.
Dato che con le successive corse del pistone viene aspirato sempre più materiale e infine spinto nel tubo, esso viene alimentato alla pistola a pressione crescente anche all'interno del tubo, quindi scomposto e nebulizzato attraverso l'ugello.
La pompa a pistone non è un maratoneta. Ciò significa: si attiva quando la pressione scende al di sotto di una determinata soglia.
Essa alimenta quindi il materiale riformando la pressione impostata sul dispositivo.
La pompa si arresta al raggiungimento della pressione necessaria.
Spruzzando il materiale la pressione si abbassa di nuovo.
Una pompa a pistone assicura un'elevata aspirazione e un'ottima portata, in particolare per i materiali ad alta viscosità.
La pompa stessa è robusta e resistente, due caratteristiche importanti per la lavorazione di materiali ad alto riempimento.
Le pompe idrauliche a pistone sono in grado di pompare flussi molto elevati ad alte pressioni.
Il loro principio di funzionamento si basa sul movimento alternato dei pistoni.
Con blocco cilindri eccentrico: la rotazione del pistone avviene all’interno di un anello esterno rigido.
Le pompe a pistone e le pompe a palette possono essere a cilindrata fissa o variabile, a seconda del modello.
La pompa a pistone presenta un ampio campo di applicazione. Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile.
L'uso frequente consente inoltre un rapido ammortamento dei costi.
L'applicazione a spruzzo dei materiali garantisce un elevato risparmio di tempo che può essere investito nella realizzazione di altri progetti.
Rispetto agli altri metodi di lavoro, l'impiego della pompa a pistone assicura anche un risparmio di materiale.
Soprattutto con le macchine di tipo più grande, i dispositivi WAGNER dotati di pompa a pistone sono disponibili sia ad azionamento elettrico che a benzina e possono anche essere convertiti da un tipo di azionamento all'altro a garanzia di una flessibilità e operatività totale, anche a prescindere dalla disponibilità di energia elettrica sul cantiere.
Con i dispositivi di tipo più piccolo, oltre che per gli artigiani, la pompa a pistone è adatta anche per gli amanti dei Fai da Te particolarmente attivi nei lavori in casa dove il dispositivo a spruzzo è spesso in uso.
Pompa a Membrana
Il materiale viene in tal caso alimentato attraverso una membrana che, movimentata da un pistone ad azionamento idraulico, aspira il materiale tramite un vuoto che viene quindi pressurizzato nel tubo.
Pompa a Doppia Membrana
La pompa a doppia membrana rappresenta l'evoluzione di questa soluzione. Come si intuisce dal nome stesso, due membrane si muovono simultaneamente aspirando e alimentando il materiale contemporaneamente.
Pompa a Vite
La pompa a vite lavora con lo spostamento del materiale attraverso il tubo e lo statore. Consente anche di lavorare materiali ad alta viscosità.
Turbina
La quarta tecnologia di alimentazione applicata ai dispositivi WAGNER è quella XVLP e HVLP. Essa si affida a una turbina che nebulizza materiali a bassa viscosità tramite una ridotta pressione dell'aria e un elevato volume d'aria.
Pompe Centrifughe
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.
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.
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.
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.
Queste tipologie di pompe sono differenti da quelle centrifughe monogirante, perchè montano sull'asse diverse giranti, separate tra loro da diffusori, ovvero dei propri "raddrizzatori del flusso dell'acqua".
Con la rotazione della girante, queste forze vengono attivate e la pompa può aspirare acqua fino a una profondità di 8 metri.
Pompe Rotative
Le 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.
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.
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.
La pompa a vite lavora con lo spostamento del materiale attraverso il tubo e lo statore. Consente anche di lavorare materiali ad alta viscosità.
Pompe a Ingranaggi
Le pompe a ingranaggi sfruttano il movimento di ingranaggi per pompare il fluido per spostamento.
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.
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 Palette
Le pompe a palette utilizzano palette scorrevoli all’interno di un rotore per creare variazioni di volume che spingono il fluido in pressione.
Sono costituite da un rotore con scanalature radiali, nelle quali sono alloggiate delle palette rettangolari.
Le pompe a pistone e le pompe a palette possono essere a cilindrata fissa o variabile, a seconda del modello.
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.
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.
Ulteriori Elementi e Funzionamenti
Ci sono diversi tipi di pompe come, ad esempio, le pompe sommergibili, quelle per l’irrigazione o quelle per la circolazione dell'acqua calda.
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.
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.
L'elemento essenziale che permette alla pompa di compiere questo sforzo è il motore.
La cilindrata di una pompa corrisponde al volume del fluido pompato, a seconda del modello, dagli ingranaggi, dalle palette o dai i pistoni durante un ciclo completo.
Ogni libretto delle istruzioni presenta un disegno di questo tipo.
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.
La differenza principale del il sistema di funzionamento trifase è che in questo caso non si necessita ne del condensatore, ne tanto meno del collegamento con il neutro.
L'altezza di aspirazione non può, in nessun caso, superare limiti ben precisi.
La massima altezza affinchè una pompa possa lavorare correttamente, detta anche capacità di autodescamento, è di circa 8-9 metri.
Parametri Tecnici Importanti
- 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.
- Rendimento: 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.
- Portata (Qv): Chiamata anche flusso, è espressa in l/min.
Campi di Applicazione
Le pompe idrauliche trovano impiego in molteplici settori, garantendo il funzionamento di impianti e macchinari: nel settore industriale, sono utilizzate in presse idrauliche, macchine utensili e sistemi di automazione per garantire un flusso costante di energia.
Trovano impiego non solo nell’industria, specialmente nelle macchine per la pressofusione e per lo stampaggio a iniezione, ma anche nelle macchine per la costruzione e i lavori pubblici.
Trovano impiego anche nelle macchine da taglio a getto d’acqua. In questo caso il fluido idraulico è acqua e non olio.
Possono essere applicati:Smalti e velature, Colori a dispersione, Vernici a base di latex, Prodotti ignifughi, Materiali per rivestimenti spessi, Vernici a base di polveri di zinco, Ferro micaceo, Stucchi a spruzzo Airless, Trattamenti anticorrosione, Isolamenti per edifici, Materiali bituminosi e di rivestimento simili, Adesivi per tessuti, Sigillanti, Intonaci (se non riempiti) ed altri.
Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile.
La pompa a pistone è concepita, sviluppa e ottimizzata per uso professionale. Essa consente la lavorazione di un ampio spettro di materiali che spazia dai colori agli intonaci, fino agli adesivi, per cui è ovviamente ideale per lavori artigianali e di pittura.
Le nostre pompe a pistone sono disponibili in varie classi di prestazione e modelli.
Funzionamento Generale
Le pompe idrauliche sono disponibili in una vasta gamma di tipologie, ognuna progettata per specifiche esigenze di trasferimento di liquidi.
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.