Pompe Idrauliche per Acqua: 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. Dal trattamento dei reflui zootecnici alla lavorazione delle biomasse, sino agli interventi fitosanitari e all’irrigazione, le pompe idrauliche sono fondamentali per un gran numero di operazioni agricole.

Tipologie di Pompe Idrauliche

Esistono diversi tipi di pompe idrauliche, ognuna progettata per specifiche esigenze di trasferimento di liquidi. Ci sono diversi tipi di pompe come, ad esempio, le pompe sommergibili, quelle per l’irrigazione o quelle per la circolazione dell'acqua calda. 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 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.

Pompe Centrifughe

Una pompa centrifuga è infatti composta da un corpo, un albero e un’elica che movimenta il fluido prendendolo dal tubo di aspirazione e inviandolo a quello di mandata. Questo, nella loro forma più semplice. Dal punto di vista progettuale, una pompa centrifuga può essere orizzontale o verticale. Per l’irrigazione si usano quasi esclusivamente le prime, dal momento che il flusso di acqua deve essere pompato in senso orizzontale.

Le caratteristiche della (o delle) giranti dipendono dal materiale movimentato e dall’efficienza ricercata. La girante aperta - né più né meno che un’elica - è meno efficiente di altre soluzioni, ma non si intasa e pertanto è indicata per fluidi abrasivi, molto densi oppure contenenti detriti. La girante semi-aperta, più efficiente della precedente, è adatta per fluidi semi-abrasivi e non eccessivamente densi. La girante chiusa, formata da due dischi e un cilindro, all’interno del quale si trovano le pale dell’elica, è specifica per acqua e gas.

Tuttavia, per l’irrigazione, vista la facilità con cui l’acqua può contenere sabbia, piccoli sassi o fango, si impiegano solitamente giranti aperte o semi-aperte. Il cui numero varia essenzialmente in funzione della pressione e della portata richieste: si va da pompe mono-girante a quelle a tre giranti, per portate maggiori. Le giranti possono essere poste su un albero perpendicolare o parallelo rispetto al flusso del liquido. Nel primo caso si hanno pompe centrifughe radiali, nel secondo assiali.

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.

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 Sommerse

Utilizzate per estrarre acqua da grandi profondità, spesso superiori ai 30-50 metri. Queste pompe vengono inserite direttamente nel pozzo e spingono l’acqua verso l’alto sfruttando un motore elettrico immerso nel liquido.

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 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.

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.

Specifiche Fondamentali per la Scelta

Dire irrigazione non è sufficiente: i metodi per attuarla sono tanti e così variabili da condizionare significativamente le caratteristiche della pompa necessaria per ottenere il miglior rapporto tra efficienza, prestazioni e ottimizzazione dei costi. Le specifiche fondamentali cui guardare sono, riassumendo, tre: pressione, portata e prevalenza.

Pressione: indica la forza con cui l’acqua è spinta fuori dalla pompa e condiziona la distanza a cui si può far giungere il liquido e la capacità di irrigare a pioggia su ampie superfici. Si misura in Bar.
Prevalenza: indica l’altezza a cui si può spingere, in verticale, il fluido pompato. Si misura convenzionalmente in metri ed è direttamente proporzionale alla pressione: più alta è la pressione, più in alto si arriva con la prevalenza.
Portata: è inversamente proporzionale alla prevalenza e rappresenta la quantità di acqua che si può muovere attraverso una pompa. Per questo motivo è misurata in litri al secondo (o al minuto) o in metri cubi/ora.

Un elemento da tenere in considerazione, nella scelta della pompa, è la dimensione delle tubature: con condotte più grandi aumenta la portata della pompa ma si riduce la pressione dell’acqua, per la legge di Poiseuille.

Applicazioni delle Pompe Idrauliche

Le pompe idrauliche trovano impiego in una vasta gamma di settori e applicazioni. Ecco alcuni esempi:

Agricoltura: Irrigazione di campi, serre e orti, distribuzione di reflui, trattamenti fitosanitari.
Industria: Pompaggio di sostanze chimiche, galvanica, torri di abbattimento fumi, settore petrolchimico, sistemi di lubrificazione, attrezzature per l’edilizia.
Domestico: Prelievo d’acqua da pozzi per uso sanitario, alimentazione della lavatrice, irrigazione del giardino, svuotamento di locali allagati.
Zootecnia: Rifornimento di abbeveratoi, pulizia dei locali, gestione dei reflui.
Antincendio: Sistemi di emergenza per garantire portata e pressione elevata in tempi rapidi.

Irrigazione: Un Caso d'Uso Specifico

La campagna di irrigazione è ormai alle porte e le pompe idrauliche sono fondamentali per un gran numero di operazioni agricole. Le forme di irrigazione sono molteplici e variano talvolta da territorio a territorio. Tuttavia, dallo scorrimento alla sub-irrigazione, dall’aspersione alla fertirrigazione di precisione, hanno un elemento in comune: la pompa idraulica.

I sistemi di irrigazione più frequenti sono quelli per aspersione (irrigatori a pioggia o rotoloni) o a goccia (manichetta o microirrigazione), sia superficiali sia interrati, ma si usano pompe anche con pivot e ranger, nell’irrigazione delle serre, nel pescaggio delle acque da fossi o laghetti, talvolta nell’irrigazione per scorrimento.

Un’altra variabile è il sistema di alimentazione, che va dal motore diesel (gruppi-pompa o motopompe), al trattore tramite presa di potenza o anche al motore elettrico. In generale, le maggiori richieste in termini di pressione e prevalenza si hanno con gli impianti a pioggia, mentre l’irrigazione a goccia necessita di ampia portata ma con pressioni modeste.

Manutenzione delle Pompe Idrauliche

Una macchina che deve funzionare 24 ore al giorno richiede una manutenzione molto ridotta. Le pompe centrifughe hanno per l’appunto il pregio della semplicità. A inizio stagione devono essere preparate con un’adeguata pulizia, controllo delle guarnizioni e cambio dell’olio negli ingranaggi. Fatto questo, è sufficiente intervenire con la sostituzione del premistoppa o della tenuta meccanica se si notano trafilamenti dal corpo pompa o perdite di pressione e con la pulizia periodica del girante nel caso si lavori con acqua inquinata da sabbia o alghe.

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