Calcolo della Portata di una Pompa Idraulica: Guida Dettagliata
Molti utenti si chiedono se esista un modo pratico per capire se una pompa è migliore di un'altra, con la speranza di evitare di coinvolgere un idraulico e risparmiare denaro. Solo un esperto di termoidraulica può valutare la validità di un'elettropompa e consigliare il prodotto più adatto per il tuo impianto idraulico.
Comprendere le Caratteristiche Fondamentali di una Pompa
Per avere informazioni più dettagliate sulla pompa che stai per acquistare, è necessario imparare a leggere la curva di rendimento, facilmente riconoscibile sulla tabella di assorbimento. Si tratta di un grafico che spiega la portata, la prevalenza e l'assorbimento di una pompa idraulica. Se la curva di rendimento indica che la pompa supera i valori di portata, prevalenza o assorbimento, potrebbe essere sottodimensionata e quindi inadatta al tuo scopo.
Portata (Q)
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 (m³/s), ma si usano anche litri al secondo (l/s) e metri cubi all'ora (m³/h).
Prevalenza (H)
La prevalenza di una pompa indica la pressione che l'elettropompa è in grado di fornire all'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 atmosfere per pompare l'acqua fino a 30 metri di altezza. La pressione è data dalla prevalenza della pompa, che indica il dislivello massimo raggiungibile dall'acqua tra pescante e uscita. Se è necessaria una prevalenza di 30 metri, è consigliabile cercare un prodotto con una curva di prestazione con prevalenza di almeno 40 metri.
Potenza
I cavalli (HP) rappresentano un valore per stimare la potenza di una pompa. La stessa potenza può essere espressa in kilowatt (KW). La potenza è calcolata come il prodotto della pressione per la quantità d'acqua pompata e varia in funzione del lavoro svolto dalla pompa.
Curva Caratteristica della Pompa
Il legame tra portata Q e prevalenza totale H, a numero di giri costante, è rappresentato dalla curva caratteristica della pompa. Questa curva mostra le variazioni della prevalenza H in funzione della portata Q e viene tracciata sperimentalmente riportando la prevalenza H sull'asse delle ordinate e la portata Q sull'asse delle ascisse in un sistema di assi cartesiani ortogonali.
Rendimento (η)
Un'altra grandezza importante è il rendimento η di una pompa, ovvero il rapporto tra la potenza utile (Wu) e la potenza assorbita (W): η = Wu/W. La curva dei rendimenti ha un andamento prima ascendente e poi discendente.
Spesso si hanno a disposizione altri dati per il calcolo della prevalenza, riferiti alle caratteristiche della pompa: la potenza assorbita e il 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. Il rendimento η della pompa e la potenza assorbita sono ricavabili dalle curve caratteristiche.
Esempio: 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.
Fattori che Influenzano il Funzionamento della Pompa
Le pompe devono funzionare all'interno della curva di lavoro, riportata nelle caratteristiche tecniche dal costruttore. In caso contrario, gli assorbimenti potrebbero essere fuori targa o verificarsi fenomeni di cavitazione. Per questo motivo, sulla mandata della pompa deve essere sempre presente una saracinesca per regolare il flusso. La cavitazione si verifica quando l'altezza di aspirazione è eccessiva o si utilizzano tubazioni d'aspirazione con diametro troppo piccolo. Il sintomo principale è dato dalle violente vibrazioni generate dalla pompa, che si ripercuotono sulle tubazioni.
Calcolo della Portata Volumetrica
Calcolare la portata volumetrica dei fluidi è di fondamentale importanza in molti settori industriali. La misurazione della portata volumetrica è essenziale per garantire un funzionamento efficiente e sicuro dei sistemi, ottimizzare la produzione, controllare la qualità dei prodotti, prevenire perdite o sovrapressioni e garantire una distribuzione adeguata dei fluidi.
Tipi di Misuratori di Portata
- Misuratori a turbina: Adatti per processi a portata elevata, operano anche a temperature e pressioni elevate.
- Misuratori di portata a vortice: Sfruttano i vortici creati dal flusso, adatti per liquidi e gas.
- Misuratori ad ultrasuoni: Adatti per liquidi e gas, gestiscono temperature e pressioni elevate.
- Misuratori di portata elettromagnetici: Adatti per liquidi con conducibilità elettrica, resistenti e con poca manutenzione.
- Misuratori di portata in massa: Misurano la quantità di massa di un fluido, adatti per gas e liquidi.
Potenza della Pompa
La potenza di una pompa rappresenta l’energia impartita al fluido pompato per aumentarne la velocità e la pressione. Tutte le pompe idrauliche consumano energia per spostare e aumentare la pressione di un fluido. La potenza richiesta dipende da fattori come l’efficienza del motore della pompa, la pressione, la densità, la viscosità e la portata del fluido.
Rendimento della Pompa
Le pompe non trasferiscono tutta l’energia che ricevono a causa di attriti, dissipazioni e turbolenze. L’energia assorbita dal motore (potenza assorbita) è maggiore di quella effettivamente acquistata dal liquido. Il rapporto tra la potenza utile e la potenza assorbita definisce il rendimento della pompa. Il rendimento totale considera le perdite di carico interne alla macchina e rappresenta la capacità della pompa di trasformare energia meccanica in energia idraulica.
Il rendimento volumetrico quantifica le perdite di volume di fluido dovute ai giochi tra girante della pompa e il relativo corpo.
La potenza della pompa si esprime in watt (W) o kilowatt (kW), dove 1 kW = 1000 W.
Calcolo della Potenza di una Pompa Centrifuga
Effettuare il calcolo della potenza di una pompa centrifuga è semplice. Conoscendo le diverse caratteristiche e applicando le formule è possibile identificare correttamente i valori necessari.