Rendimento Idraulico Pompa Centrifuga: Definizione e Analisi
Una curva caratteristica delle prestazioni della pompa identifica il funzionamento di una pompa in un determinato sistema. È l’impronta digitale della pompa. Questo articolo definirà la curva caratteristica delle prestazioni della pompa, come viene creata e perché viene utilizzata.
Curva Caratteristica delle Prestazioni della Pompa
Una curva caratteristica delle prestazioni della pompa, o curva della pompa, è determinata dai dati effettivi sulle prestazioni della pompa in un laboratorio. Questa curva è un tracciato della capacità di una pompa di generare flusso di fluido (portata) rispetto ad una determinata prevalenza. Ogni pompa, indipendentemente dal produttore, ha una sua curva unica.
Elementi Chiave di una Curva di Performance
Ogni curva è composta da vari elementi. Nei successivi paragrafi definiremo gli elementi trovati su una curva di performance della pompa e identificheremo i loro usi individuali.
Portata
La portata è definita come il volume di fluido che viene trasferito dalla pompa. Le unità più comuni per la portata sono in genere galloni al minuto (GPM) o metri cubi all’ora. Le pompe centrifughe non offrono una grande flessibilità nelle variazioni di portata senza influire sull’efficienza della pompa. Quando si specificano i requisiti di portata per una pompa centrifuga, è necessario indicare una gamma di portata. I limiti di portata minima e massima sono molto importanti.
Prevalenza
La prevalenza è un termine spesso usato per descrivere l’energia meccanica aggiunta al fluido mediante la forza centrifuga. La prevalenza è un buon termine da usare con le pompe centrifughe perché sono dispositivi energetici costanti. Pertanto, la prevalenza applicata alle pompe centrifughe è comunemente espressa in piedi (o metri) di liquido.
La prevalenza dinamica totale (TDH) di una pompa centrifuga è la differenza tra la prevalenza di mandata e la prevalenza di aspirazione della pompa. La prevalenza dinamica totale (TDH) è la quantità di energia, espressa in piedi o metri, aggiunta al fluido dalla pompa. La prevalenza dinamica totale (TDH) può essere indicata come prevalenza della pompa o prevalenza totale della pompa.
La prevalenza di una pompa indica quanta pressione è in grado di far ottenere l'elettropompa all'acqua e quindi in altre parlore il dislivello che è in grado di farle superare. Se supponiamo che ci siano 30 mt di prevalenza significa che la pompa ha necessita di una pressione di esercizio di circa 3 atm in modo da pompar acqua fino a 30 mt di altezza. La pressione è data dalla prevalenza della pompa, il cui significato è il dislivello massimo a cui può far raggiungere l'acqua fra pescante e uscita. Va da se che ci serve una prevalenza di 30 metri, dobbiamo orientativamente cercare un prodotto con una curva di prestazione con prevalenza di almeno 40 metri.
Relazione tra Portata e Prevalenza
La portata di una pompa centrifuga varia in maniera inversamente proporzionale alla prevalenza. Ciò significa che quando la portata aumenta, la prevalenza diminuisce. La prevalenza dinamica totale (TDH) varia inversamente alla portata. Un esempio di questo fenomeno è il flusso di acqua da un tubo da giardino. Senza impedimenti, l’acqua ha una portata maggiore, ma una prevalenza più bassa (pressione). Ciò è evidenziato da un getto d’acqua che non si estende molto lontano dal tubo. Tuttavia, quando si posiziona il pollice sopra l’estremità del tubo, la portata diminuisce, ma la pressione sale.
Punto di Massima Efficienza (BEP)
Il rendimento è le relazione tra la potenza fornita e la potenza effettivamente utilizzata. Il rendimento di una pompa centrifuga dipende dal punto di lavoro della pompa. Ogni pompa centrifuga ha quindi una determinata portata in cui funziona meglio. Questa è nota come “la portata ideale”. A questa portata ideale, l’efficienza della pompa è al massimo. Questo punto di massima efficienza è chiamato proprio Punto di Massima Efficienza (BEP). Quando si aziona una pompa, si raccomanda di dimensionare la pompa in modo che funzioni il più vicino possibile al BEP.
Ogni pompa centrifuga ha una portata in cui funziona meglio. Questa è nota come “la portata ideale”. A questa portata ideale l’efficienza della pompa è al massimo. Questo punto è chiamato punto di massima efficienza. Le pompe funzionano meglio quando funzionano al loro punto di massima efficienza. A questo punto, le forze idrauliche all’interno della pompa sono equilibrate.
Il funzionamento della pompa lontano dal punto di massima efficienza fa sì che le forze idrauliche all’interno dell’involucro diventino sbilanciate. Queste forze sbilanciate possono far piegare o flettere l’albero della pompa.
Dimensione della Girante
La dimensione della girante influisce sulla prevalenza dinamica totale (TDH), portata, NPSHR, efficienza e requisiti di potenza. Una pompa designata come 40x80-250 indica che la girante più grande che può essere installata in una pompa ha un diametro di 250 mm. È importante controllare sempre il diametro della girante durante la lettura di una curva della pompa. La dimensione effettiva può essere inferiore alle dimensioni della curva della pompa. La stima della dimensione della girante visionando la targhetta della pompa spesso mette in difficoltà perché potrebbe non essere accurata.
Velocità della Pompa
La velocità della pompa è la velocità di rotazione della pompa determinata dal motore (azionamento) e da qualsiasi altro dispositivo di trasmissione di potenza. La velocità della pompa può anche essere modificata elettricamente variando la frequenza di ingresso della potenza dai normali 60 Hz o 50 Hz a qualche altro valore. La velocità della pompa influisce direttamente sui requisiti di portata, prevalenza e potenza. All’aumentare della velocità della pompa, tutti e tre questi parametri aumentano, ma a velocità diverse.
Potenza della Pompa
La potenza di una pompa, nota anche come potenza assorbita, rappresenta l’energia impartita al fluido pompato per aumentarne la velocità e la pressione. Tutte le pompe idrauliche, al fine di spostare e aumentare la pressione di un fluido, consumano energia. La potenza richiesta dalla pompa dipende da una serie di fattori accessori della pompa stessa, tra cui l’efficienza del motore della pompa e la pressione. Ulteriori fattori che influiscono sulla potenza della pompa fanno riferimento alle caratteristiche di densità, viscosità e portata del fluido trasportato.
Le pompe non sono in grado di trasferire tutta l’energia che ricevono; a causa degli attriti, dissipazioni, turbolenze; per cui l’energia assorbita nell’unità di tempo dal motore, chiamata potenza assorbita, sarà maggiore di quella effettivamente acquistata dal liquido. Il rapporto tra la potenza utile e la potenza assorbita definisce il rendimento della pompa.
Rendimento della Pompa
Il rendimento totale di una pompa considera le perdite di carico interne alla macchina. Il rendimento di una pompa può essere definito come il rapporto fra la potenza utile e la potenza assorbita. Nello specifico il rendimento è la capacità della pompa di trasformare energia meccanica in energia idraulica (efficienza), rappresenta la relazione tra la potenza fornita al fluido pompato (potenza idraulica) e la potenza del motore, quest’ultimo deve avere una potenza superiore a quella che si intende applicare al fluido, in modo da sopperire alla dissipazione.
Il rendimento di una pompa idraulica può essere calcolato a seconda della tecnologia di progettazione. Il rendimento volumetrico di una pompa è usato per quantificare le perdite di volume di fluido dovuto ai giochi tra girante della pompa e il relativo corpo.
Tabella dei Parametri Chiave
| Parametro | Descrizione | Unità di Misura |
|---|---|---|
| Portata | Volume di fluido trasferito dalla pompa | GPM, m³/h |
| Prevalenza | Energia meccanica aggiunta al fluido | piedi, metri |
| TDH | Differenza tra prevalenza di mandata e aspirazione | piedi, metri |
| BEP | Punto di massima efficienza della pompa | - |
| Potenza | Energia impartita al fluido | Watt, kW |
| Rendimento | Rapporto tra potenza utile e potenza assorbita | % |
Cavitazione
Si verifica la cavitazione nel caso in cui l'altezza di aspirazione e' troppa e/o si è in presenza di tubazioni d'aspirazione con diametro eccessivamente ridotto. Quando accade, il sintomo principale è dato dalle violente vibrazioni generate dalla pompa, che si ripercuotono sulle tubazioni.