Guida alla scelta della pompa idraulica

Nel mondo dell’ingegneria e della meccanica dei fluidi, la classificazione delle pompe è essenziale per comprendere quale tipo di pompa utilizzare in base al fluido da trattare, al sistema da alimentare o alla configurazione dell’impianto. Questa guida ha lo scopo di offrirvi una visione d’insieme dei principali tipi di pompe e di alcune delle loro applicazioni.

Caratteristiche del fluido da movimentare

Il tipo di fluido da movimentare ha grande rilevanza nella scelta di una pompa perché le caratteristiche di quest’ultima andranno scelte soprattutto in funzione della viscosità del fluido (ossia dalla resistenza che il fluido oppone al proprio spostamento), della sua temperatura al momento dell’aspirazione e della presenza o assenza di particelle solide nel fluido. Un’analisi approfondita delle sue proprietà vi permetterà di scegliere sia la tecnologia ideale per la vostra applicazione che i materiali di costruzione compatibili con il fluido stesso.

In linea generale, più il fluido è viscoso e più il suo scorrimento nel vostro sistema di pompaggio sarà difficile. La viscosità dei fluidi, tuttavia, varia anche a seconda delle condizioni operative.

Nel primo gruppo troviamo i fluidi come l’acqua, l’olio e l’alcol, che si spostano più o meno alla stessa maniera, indipendentemente dalla velocità o dal livello di agitazione. Questo tipo di applicazioni non condiziona in pressoché alcun modo la vostra scelta.

Nel secondo gruppo si trovano invece alcuni prodotti alimentari, come il burro o la panna, la cui viscosità aumenta in base all’agitazione; le pompe centrifughe standard, ad esempio, non sono adatte per il pompaggio di questo genere di fluidi.

Il terzo gruppo comprende i fluidi che scorrono solo dopo aver superato una certa soglia di viscosità. Superata questa soglia, la viscosità diminuisce con l’agitazione.

In primo luogo, al fine di evitare fenomeni di corrosione e l’eventuale usura prematura che potrebbero derivarne, dovrete considerare il tipo di fluido che desiderate movimentare. Per questa stessa ragione è di fondamentale importanza che conosciate la composizione chimica del fluido in questione, la sua viscosità e l’eventuale presenza in esso di elementi solidi.

Tipologie di pompe

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 Centrifughe

Solitamente le pompe centrifughe sono le più adatte per i fluidi a bassa viscosità, ossia quelli del primo e secondo gruppo, perché l’azione di pompaggio esercita sul fluido uno sforzo di taglio elevato. Le pompe centrifughe sono dispositivi resistenti che offrono generalmente buone rese. Questi dispositivi possono pompare volumi elevati a debito costante e, di solito, non sono autoadescanti.

Per questo stesso motivo è necessario riempire il circuito in maniera indipendente prima dell’attivazione della pompa. Le pompe centrifughe utilizzano una girante rotante per generare forza centrifuga e spingere il liquido verso l’uscita.

Pompe Peristaltiche

Questo tipo di pompe consente di realizzare un dosaggio preciso del fluido. Le pompe peristaltiche sono autoadescanti. In esse, infatti, l’aspirazione esercitata dal tubo crea un’azione di innesco, che peraltro permette alla pompa di evacuare dei fluidi che contengono aria o eventuali residui gassosi.

Allo stesso tempo, però, le pompe peristaltiche sono abbastanza ingombranti rispetto ad altri modelli con portata simile. Le pompe peristaltiche necessitano anche di una manutenzione regolare al fine di prevenire l’usura del tubo che si trova nel corpo della pompa. Tale tubo, tuttavia, è il solo elemento che sarà necessario sostituire e i costi della sua sostituzione sono comunque piuttosto contenuti.

Pompe a Doppia Membrana

In linea generale, la doppia membrana permette l’aspirazione e poi la mandata del fluido da trasportare. In generale, questi dispositivi di forte capacità sono ad azionamento pneumatico.

Pompe ad Ingranaggi

Le pompe ad ingranaggi sono caratterizzate da una portata costante e un livello di rumorosità in funzionamento bassissimo. Si tratta di pompe piuttosto affidabili, compatte e di concezione semplice, ragion per cui la loro manutenzione non rischia di essere molto onerosa.

Queste pompe trovano impiego nell’industria automotive per garantire la lubrificazione dell’insieme dei componenti del motore. Le pompe a ingranaggi trovano inoltre largo impiego nelle macchine usate per la trasformazione della materie plastiche, nelle presse automatiche e nelle fonderie. 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 a Pistone

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. Le pompe a pistone e le pompe a palette possono essere a cilindrata fissa o variabile, a seconda del modello.

Pompe Sommerse

Le pompe sommerse hanno motori e corpi pompa sigillati, e offrono il vantaggio di non dover mai essere innescate. Se utilizzate in un solo luogo, le pompe sommerse di alta qualità come quelle della gamma PEMOPUMPS possono essere lasciate permanentemente nel sito di applicazione: sono estremamente resistenti e non temono danni causati dall’umidità.

Effettuare riparazioni o sostituzioni può essere più complesso rispetto alle pompe di superficie, perché le pompe sommerse possono trovarsi costantemente immerse in liquidi o fanghi, anche a decine di metri sotto terra, e sigillate all’interno di sistemi di tubazioni.

Le pompe sommergibili vengono inserite direttamente nel pozzo e spingono l’acqua verso l’alto sfruttando un motore elettrico immerso nel liquido. Costo: proprio per contrastare la corrosione, le pompe sommerse devono essere realizzate in materiali particolarmente resistenti (per es.

Pompe di Superficie

Funzionamento: a differenza delle pompe sommerse, le pompe di superficie devono essere adescate, ovvero messe in condizione di aspirare il fluido. La scelta tra una pompa sommersa e una pompa di superficie dipende principalmente dall’altezza di aspirazione.

Se il fluido da aspirare si trova ad una profondità superiore ai 7 metri dovrete ricorrere ad una pompa sommersa: una pompa di superficie, infatti, non sarà in grado di aspirare un fluido a questa profondità. Le pompe di superficie consentono un accesso agevole e quindi anche una manutenzione più facile.

Le condizioni di installazione, tuttavia, possono incidere sulle prestazioni della pompa. Un altro inconveniente di questi dispositivi è che devono essere innescati, laddove le pompe sommerse vengono innescate tramite semplice immersione del corpo nel liquido da pompare. Per quanto riguarda le pompe di superficie, qualora il circuito non possa essere innescato automaticamente, potrete optare per una pompa autoadescante.

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.

Altri tipi di pompe

Le pompe più usate sono le pompe elettriche che, come indicato dal loro nome, sono alimentate da un motore elettrico. A differenza della pompa classica, che ha bisogno di una fonte di energia esterna, la motopompa, generalmente centrifuga, è dotata di un motore a combustione (a diesel o a benzina) che la rende autonoma.

Esistono, per finire, anche le pompe manuali, ossia sprovviste di motore.

Caratteristiche Tecniche

Di seguito sono riportate alcune caratteristiche tecniche importanti da considerare nella scelta di una pompa:

• Portata (Qv): Chiamata anche flusso, è espressa in l/min.
• Cilindrata: Corrisponde al volume del fluido pompato durante un ciclo completo.
• Granulometria: Indica la dimensione massima delle particelle che possono passare attraverso la pompa senza intasarla.
• Potenza: Rappresenta l’energia impartita al fluido pompato per aumentarne la velocità e la pressione, espressa in watt (W) o kilowatt (kW).

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.

Materiali di costruzione

Nel settore chimico-industriale capita spesso di dover movimentare fluidi corrosivi o pericolosi: in tal caso sarà opportuno prestare attenzione alle scelta di ogni elemento dell’impianto, in primis le pompe.

• Polipropilene: Materiale largamente utilizzato nell’impiantistica. Resistente ad acidi, basi, soluzioni saline e composti organici. Non adatto per idrocarburi aromatici e clorurati.
• PVDF (polivinilidenfluoruro): Presenta un’eccezionale resistenza ad acidi, soluzioni saline, idrocarburi alifatici, aromatici e clorurati, agli alcoli e agli alogeni. Non idoneo per basi organiche, soluzioni alcaline, chetoni, esteri ed eteri. Indicato nell’industria dei semiconduttori e con liquidi da preservare da contaminazione.
• Gomma nitrilica (NBR): Elastomero ad alto modulo elastico, buona resistenza ad acidi, basi, alcooli e chetoni. Sconsigliato per idrocarburi, oli e grassi. Materiale base per anelli di tenuta e particolari di usura.
• PTFE (politetrafluoroetilene): Chimicamente inerte fino a 250 °C in presenza di qualsiasi agente chimico, sconsigliato solo per metalli alcalini fusi, per trifluoruro di cloro e fluoro gassoso ad elevate temperature. Può essere ‘caricato’ con materiali quali il vetro o la ceramica o con grafite e carbone.

Come evitare la cavitazione

Il fenomeno della cavitazione si verifica quando il liquido pompato è vicino al punto di ebollizione, ossia quando è sul punto di trasformarsi in gas. La cavitazione è provocata dalla formazione di bolle di vapore che implodono, generando un rumore che può essere fastidioso. Per calcolare tale dimensionamento è necessario calcolare un valore chiamato NPSHa (ossia Net Positive Suction Head disponibile, o altezza di aspirazione netta positiva disponibile), il quale dipende dalla portata, dalla pressione, dalle perdite di carico e dalla mandata. Questi due valori sono espressi in metri e, affinché la pompa sia dimensionata correttamente, dovrete verificare che il valore NPSHa sia superiore a quello NPSHr di almeno 0.5 m.

Applicazioni delle pompe

Le pompe industriali sono progettate per garantire prestazioni elevate, resistenza a condizioni gravose e lunga durata. Vengono utilizzate in settori come chimica, petrolchimica, alimentare, trattamento acque e manifattura. Possono essere centrifughe, volumetriche o a immersione, e devono gestire liquidi di diversa viscosità, pressione e temperatura.

• Applicazioni domestiche: includono il prelievo d’acqua da pozzi per uso sanitario, l’alimentazione della lavatrice, l’irrigazione del giardino o lo svuotamento di locali allagati.
• Agricoltura: servono a mandare acqua a campi coltivati, serre o orti, anche a chilometri di distanza.
• Allevamenti: sono utilizzate per il rifornimento di abbeveratoi, la pulizia dei locali e la gestione dei reflui.
• Antincendio: sono progettate per funzionare in emergenza, spesso con alimentazione alternata o sistemi a doppia pompa. Devono garantire portata e pressione elevata in tempi rapidi, anche con riserva d’acqua.

Installazione e manutenzione

L’installazione di una pompa sommersa richiede la verifica della profondità del pozzo, il corretto dimensionamento del cavo elettrico e della tubazione, e l’inserimento della valvola di ritegno. Per scegliere correttamente la pompa, bisogna considerare la prevalenza totale, data dalla profondità del pozzo sommata alle perdite di carico del sistema. Anche la portata richiesta (in litri/ora) incide sulla scelta del modello, oltre alla pressione necessaria all’uscita.

Una manutenzione regolare include la pulizia dei filtri, il controllo del corretto assorbimento del motore, la verifica delle guarnizioni e della valvola di non ritorno. Le manutenzioni straordinarie riguardano la sostituzione delle parti usurate o la riparazione del motore elettrico.

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