Pompa Centrifuga: tutto quello che c’è da sapere

Le pompe centrifughe sono formate da un involucro esterno chiamato chiocciola e da una girante interna che converte l’energia cinetica in energia di pressione, veicolando il fluido all’interno del proprio involucro dalla bocca di aspirazione a quella di mandata.
Puoi approfondire come sono costruite in questo articolo: Come sono fatte le pompe centrifughe

Tipi di pompe centrifughe

Le pompe centrifughe si suddividono in tre categorie fondamentali:
• Pompe inline (in linea)
• Pompe monoblocco
• Pompe multistadio o multicellulari

Le pompe inline sono quelle che hanno la bocca di aspirazione e la bocca di mandata poste sullo stesso asse.

Le pompe monoblocco, invece, sono caratterizzate dall’aspirazione posta ortogonalmente alla mandata.

Le pompe multistadio servono per conferire una pressione molto elevata e trasferire quasi tutta l’energia cinetica sfruttano l’uso di diverse giranti poste in serie.

La girante delle pompe centrifughe

La girante è uno degli elementi fondamentali che permettono il corretto funzionamento della pompa centrifuga.

Una girante non è altro che un componente meccanico composto da comparti detti palette o pale che catturano l’acqua e impartiscono velocità al fluido che viene raccolto e spinto. La rotazione delle palette porta l’acqua dalla bocca di aspirazione a quella di mandata aumentandone la pressione.

Girante aperta

Nelle giranti aperte le pale che convogliano il flusso sono saldate ad un unico disco. Esse vengono utilizzate quando in un circuito devono circolare fluidi abrasivi o liquidi con all’interno quantità rilevanti di residui solidi.

La girante aperta ha un rendimento più basso rispetto alla girante chiusa, ma è preferibile in casi particolari in cui le impurità potrebbero comprometterne il funzionamento.

La girante chiusa è formata da due dischi tra cui sono poste le pale. Il doppio disco fa diminuire le vibrazioni. Nelle pompe centrifughe le giranti chiuse sono le più utilizzate.

Campi di utilizzo della pompa centrifuga

La pompa centrifuga serve per veicolare all’interno di un impianto fluidi come: acqua, olio, miscele.

Questo tipo di strumenti vengono impiagati sia in campo industriale sia in campo civile.

Le pompe centrifughe vengono selezionate sulla base delle caratteristiche del circuito su cui devono essere inserite.

Vediamo alcuni esempi per capire meglio come e dove vengono usate le pompe centrifughe.

Tipi di pompe e dove possono essere utilizzate.

Se si deve far circolare acqua all’interno di un impianto di riscaldamento, in cui non ho necessità di vincere grosse perdite di carico e quindi non occorre un’elevata pressione, il tipo di pompe da utilizzare è quello inline.

Se invece si deve trasferire, oltre a una buona quantità di portata, una prevalenza maggiore allora userò pompe monoblocco.

Quando la necessità è quella di fornire una pressione molto elevata con una portata ridotta (esempio ugelli spruzzatori), la scelta migliore è la pompa multistadio. Questa tipologia viene spesso impiegata in impianti di nebulizzazione nel settore della produzione di pasta e in tutti quei processi industriali in cui serve una camera con maggiore umidità.

Prevalenza e portata di una pompa centrifuga

La curva caratteristica della pompa è caratterizzata dalla portata in metri cubi ora (o litri al minuto) e dalla prevalenza in metri di colonna d’acqua o in bar (1 bar corrisponde a circa 10 metri di colonna d’acqua).

La prevalenza è la somma delle perdite di pressione che il fluido subisce circolando attraverso un circuito.

La definizione tecnica è la seguente: NPSH, sigla di Net Positive Suction Head, è la prevalenza netta di aspirazione positiva di una pompa, ovvero la differenza tra la pressione in un punto di un generico circuito idraulico e la tensione di vapore del liquido nello stesso punto. Fonte Wikipedia.

Quando devo progettare un circuito devo andare ad intersecare la curva caratteristica dell’impianto con la curva caratteristica della pompa centrifuga per individuare il punto di funzionamento.

Approfondisci la il concetto di prevalenza: Le caratteristiche delle Pompe Centrifughe: Prevalenza
.

Esempio di dimensionamento di un impianto.

La potenza di un impianto termico è data dal prodotto fra la portata del fluido che deve circolare e il Delta T (ovvero la differenza di temperatura tra la mandata e il ritorno).

Ad esempio: se da una caldaia mando ai termosifoni acqua a 70°C, il liquido di ritorno sarà a ad una temperatura inferiore, diciamo 50°C, a causa della dispersione di calore. Il Delta T è di 20°C (70° – 50°).

Se voglio una potenza di 10000 Kcal non faccio altro che dividere questo valore per il Delta T di 20°C e il risultato mi dice che devo far circolare 500 litri ora.

A questo punto per capire quale deve essere la potenza della pompa centrifuga da utilizzare, bisogna valutare le perdite che avvengono nell’impianto. Supponiamo una perdita di 10 metri di colonna d’acqua.

La pompa da scegliere deve avere una curva caratteristica tale da garantire una portata di 500 litri ora di acqua con una pressione di 10 metri di colonna d’acqua.

A cosa serve il calcolo dell’altezza idrostatica.

Il calcolo dell’altezza idrostatica mi dice qual è la prevalenza che deve vincere la pompa per innalzare un fluido da una quota a una più alta.

Un caso tipico è il riempimento di serbatoi collocati a diversi metri di altezza rispetto al punto di prelievo della pompa posto più in basso.

Pompa singola e pompa gemellare.

La pompa singola (o mono girante) è quella che ha un solo corpo, un unico motore e una sola girante.

La pompa gemellare è unicamente inline e ha un singolo corpo, ma ha due giranti e due motori. Questo tipo di pompa viene scelta per ovviare a problemi di malfunzionamento. Infatti, se si dovesse danneggiare il motore che fa funzionare la pompa, è possibile attivare il secondo per riprendere la circolazione.

Prestazioni e rendimento di una pompa centrifuga.

Il rendimento è il rapporto tra la potenza resa dalla pompa e la potenza assorbita dal motore.

La pompa ha punti di rendimenti massimi quando riesce a trasformare la maggior parte dell’energia elettrica fornita dal motore in energia meccanica.

Pompa a rotore immerso.

Nella pompa a rotore immerso l’albero di trasmissione del motore elettrico non è schermato dal liquido. Questa immersione permette la lubrificazione dei cuscinetti e il raffreddamento.

Questa è una struttura tipica nei circolatori, ovvero pompe inline con bassa portata e bassa prevalenza, utilizzati negli impianti di riscaldamento e raffreddamento in ambito civile.

Installazione.

Le differenze essenziali nell’installazione delle pompe centrifughe sono:
Pompa inline può essere montata su una condotta in verticale e in orizzontale
Pompa monoblocco deve essere posta su un basamento

A discriminare queste due varianti nell’installazione sono proprio le forme dei due tipi di pompa. Come detto in precedenza, la pompa inline ha aspirazione e mandata sullo stesso asse, mentre nella monoblocco ingresso e uscita sono a 90°.

Installazione.

Le differenze essenziali nell’installazione delle pompe centrifughe sono:
Pompa inline può essere montata su una condotta in verticale e in orizzontale
Pompa monoblocco deve essere posta su un basamento

A discriminare queste due varianti nell’installazione sono proprio le forme dei due tipi di pompa. Come detto in precedenza, la pompa inline ha aspirazione e mandata sullo stesso asse, mentre nella monoblocco ingresso e uscita sono a 90°.

Problemi più diffusi delle pompe centrifughe.

Uno dei problemi che può insorgere all’interno di una pompa centrifuga è la mancata tenuta. Nel momento in cui la tenuta meccanica non sigilla perfettamente, si ha una fuoriuscita del liquido dal corpo della pompa.

Le soluzioni possono essere: pulire la tenuta meccanica oppure continuare scaricare e caricare il circuito fino a quando le variazioni di pressioni spingono definitivamente la tenuta meccanica nella sua sede.

Un problema meno frequente è quello della cavitazione. Questo spiacevole fenomeno avviene quando la pressione in mandata alla pompa è inferiore al valore NPSH richiesto e si ha la formazione di particelle di acqua che urtano la girante e la erodono.

Come mantenere l’efficienza della pompa centrifuga.

Per continuare ad avere una buona efficienza della pompa centrifuga è necessario cambiare le tenute meccaniche e i cuscinetti dopo un certo numero di ore di funzionamento.

È fondamentale verificare l’assorbimento del motore elettrico. Ad assorbimenti molto alti corrispondono dissipazioni maggiori e usura dei cuscinetti.

Tipicamente la durata di un motore elettrico di una pompa centrifuga si aggira attorno alle 40000 ore.

Alcuni dei principali produttori di pompe centrifughe.

Le aziende più note nel settore della costruzione di pompe sono: KSB, Grundfos, Lowara, Salmson, Pedrollo, Travaini.

Cosa propone Soluzione Impianti.

Su Soluzioneimpianti.it si possono trovare circolatori di ogni tipologia: singoli, gemellari, a rotore immerso e non, a velocità variabile e fissa, adatti ad impianti civili di riscaldamento e condizionamento.

Per quanto riguarda gli impianti industriali sul sito si trova un’ampia gamma di pompe di maggiori produttori e di tutte le tipologie: inline, monoblocco, di pressurizzazione.

 

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