Le pompe centrifughe sono pompe nella quale il movimento del fluido è indotto da un momento impartitegli da organi meccanici rotanti (comunemente detti “giranti”).
I principali componenti costitutivi di una pompa centrifuga sono:
- Parte mobile, detta girante, che trasferisce l’energia
- Corpo pompa, la voluta che incanala il flusso prima in aspirazione e poi in mandata
- Albero, su cui viene fissata la girante, solitamente collegato al motore
- Motore, che può essere elettrico o a combustione interna
Esistono ovviamente diverse tipologie di pompa centrifuga, come le pompe magnetiche in cui il moto alla girante è trasferito dalla forza magnetica e non da un albero rotante.
CLASSIFICAZIONE ED INSTALLAZIONE
A seconda di come è posizionato l’albero e il motore si distinguono:
- Pompe centrifughe orizzontali, solitamente esterne alle cisterne
- Pompe centrifughe verticali, parzialmente immerse nel liquido
Le pompe orizzontali possono poi essere distinte in:
- Pompe sopra battente, nelle quali la distanza tra pompa e pelo libero del fluido in aspirazione risulta essere positiva, prone a rischi di cavitazione
- Pompe sotto battente, nelle quali la distanza tra pompa e pelo libero del fluido in aspirazione risulta essere negativa, dove fenomeni di cavitazione sono più rari a manifestarsi
POMPA CENTRIFUGA: FUNZIONAMENTO
La pompa centrifuga, per il suo funzionamento, sfrutta l’effetto centrifugo della girante per movimentare il fluido, trasformando l’energia meccanica (proveniente da un motore che nella maggior parte dei casi è elettrico), prima in energia cinetica e successivamente in energia di pressione.
Il movimento della girante determina una depressione nel tubo di aspirazione e il fluido, spinto dalla pressione atmosferica, percorre il tubo ed entra nella pompa. La girante, dopo aver risucchiato il liquido, lo proietta nella periferia del corpo pompa, mediante la forza centrifuga prodotta dalla velocità della girante.
I principali tipi di girante per pompa centrifuga sono:
- Aperta, quando il fluido risulta essere più sporco
- Chiusa, quando si predilige l’efficienza a scapito della versatilità
La girante per pompa centrifuga è dotata di una serie di palette curve che formano dei canali a sezione crescente dal centro verso la periferia. Il fluido esce dalla girante con velocità Vt, pertanto ancora dotato di energia cinetica, ed entra nella voluta.
Anche il corpo della pompa centrifuga, o voluta, è costruito a sezione crescente in modo che la rimanente aliquota di energia cinetica si trasforma in energia di pressione, incrementando così la prevalenza.
IL RENDIMENTO DI UNA POMPA CENTRIFUGA
Le caratteristiche di una pompa centrifuga vengono descritte dalla curva caratteristica in cui viene riportato l’andamento della prevalenza fornita dalla pompa in relazione alla portata che essa è in grado di fornire.
Queste variano a seconda della dimensione della girante.
Nella pratica vengono poi fornite le curve del NPSH e della potenza assorbita, sempre in funzione della portata, e talvolta anche il rendimento.
COME SCEGLIERE UNA POMPA CENTRIFUGA SULLA BASE DELLE ESIGENZE?
Nella costruzione di impianti, nella realizzazione di cicli produttivi, nelle operazioni di trasferimento di fluidi e via dicendo, è necessario sapere scegliere correttamente la tipologia e la dimensione di una pompa.
In questo ambito vengono a scontrarsi diversi fattori che devono essere attentamente valutati.
IL DIMENSIONAMENTO DI UNA POMPA CENTRIFUGA
Perché è importante dimensionare correttamente una pompa? Il dimensionamento corretto di una pompa centrifuga è importante per due motivi:
- Garantire, in primis, il giusto apporto di fluido desiderato durante il normale ciclo di utilizzo
- Stimare i costi che derivano dall’acquisto e dall’utilizzo, chiamati rispettivamente Costi di progetto e Costi di esercizio
Nella pratica, si cerca quindi di evitare un sovradimensionamento, in modo da ridurre al minimo i costi di esercizio.
QUALI SONO I PARAMETRI PER INDIVIDUARE LA POMPA PIÙ IDONEA?
Trascurando in un primo momento il discorso dei costi, la scelta di una pompa deve essere fatta basandosi sulle caratteristiche dell’impianto che si desidera ottenere.
- Quantità e prevalenza, ovvero, qual è la portata volumetrica (m^3/h) o massica (kg/h) che deve essere raggiunta e quale prevalenza deve essere vinta. Nel calcolo della prevalenza di una pompa è necessario tenere in conto diversi elementi: le perdite dovute al normale scorrimento del fluido lungo la tubazione (perdite distribuite); le perdite dovute ad elementi impiantistici presenti lungo la linea (perdite concentrate), come possono essere valvole, curve a gomito, valvole di non ritorno, giunzioni; infine deve essere considerato anche il dislivello da superare per spostare il fluido da un punto A ad un punto B (altezza geodetica).
- Caratteristiche del fluido. Anche il fluido riveste un ruolo fondamentale nella scelta. La temperatura a cui si trova, la densità, la viscosità, la natura stessa del fluido e la presenza o meno di particelle presenti in esso. La temperatura e la natura del fluido influiranno sulla scelta dei materiali che costituiscono la pompa. Densità e viscosità, parametri importanti da considerare rispettivamente per la scelta della potenza del motore e tipologia e dimensione della girante (aperta o chiusa e diametro esterno), senza trascurare il loro contributo al calcolo delle perdite lungo la tubazione. La presenza di particelle per decidere la tipologia di pompa, con tenuta meccanica (labbro, soffietto,…) oppure una pompa a trascinamento magnetico.
- Posizionamento. La scelta di una pompa ad asse verticale o orizzontale, in dipendenza della sua posizione all’interno dell’impianto. Le pompe centrifughe sono strumenti molto efficienti. Tuttavia, i loro requisiti di funzionamento non le rendono universali. In molti casi, entrano favorevolmente in gioco le pompe volumetriche.
Le pompe centrifughe Debem possono essere utilizzate solo come pompa sotto battente.
