Transcript qui - I.T.I.S.Armellini

SISTEMA DI POMPAGGIO (introduzione)
Si utilizzano le pompe, per il sollevamento
dell’acqua dai pozzi e per inviarla ai
serbatoi o inviarla ad una rete di
distribuzione e comunque per trasferire
l’acqua o altri liquidi da un posto ad un
altro, che non sia a più basso livello del
primo (si chiama Prevalenza Geodetica Hg,
il dislivello fra il punto di presa del liquido
ed il punto di mandata).
Le pompe sono macchine idrauliche operatrici,
le quali assorbendo energia meccanica da
un motore di azionamento, cedono energia
al fluido pompato sotto forma di pressione
statica e dinamica.
Un impianto di pompaggio ha la funzione di
trasformare l'aumento di pressione prodotto
dalla pompa in un liquido in forme d'energia
di natura diversa a seconda del particolare
utilizzo: Energia potenziale gravitazionale
(impianti di sollevamento), energia cinetica
(impianti di iniezione), energia di pressione
Le terminologie comuni di una pompa sono:
M (P) = Portata massica (portata in peso) = massa (peso) di fluido pompato nell’unità di tempo.
Unità di misura= Kg/h o Kg/s
V = portata volumica = volume di liquido pompato nell’unità di tempo.
Unità di misura= m3/h o m3/s
Se «y» è la massa volumica (peso specifico) o densità nel liquido pompato è:
M = V * y (P= V*y)
H = prevalenza (manometrica) = pressione impartita dalla pompa nel liquido.
E’ misurabile con due manometri posti, immediatamente a monte ed immediatamente a valle della pompa. La prevalenza si misura in bar
(Kg/cm2,atm). Nel sistema tecnico è uso corrente misurare la prevalenza di una pompa in «m» H20 (metri di colonna d’acqua ) tenendo
presente che 10 m H20 = 1 Kg/cm2 (atm) = 0,9805 bar.
N = potenza assorbita kW (CV)
n = rendimento = Energia ceduta al liquido nell’unita di tempo / potenza assorbita
Pa = pressione del serbatoio a valle
Pb = Pressione del serbatoio a monte
Hg = prevalenza geodetica
Ha = prevalenza della condotta di aspirazione
Hb = prevalenza nella condotta di mandata
I TIPI DI POMPE PIU’ UTILIZZATI E LE LORO
FUNZIONI
Le pompe più usate sono:
• Le pompe a stantuffo.
• Le pompe centrifughe.
• Le pompe assiali.
•
Le prime sono applicabili per qualunque prevalenza fino a 200/300 bar e per piccole
portate, e convengono specialmente per acque limpide.
Quelle centrifughe, al contrario sono apprlicabili per qualsiasi portata ma solo per
piccole o medie prevalenze fino a 15/20 bar e convengono specialmente per sollevare
grandi volumi d’acqua a piccola altezza; non avendo valvole funzionano bene anche
con acque torbide come nei casi di prosciugamenti, irrigazioni ecc…
Le pompe assiali sono adatte per ancor più elevate portate con minori prevalenze
rispetto alle pompe centrifughe.
POMPE A STANTUFFO
Le pompe a stantuffo sono costituite da un cilindro dotato di una valvola di immissione e di una valvola di
mandata. Entro al cilindro si muove, di moto alternativo, uno stantuffo. Durante la corsa di allontanamento
della testata lo stantuffo aspira, attraverso la valvola di immissione, il liquido, che , nella corsa di ritorno
viene spinto, sempre dallo stantuffo, fuori dal cilindro attraverso la valvola di mandata.
Le pompe a stantuffo possono essere di tipo:
• Aspirante
• Premente
• Aspirante-premente
Siano:
• Ha = altezza della colonna d’aspirazione
• Hp = altezza della colonna premente
• H = Ha + Hp = prevalenza , in m
• D = diametro dello stantuffo, in m
• C = corsa dello stantuffo, in m
• nc = numero dei colpi, o corse doppie, dello stantuffo, a minuto
• n = velocità di rotazione dell’albero giri/min
• v = velocità media dello stantuffo, in m/s
• V = portata della pompa, ossia volume di liquido sollevato in m 3/s
• n = rendimento, dovuto al funzionamento imperfetto delle valvole a stantuffo
Velocità dello stantuffo (v) – E’ conveniente da 0,25/0,5 m/s se la pompa è a trasmissione ; per pompe a
vapore con azione diretta si può arrivare fino a v = 0,75 ma non conviene mai oltrepassare tale valore.
Rendimento (n)
• Per pompe di recente costruzione
- = 0,90
• Ordinarie
- � = 0,80
• Vecchie
- � = 0,75
• Funzionanti male
- � = 0,65
Calcolo di una pompa a stantuffo – Si fissa il valore di «v» e si determina poi il diametro dello stantuffo con
le seguenti formule:
D= per pompe a semplice effetto
D= per pompe doppio effetto
Per pompe aspiranti:
C= 1,5÷2 D
Per pompe aspiranti e prementi a semplice effetto:
C= 2÷4 D
Per pompe aspiranti e prementi a doppio effetto
C= 2÷3 D
Indi si ricava il numero dei colpi dello stantuffo con la formula
Nc=
Pompe centrifughe
Le pompe centrifughe sono costituite da una ruota a palette «girante» che ruota entro un
corpo opportunamente costruito. Il liquido entra assialmente nel corpo e fra le palette della
gigante.
Per forza centrifuga, dovuta alla rotazione della girante, il liquido si sposta radialmente ed
esce dalla stessa ad elevata velocità e quindi con una certa energia. La pressione
dinamica dovuta alla velocità di uscita si trasforma in pressione statica nel diffusore cioè
nella parte di uscita del corpo della pompa. Il diffusore è infatti costruito in modo che la
velocità del liquido vada diminuendo e quindi parte della pressione dinamica si trasformi in
pressione statica. Le giranti delle pompe centrifughe possono essere con palette rivolte in
avanti, radiali o rivolte all’indietro.
Il diverso orientamento delle palette fa differire le caratteristiche di portata e prevalenza le
caratteristiche delle pompe centrifughe vengono riportate su un diagramma nel quale si
leggono le portate G in ascisse e le prevalenze H in ordinate
Una pompa centrifuga ad una sola girante può dare prevalenza non superiore a
determinati valori.
Quando si desiderano prevalenze più elevate si mettono più giranti in serie le cui
prevalenze si sommano, mentre resta invariata la portata.
Ai simboli esposti per le pompe a stantuffo si aggiungono:
n = numero di giri/min della girante;
Vp = velocità dei punti della girante posti sula periferia esterna in m/s;
Vα = velocità del liquido nel tubo di aspirazione e nel tubo premente;
R = raggio esterno della girante in metri.
L’altezza della colonna d’aspirazione può raggiungere 4÷5 metri,è preferibile tenerla più
bassa possibile.
Velocità del liquido vα
Per H<6 m vα =0,80÷1,80 m/s
H=6÷15 m
vα =1,80÷2,50 m/s
Alcuni costruttori fanno:
vα =
Velocità della girante vp in media
vp =1,25
Rendimento varia da 0,80÷0,5 a seconda della buona o cattiva costruzione della pompa.
Calcolo di una pompa a centrifuga : si fissa il valore di vα e si determinano i diametri dei
tubi di aspirazione e premente
d = = 1,13 (in metri)
Si determina poi il diametro dell’albero con la formula
Pompe assiali
Sono costituite da una girante che ruota entro un tamburo cilindrico e formate da una
serie di pale a profilo alare. il liquido pompato si muove con moto prevalentemente
assiale, parallelo cioè all’asse di rotazione. Uscendo dalla girante il liquido passa
attraverso un raddrizzatore che trasforma parte della pressione dinamica in pressione
statica. Caratteristica di queste pompe sono le elevate portare con modeste prevalenze.
Anche per queste pompe vengono riportare le caratteristiche di portata, prevalenza e
potenza assorbita in diagrammi come per le pompe centrifughe valendo anche gli stessi
principi.
L'impianto di pompaggio più in dettaglio...
Oltre la pompa, gli elementi principali che costituiscono un impianto di
pompaggio sono:
Il Motore che aziona la pompa, le tubazioni (d'aspirazione e mandata), le
valvole, i filtri, i serbatoi (d'aspirazione e mandata) , i sistemi d'innesco della
pompa e di scarico dell'impianto.
I motori
Una pompa può essere costituita da motori di diverso tipo: motori elettrici (a
corrente alternata o continua), motori alternativi a combustione interna
(Diesel o a ciclo Otto), turbine idrauliche o a vapore ecc...
La scelta del tipo di motore dipende, ad esempio, dalla disponibilità di
alimentazione elettrica o di altre fonti energetiche, il campo di regolazione
dell'impianto ecc...
Le tubazioni
A seconda della natura del liquido, delle portate in gioco e delle pressioni, le
tubazioni potranno essere costituite in ferro, acciaio, materiali non ferrosi
(alluminio, rame, ottone), cemento armato o materiali plastici.
Le tubazioni d'aspirazione sono più brevi e di diametro maggiore di quelle di
mandata al fine di contenere al minimo le perdite di carico e ridurre al minimo
il rischio di cavitazione.
Il diametro del tubo di aspirazione è scelto in modo da far sì che la portata sia
mediamente compresa tra 1 m/S e 2 m/S
Le valvole
valvole di intercettazione e regolazione
Le valvole d'intercettazione hanno lo
scopo di isolare dal resto dell'
impianto.
Questo per far si che la manutenzione e
sostituzione avvenga senza bisogno di
svuotare ogni volta l'impianto.
Vengono disposte in vari punti della
tubazione per avere varie funzioni; da
semichiuse per evitare perdite di
carico, a chiuse, durante la
manutenzione.
Sono posizionate esclusivamente nel
tratto di mandata della tubazione per
evitare il pericolo di innesco della
cavitazione
Valvole di ritegno
Hanno lo scopo di impedire lo
svuotamento dell'impianto in caso
di arresto della pompa.
Sono dotate di un elemento mobile
che si apre durante il moto del
fluido in una direzione, in modo da
chiudersi quando il fluido tenderà
a defluire nel verso opposto.
Questo tipo si valvola può essere
impiegata in vari punti
dell'impianto; dal proteggere la
pompa, a qualsiasi altro punto
soggetto al colpi d'ariete.
Valvole di sicurezza e controllo
Le prime hanno la funzione di
mantenere la pressione
costante entro i valori
prefissati
Le seconde hanno lo scopo di
proteggere l'impianto da
pericolosi sbalzi di
pressione o eccessivi valori
di quest'ultima, dovute ad
errori di manovra o al mal
funzionamento dell'impianto
stesso.
Serbatoi d'aspirazione e mandata
Sono bacini di dimensioni diverse a
seconda dell'impianto e contengono il
liquido da aspirare e quello di mandata
della pompa
Possono essere vari a seconda dell'uso
dell'impianto, in generale se ne possono
distinguere due
- bacini naturali, le cui pareti posso essere
rinforzate, ma costituite all'origine dal
suolo terrestre
- bacini artificiali costituiti in muratura o
metallo, aperti o chiusi, eventualmente
in pressione.
Sistemi d'innesco e di scarico
Sono sistemi che hanno la funzione di decidere il riempimento o lo svuotamento dell'impianto.
Il sistema d'innesco è utile quando la pompa non è in grado di causare una depressione sufficiente
all'aspirazione del liquido, è quindi necessario riempire d'acqua la pompa e tutta la tubazione
necessaria all'aspirazione
Lo scarico dell'impianto è costituito da valvole di spurgo poste nelle parti più basse dell'impianto con
apposita canalizzazione utile per lo scarico dell'impianto.
Il serbatoio di mandata è posto più in alto della pompa. Questo permette durante l'apertura della valvola
posta sulla derivazione del tratto di mandata, il riempimento della valvola d'intercettazione.