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Pompe sommerse: istruzioni per luso

Pompe sommerse: istruzioni per l’uso

 

 - Introduzione

 - Installazione

 - Prevalenza della pompa

 - Portata della pompa

 - Potenza della pompa

 - Cavitazione

 - Perdite di carico

 

 

Introduzione

Una pompa è un dispositivo che sfrutta una operazione meccanica o chimica per spostare o raccogliere materiale fluido. Si intende normalmente per pompa il dispositivo usato per spostare liquidi (Wikipedia.it)

Le pompe sommerse sono dunque quelle particolari macchine il cui lavoro viene svolto direttamente all’interno del luquido che deve essere pompato: caratteristiche principali delle pompe sommerse sono la portata e la prevalenza. Quando procediamo all’installazione della pompa dobbiamo però tener presente anche altri parametri che possono influenzare le prestazioni della macchina: la potenza, la cavitazione e le perdite di carico.

 

Installazione delle pompe sommerse

Lo schema rappresentato in basso illustra alla perfezione le modaità attraverso le quali è necessario procedere all’installazione della pompa.

pompe sommerse installazione

 

Legenda

1. Elettropompa sommersa

2. Tubo di mandata

3. Cavo di discesa

4. Quadro di comando

5. Valvola di non ritorno

6. Manometro

7. Valvola di intercettazione

8. Sonde di livello per la marcia a secco

9. Fascetta di fissaggio cavo

10. Tapo per sfiato / adescamento elettropompa

 

A -  Distanza tra le fascette di fissaggio del cavo di discesa al tubo di mandata

B - Distanza tra il fondo del pozzo e l'elettropompa

 

Per una corretta installazione sono necessari i seguenti componenti:

- Un quadro di comando fornito di interruttore e relè termico per protezione da sovraccarico

- Valvola di non ritorno posizionata a 10 mt dalla bocca di mandata più una valvola di non ritorno ogni 30/50 mt di tubazione

- Un manometro ed una valvola a saracinesca all'uscita pozzo

- Sonde elettroniche o galleggianti per la protezione contro la marcia a secco.

 

Al fine di una installazione ottimale è bene seguire le seguenti raccomandazioni:

- Fissare il cavo di discesa al tubo montante ogni 2 o 3 mt di tubazione

- Mantenere una distanza di sicurezza tra la pompa ed il fondo del pozzo

- Assicurare una distanza minima di 3 mm tra il diametro della pompa e quello del pozzo

- Garantire un livello dinamico minimo dell'acqua nel pozzo di almeno 1 mt sopra la bocca di mandata della pompa.

 

Prevalenza della pompa

Consideriamo una pompa che sollevi l’acqua dal livello A al livello B. Per fare questo deve creare il vuoto nel tubo d’aspirazione, in modo tale che l’acqua vi salga spinta dalla pressione atmosferica, ed inviarla in pressione nel tubo di mandata. Si definisce:

• altezza geodetica d’aspirazione Ha la differenza di livello tra il punto A e la pompa,

• altezza geodetica di mandata Hm la differenza di livello tra il punto B e la pompa,

• prevalenza geodetica H la differenza tra i livelli del liquido alla mandata e all’aspirazione.

La prevalenza geodetica H, comunemente definita prevalenza, corrisponde quindi alla somma delle altezze geodetiche d’aspirazione Ha e di mandata Hm. Se misuriamo i livelli dei punti A e B rispetto ad un unico piano diriferimento la prevalenza H è data dalla differenza: “H = H2 – H1” vale a dire dalla differenza tra il livello dell’acqua all’aspirazione e quello alla mandata, coincidente con l’altezza H.

Si può determinare la prevalenza di una pompa misurando la differenza in metri esistente fra il livello dell’acqua d’aspirazione e quello di mandata: una pompa che aspira acqua da una vasca appoggiata al terreno, contenente un metro d’acqua e la solleva fino ad un serbatoio a 15 metri dal suolo ha una prevalenza H = 14 m.In realtà nella vasca d’aspirazione ed in quella di mandata l’acqua è caratterizzata, oltre che da altezze diverse, anche diverse pressioni e velocità, per cui la pompa non le ha solo fornito un’energia potenziale sollevandola di un’altezza H2-H1, ma le ha anche dato una pressione P2-P1ed una velocità (quindi un’energia cinetica) V2-Vj corrispondenti alla differenza fra la pressione ela velocità finali ed iniziali.Nel passare attraverso le tubazioni e la pompa stessa l’acqua subisce dei rallentamenti e quindi delle perdite d’energia, definite perdite di carico, che si traducono in una minor prevalenza. Quando chiudiamo parzialmente il rubinetto della gomma con cui laviamo l’auto, l’acqua esce più lentamente e non arriva più dove arrivava prima: la chiusura del rubinetto ha aumentato le perdite di carico, cioè si è verificata una perdita d’energia a discapito della prevalenza totale.

La prevalenza totale della pompa indica l'aumento di energia ottenuto da 1 kg d’acqua (o di un qualsiasi liquido generico) fra la sezione di entrata e di uscita della stessa pompa; normalmente questa viene rappresentata con la lettera H e si misura in J/kg o in metri di liquido trasportato (m C. L.). Risulta d’altro canto più pratico parlare non semplicemente di prevalenza ma piuttosto di prevalenza manometrica, indicata con Hman e misurata in metri di colonna d'acqua (m C.A.): affermare che una certa pompa dà una portata di 3 m3/h con una prevalenza manometrica di 12 m C.A., significa che quella determinata pompa riesce ad elevare una quantità d'acqua pari a 3 m3/h fino ad un'altezza massima di 12 m. Vale la relazione: Hman [m C.A.] = H[m C.L.] * ?[kg/dm3], dove [? = massa volumica del liquido trasportato].
Le pompe sono generalmente equipaggiate di targhetta indicante in maniera esplicita la portata, la prevalenza manometrica e il loro rapporto. I due indici non sono fissi, variano infatti tra loro in modo inverso: all’aumentare di uno avviene la diminuzione dell’altro e viceversa. Se i punti di funzionamento della pompa vengono trascritti all’interno di un diagramma cartesiano, dove sull'asse delle ascisse viene misurata la portata e sull'asse delle ordinate la prevalenza manometrica, si può misurare il rapporto detto “Q – Hman” della pompa.

La curva che descrive le prestazioni della pompa può essere tanto “piatta” quanto “ripida”, in relazione alle modalità costruttive della pompa stessa ed all’impianto all’interno del quale questa deve lavorare.

Le pompe che hanno una curva “piatta” presentano variazioni minime di prevalenza per ampie escursioni di portata; al contrario, le pompe con una curva ripida presentano minime escursioni di portata per notevoli variazioni di prevalenza. Ragione per la quale, la prima tipologia di pompe è da preferire quando si ha bisogno di una prevalenza costante (ad es. nel caso delle pompe antincendio); al contrario, le pompe della seconda tipologia sono da preferire quando si ha bisogno di una portata costante anche in presenza di ragionevoli variazioni della prevalenza (è il caso questo del pompaggio dai pozzi, in cui  generalmente preferita una situazione di qesto tipo).

 

Portata della pompa

La portata della pompa è il volume d’acqua, misurato in litri o metri cubi, che viene mosso dalla pompa nell’unità di tempo (generalmente secondi o minuti). La portata si misura pertanto in litri al secondo (l/s), litri al minuto (l/m), metri cubi all’ora (mc/h), ecc.

La portata e la prevalenza sono i due elementi fondamentali che contraddistinguono le pompe. Come precedentemente indicato, la portata varia in misura inversa rispetto alla prevalenza: all’aumentare dell’una diminuisce l’altra e viceversa.

 

Potenza della pompa

La pompa, per sollevare una portata d’acqua Q fornendole una prevalenza totale Ht compie un lavoro di sollevamento che richiede una potenza P (misurata in kilowatt/ora), cioè un’energia, fornitale attraverso un motore, definita dalla seguente espressione:

P = 9,8 * Q * Ht

La potenza così espressa è la potenza utile, cioè quella strettamente necessaria per sollevare la portata d’acqua Q all’altezza H. A causa delle inevitabili perdite d’energia la potenza utilizzata, cioè quella realmente necessaria per far funzionare la pompa, è maggiore e viene definita potenza assorbita.

Il rapporto fra la potenza utile e quella assorbita è definito rendimento. Il rendimento è sempre inferiore all’unità perché in qualsiasi macchina operatrice la potenza utile è sempre minore di quella assorbita.

 

Cavitazione

Fenomeno che origina da una instabilità nel flusso della corrente. La cavitazione si manifesta con la formazione di cavità nel liquido pompato ed è accompagnata da vibrazioni rumorose, riduzione della portata e, in misura minore, del rendimento della pompa. E’ causata dal rapido passaggio di piccole bolle di vapore attraverso la pompa: il loro collasso genera micro-getti che possono provocare anche gravi danni.

 

Perdite di carico

Perdite di energia dovute all’attrito del liquido lungo le pareti della tubazione, proporzionali alla lunghezza di queste ultime. Sono anche proporzionali al quadrato della velocità di scorrimento e variabili in relazione alla natura del liquido pompato. Ogni occasione di rallentamento dello scorrimento normale del fluido movimentato rappresenta comunque una sorgente di perdite di carico come i bruschi cambiamenti di direzione o di sezione delle tubazioni. Ai fini di un corretto dimensionamento della pompa, la somma di tali perdite va aggiunta all’altezza di sollevamento originariamente prevista