Considerazioni importanti nella progettazione delle pompe idrauliche

May 18, 2023

Progettare una nuova pompa da zero non è facile e non c'è nulla sul mercato che fornisca tutti gli strumenti necessari per progettare una pompa esattamente come è stata richiesta. Alcune di queste fonti possono fornire informazioni sul design della girante, mentre altre possono aiutare con la disposizione dei passaggi idraulici (corpo/tazza, voluta, diffusore, crossover, ecc.).

Tuttavia, è la combinazione dei due componenti idraulici che lavorano insieme che determinerà le caratteristiche prestazionali della pompa. Ad esempio, se il design dell'occhio della girante limita la capacità di eccentricità della pompa, l'aumento delle aree di flusso all'interno della voluta potrebbe non avere alcun effetto sulle prestazioni di eccentricità. Data la mancanza di standardizzazione nella progettazione idraulica delle pompe e l'assenza di due aziende o ingegneri che utilizzano esattamente gli stessi metodi, fonti o tecniche, questo articolo si concentrerà su considerazioni accettate dal settore durante la progettazione di pompe per applicazioni di acqua potabile.

La maggior parte delle pompe utilizzate nelle applicazioni di acqua potabile sono di tipo rotodinamico, più specificamente, di design radiale (o centrifugo). Questo non vuol dire che le pompe a flusso misto o assiale non possano essere utilizzate in applicazioni di acqua potabile, ma solo che le pompe a sospensione orizzontale con aspirazione finale, a sospensione verticale in linea, a cassa divisa orizzontale e a turbina verticale (scarico attraverso la colonna) sono tradizionalmente utilizzate nel trasferimento di acqua potabile. Le pompe centrifughe per acqua potabile sono progettate specificatamente per far circolare o spostare acqua potabile pulita e fresca da un luogo a un altro.

Queste pompe vengono utilizzate in una varietà di ambienti, come sistemi idrici comunali, impianti di trattamento dell'acqua e sistemi di irrigazione agricola, e la loro progettazione deve soddisfare tutte le normative, gli standard e i codici locali pertinenti. Nel processo di progettazione, ci sono considerazioni importanti da affrontare, che vanno dai materiali di costruzione al tipo di tenuta meccanica e allo schema delle tubazioni appropriato. Questo articolo si concentra sulle considerazioni importanti per le pompe del tipo con corpo a chiocciola, ma a seconda dell'applicazione o dell'ambiente potrebbero esserci ulteriori fattori che influenzano la progettazione della pompa.

Progettazione della pompa

La progettazione idraulica di giranti, volute e involucri non è standardizzata nel settore delle pompe e non sarà coperta. Tuttavia, esistono diversi fattori universalmente accettati che aiutano nella progettazione idraulica delle pompe per acqua potabile e il loro valore dovrebbe essere noto a tutti, dai progettisti agli utenti finali.

Quando si progetta una pompa per acqua potabile, l'efficienza è un parametro essenziale da considerare. È influenzato da vari fattori come il tipo di pompa, le dimensioni, l'orientamento e la velocità operativa. Un fattore importante che influisce sull'efficienza della pompa è la velocità specifica della pompa. La velocità specifica (Ns) è un parametro utilizzato per descrivere le prestazioni di una pompa rotodinamica. È definito come un indice delle prestazioni della pompa alla portata e alla prevalenza del miglior punto di efficienza (BEP), con la girante dal diametro massimo e ad una determinata velocità di rotazione (Equazione 1).

L'indice informa il progettista del tipo di pompa richiesta per l'applicazione. Insieme al tipo di pompa, la velocità specifica determinerà l'efficienza massima ottenibile per il particolare progetto. L'efficienza raggiungibile di una pompa è l'efficienza massima che può essere ottenuta per un determinato modello di pompa in base al tipo di pompa, alla portata di progetto (BEP) e alla velocità specifica (Immagine 1).

Esistono ulteriori fattori che possono influenzare l'efficienza raggiungibile, come la finitura superficiale dei passaggi di flusso e i giochi di funzionamento (anello di usura) dei componenti interni della pompa; tuttavia, il loro effetto sull'efficienza massima raggiungibile dipende dalla velocità specifica della pompa (Immagini 2 e 3). Le pompe con capacità di uscita più elevata presso BEP hanno in genere un'efficienza ottenibile maggiore rispetto alle pompe con capacità inferiore se progettate per velocità specifiche simili e comprendere questa relazione è fondamentale nel processo di progettazione.

Anche le transizioni dell'area di flusso create durante la fase di progettazione di aspirazione (ingresso) e di sviluppo della voluta possono influire sull'efficienza della pompa. Queste transizioni devono essere progettate per ridurre al minimo le perdite e ciò può essere fatto riducendo al minimo i cambiamenti improvvisi nelle aree della sezione trasversale e attenuando la transizione dall'ugello di aspirazione alla sezione dell'occhio della girante, nonché dal taglio della voluta (o lingua) al ugello di scarico. Ciò viene generalmente effettuato valutando separatamente i passaggi di aspirazione e di scarico e regolando con precisione la progressione dell'area nella direzione del flusso. L'immagine 4 mostra la tipica espansione graduale delle aree della sezione trasversale nello sviluppo della voluta dal taglio dell'acqua (o lingua) all'ugello di scarico per una pompa orizzontale a cassa divisa (BB1).