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Erogazione del liquido con pompe a canale laterale

La terra è circondata da un involucro d'aria che è soggetto a fluttuazioni di pressione dovute alle condizioni atmosferiche e ha una pressione media di 1 bar (10 N/cm2) a livello del mare. Tutti i corpi sulla superficie terrestre e quindi anche tutti i liquidi sono esposti a questa pressione atmosferica.

Se questa pressione atmosferica viene ridotta da un dispositivo tecnico, la differenza di pressione risultante è in grado di sollevare una colonna di liquido fino ad una certa altezza. Questa altezza è indicata in m Fl.S (metro colonna di liquido). In relazione all'acqua come mezzo di pompaggio con una densità di 1000 kg/m3 ciò significa che con un vuoto al 100% (cosa che ovviamente non è tecnicamente fattibile) l'altezza della colonna d'acqua sarebbe teoricamente di 10 m.

Le buone pompe autoadescanti a canale laterale raggiungono una prevalenza di aspirazione di circa 7 - 8 m, a causa di perdite meccaniche e perdite.

Principi di funzionamento delle pompe

Le pompe si suddividono in due tipi di pompe di tipo superordinato:

• pompe volumetriche non autoadescanti (esempio: pompa centrifuga)
• pompe idrauliche autoadescanti (esempio pompa a pistone)

Pompe secondo il principio dello spostamento positivo

Una pompa di questo tipo è costituita da un involucro contenente una girante montata a rotazione azionata da un motore elettrico. Tuttavia, il corpo con la girante deve essere riempito con il fluido da pompare prima che la pompa possa essere messa in funzione. Ciò può essere fatto installando la pompa geometricamente più bassa del livello del liquido del mezzo da pompare. In questo modo il liquido riempirebbe automaticamente il corpo della pompa anche prima dell'avvio della pompa.

Se, a causa di altri criteri, la pompa deve essere impostata ad un livello superiore al livello del liquido, è necessario un riempimento una tantum del lato di aspirazione della pompa con il mezzo da pompare prima della messa in funzione.

Quando la pompa è in funzione, il fluido liquido viene spinto contro la parete del corpo della pompa dalle forze centrifughe che ne derivano e fuoriesce attraverso l'uscita di pressione della pompa.

Pompe idrauliche autoadescanti

Una pompa autoadescante è in grado di sfiatare la linea di aspirazione in una certa misura durante il funzionamento senza ulteriori misure, avviando così l'erogazione del liquido. Le pompe idrauliche autoadescanti sono ad esempio pompe a pistoni. Anche in questo caso, tuttavia, la capacità di aspirazione è limitata dagli inevitabili vuoti d'aria tra il pistone e la parete del cilindro. Soprattutto quando una pompa a pistone non è in funzione per un periodo di tempo più lungo, è quindi consigliabile riempire prima il lato di aspirazione della pompa con il fluido da pompare. Il liquido agisce quindi come una sorta di guarnizione tra il pistone e la parete del cilindro. Questo aumenta notevolmente la capacità di aspirazione.

Caratteristiche speciali delle pompe a canale laterale

Una girante dotata di pale dirige il fluido da pompare attraverso interstizi e aperture in un canale laterale situato nell'involucro. Mentre la girante ruota, il liquido passa le pale della girante e il canale laterale più volte per giro. Se il liquido è nella girante, deve necessariamente assumere anche la velocità circonferenziale della girante. Se il liquido viene diretto nel canale laterale, la sua velocità rallenta notevolmente. Questa variazione costante della velocità nella girante e nel canale laterale modifica anche la pressione sia nella girante che nel canale laterale.

Contesto fisico

In un mezzo che scorre, la sua energia totale è costituita dall'energia di velocità (energia cinetica), dall'energia di pressione e dall'energia di posizione o di altitudine. La somma di queste tre energie parziali è costante in qualsiasi punto del mezzo che scorre. Matematicamente, questa legge della natura è riassunta nell'equazione dell'energia:

W12/2 + g * h1 + P1/ρ = W22/2 + g * h2 + P2/ρ = cost.

In questa equazione dell'energia (detta anche equazione di Bernoulli) la

• energia specifica di velocità = W2/2 (in Nm/kg)
• energia specifica di altezza = g * h (in Nm/kg)
• energia di pressione specifica = P/ρ (in Nm/kg)

Conclusioni di questa analisi energetica e risultati per la pompa a canale laterale

Se la velocità del fluido che scorre aumenta, la sua pressione diminuisce contemporaneamente, perché l'energia totale è costante.
Quando la girante è in rotazione, il mezzo che scorre nella girante ha una velocità elevata perché deve assumere la velocità periferica della girante. Nel canale laterale, invece, la velocità diminuisce bruscamente. Ciò significa che la pressione del fluido che scorre nella girante è inferiore a quella del canale laterale a causa della maggiore velocità.

Quando la velocità del fluido che scorre diminuisce, la sua pressione aumenta contemporaneamente, anche a causa della costanza dell'energia totale.

Vantaggi della pompa a canale laterale

Si possono raggiungere grandi altezze di trasporto. Il trasporto è possibile senza problemi anche in condizioni sfavorevoli. La pompa a canale laterale è particolarmente adatta per sostanze leggermente bollenti, come il gas liquido, che cambiano il loro stato aggregato da liquido a gassoso anche a bassa pressione.
Le pompe a canale laterale sono insensibili allo spiacevole fenomeno della cavitazione.

Conclusione

L'effetto del cambiamento di velocità del mezzo che scorre al passaggio dalla girante al canale laterale può essere ulteriormente aumentato collegandoli in serie. La disposizione di diverse giranti con canali laterali a valle migliora le proprietà positive delle pompe a canale laterale.

Le pompe a canale laterale sono adatte per grandi prevalenze di mandata a causa della maggiore pressione nei canali laterali.

Le pompe a canale laterale sono preferibilmente utilizzate per il pompaggio di mezzi leggeri bollenti come i gas liquidi. Le pompe a canale laterale non causano problemi quando si cambia lo stato aggregato di questi mezzi da liquido a gassoso e viceversa.