Come funziona una pompa centrifuga?
Una pompa centrifuga converte l'energia in ingresso in energia cinetica grazie a una girante che ruota all'interno del corpo della pompa. Il fluido entra dall'aspirazione ed è spinto dalla forza centrifuga. Con l'aumento della velocità, la pressione viene convertita in una pressione e velocità superiori, per poi essere espulsa dal corpo pompa. L'efficacia della pompa dipende dall'interazione tra il corpo pompa e la girante.
Elementi di funzionamento
Gli elementi principali della pompa centrifuga sono il corpo pompa e la girante, disponibile nelle versioni a flusso assiale, radiale, misto e a canale laterale.
Corpo pompa
Il design del corpo pompa influenza la direzione del flusso. Le zone di pompaggio sono classificate come:
- Voluta: la girante ruota all'interno del corpo della pompa.
- Diffusore: il fluido viene canalizzato dal rotore attraverso una serie di palette curve all'interno della camera.
- Vortice: il liquido si trova a valle del rotore, e la pompa non genera forza centrifuga direttamente.
Il tipo di rotore determina i fluidi che possono essere movimentati, mentre la combinazione tra corpo pompa e girante offre una soluzione altamente efficiente per soddisfare un'ampia gamma di applicazioni.
Rotori
Ci sono tre opzioni principali di rotori: aperti, semiaperti e chiusi.
- I rotori aperti sono un insieme di palette montate sull'albero della pompa. Questo design semplice consente ai solidi di passare senza rimanere incastrati nel rotore.
- I rotori semiaperti sono dotati di una piastra posteriore che aggiunge resistenza. Il fluido in entrata passa tra la camera e le palette.
- La girante chiusa utilizza palette contenute all'interno di due dischi. Sono utilizzati nelle pompe a flusso radiale con configurazioni a singolo e doppio ingresso.
Meno comuni sono i rotori a vortice, a coclea e a trinciante. Queste variazioni sono state sviluppate per soddisfare applicazioni specifiche in cui sono coinvolti liquidi abrasivi e solidi.
Pompe centrifughe a singolo stadio, doppio stadio e multistadio
- Singolo stadio: La pompa a singolo stadio contiene un solo rotore. Questa pompa è stata sviluppata per configurazioni verticali e orizzontali.
- Doppio stadio: La pompa a doppio stadio ha una coppia di rotori contrapposti su un albero comune all'interno di una singola voluta.
- Multistadio: Le pompe multistadio contengono diversi rotori collegati in serie per garantire una pressione elevata del fluido ad ogni stadio.
Progettazioni a flusso radiale, assiale e misto
- Flusso radiale: Il fluido viene pompato in direzione radiale attraverso la girante, dal centro alle estremità delle pale. In questo modo il fluido viene espulso perpendicolarmente rispetto all'albero.
- Flusso assiale: La pompa ha un diametro di ingresso maggiore del diametro del rotore per spingere il fluido lungo l'asse dell'albero.
- Flusso misto: La progettazione a flusso misto combina le caratteristiche delle pompe a flusso radiale e assiale.
Pompe a trascinamento magnetico
Un'eccezione al design delle pompe centrifughe è rappresentata dalle pompe a trascinamento magnetico, in cui l'albero rotante è completamente contenuto nella camera e azionato da magneti rotanti esterni. Questa configurazione assicura una sigillatura totale, prevenendo perdite atmosferiche grazie all’assenza di guarnizioni sull'albero.
Vantaggi delle pompe centrifughe
Le pompe centrifughe sono più efficienti e affidabili rispetto alle pompe volumetriche e progettate per gestire flussi alti e bassi con pressioni elevate e ridotte. Tra i principali vantaggi:
- Costo relativamente basso di acquisto e gestione.
- Facile manutenzione grazie al design semplice, che garantisce lunga durata e costi operativi contenuti.
- Elevata efficienza nel trattare fluidi a bassa viscosità.
- Resistenza a liquidi abrasivi e corrosivi.
- Flusso del fluido uniforme.
Gli svantaggi includono l'incapacità di alcune versioni di autoadescarsi e una scarsa efficienza con fluidi ad alta viscosità o delicati. Sopra i 300 mPas, il rendimento diminuisce rapidamente, rendendo insostenibile il funzionamento. Tuttavia, le pompe centrifughe sono versatili e adatte a molteplici applicazioni in diversi settori.
Applicazioni
Le pompe centrifughe sono più efficienti nel gestire fluidi a bassa viscosità, infatti, sono principalmente utilizzate per il trasferimento di acqua, oli, glicole, carburanti e prodotti chimici. Sono adatte anche per vernici, bevande e prodotti farmaceutici.
Applicazioni igieniche
Le pompe centrifughe igieniche in acciaio inossidabile sono progettate per trasferire in modo igienico liquidi utilizzati nella produzione di alimenti e bevande, come latte, succhi di frutta, bibite e birra. Additivi come aromi, glucosio e oli possono essere convogliati con le pompe centrifughe.
Le pompe centrifughe igieniche con certificazioni A-3, FDA ed EU1935/2004 hanno proprietà di costruzione speciali:
- Funzionano con guarnizioni speciali
- I rotori hanno una geometria ad alta efficienza
- I corpi delle pompe centrifughe per i processi igienici sono progettati per essere puliti facilmente
- I processi Cleaning-In-Place (CIP) e Sanitizing-In-Place (SIP) puliscono e disinfettano la pompa senza la necessità di smontaggio e rimontaggio
Inoltre, i produttori delle industrie alimentare, farmaceutica, cosmetica e chimica utilizzano le pompe centrifughe igieniche per convogliare estratti, emulsioni e acqua ultra-pura.
Applicazioni industriali
Le pompe industriali variano per dimensioni e tipologia, rendendo cruciale la scelta della tecnologia e del design giusti. Ad esempio:
- Pompe monoblocco in ghisa per l’approvvigionamento idrico.
- Pompe a girante aperta in acciaio inossidabile per una maggiore resistenza chimica.
- Pompe multistadio per aumentare la pressione nei sistemi idrici.
Applicazioni commerciali
Le pompe centrifughe sono utilizzate in una varietà di applicazioni commerciali e nel settore privato, tra cui:
- Pompe autoadescanti per irrigazione ed orticoltura
- Pompe multistadio per pozzi
- Pompe sommergibili con interruttori di galleggiamento per svuotare i serbatoi di acqua piovana
- Pompe sommergibili con trituratori integrati per svuotare vasche contenenti acqua sporca
Considerazioni importanti nella scelta della corretta pompa centrifuga
Nella scelta della pompa giusta, l'applicazione dovrebbe determinare il modello più adatto. I parametri come il volume e la pressione di erogazione, la temperatura, le caratteristiche del flusso, la pressione di vapore, i solidi in sospensione, la corrosività, la tossicità e l'igiene determinano la pompa più adatta. Inoltre, è essenziale scegliere la dimensione giusta del rotore giusto in base al tipo di applicazione. I rotori aperti sono ideali per ridurre l'usura e i potenziali blocchi di prodotto nell’impianto, mentre quelli semiaperti sono facili da pulire e riescono a gestire fluidi come sabbia e fanghi. I rotori chiusi, d'altra parte, sono adatti per prodotti gassosi e fluidi puliti che non contengono solidi.
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