Le pompe trasferiscono liquidi da un punto all’altro convertendo l’energia meccanica dalla rotazione in energia di pressione (testa). La pressione applicata al liquido costringe il fluido a fluire alla velocità richiesta e a superare le perdite di attrito (o di testa) in tubazioni, valvole, raccordi e apparecchiature di processo.
Quando si progetta un sistema di pompe, gli ingegneri determinano le proprietà del fluido, i requisiti degli utenti finali e comprendono le condizioni ambientali del sistema di pompe in esame. Le applicazioni di pompaggio includono requisiti di portata costante o variabile, che servono carichi singoli o in rete e consistono in anelli aperti (non ritorno o consegna di liquidi) o anelli chiusi (sistemi di ritorno).
Considerazioni di progettazione per i sistemi di pompe
I seguenti punti importanti dovrebbero essere considerati nella fase di progettazione dei sistemi di pompaggio:
- Acidità / alcalinità (pH) e composizione chimica: i fluidi corrosivi e acidi possono degradare le pompe e dovrebbero essere considerati quando si selezionano i materiali della pompa.
- Temperatura di funzionamento: i materiali e l’espansione della pompa, i componenti della tenuta meccanica e i materiali di imballaggio devono essere considerati con fluidi pompati più caldi di 200 ° F.
- Concentrazioni di solidi/dimensioni delle particelle: quando si pompano liquidi abrasivi come i fanghi industriali, la selezione di una pompa che non si ostruisca o non si guasta prematuramente dipende dalla dimensione delle particelle, dalla durezza e dalla percentuale volumetrica di solidi.
- Peso specifico: il peso specifico del fluido è il rapporto tra la densità del fluido e quella dell’acqua in condizioni specificate. Il peso specifico influisce sull’energia necessaria per sollevare e spostare il fluido e deve essere considerato quando si determinano i requisiti di potenza della pompa
- Pressione di vapore: La pressione di vapore di un fluido è la forza per unità di area (F / A) che un fluido esercita nel tentativo di cambiare fase da un liquido a un vapore e dipende dalle proprietà chimiche e fisiche del fluido. Una corretta considerazione della pressione di vapore del fluido contribuirà a ridurre al minimo il rischio di cavitazione.
- Viscosità: La viscosità di un fluido è una misura della sua resistenza al movimento. Poiché la viscosità cinematica varia normalmente direttamente con la temperatura, il progettista del sistema di pompaggio deve conoscere la viscosità del fluido alla temperatura di pompaggio più bassa prevista. I fluidi ad alta viscosità consentono di ridurre le prestazioni della pompa centrifuga e di aumentare i requisiti di potenza. È particolarmente importante considerare le perdite di linea lato aspirazione della pompa quando si pompano fluidi viscosi.
La capacità della pompa di progettazione o lo scarico desiderato della pompa in galloni al minuto (GPM) sono necessari per dimensionare con precisione il sistema di tubazioni, determinare le perdite della testa di attrito, costruire una curva del sistema e selezionare una pompa e un motore di azionamento. I requisiti di processo possono essere soddisfatti fornendo una portata costante (con controllo on/off e stoccaggio utilizzati per soddisfare i requisiti di portata variabile), o utilizzando una valvola di limitazione o un azionamento a velocità variabile per fornire portate continuamente variabili.
La testa totale del sistema ha tre componenti:
- Testa statica
- Elevazione (energia potenziale)
- Velocità (o dinamica) Testa
Testa statica è la pressione del fluido nel sistema ed è la quantità misurata dai manometri convenzionali. L’altezza del livello del fluido può avere un grande impatto sulla testa del sistema. La testa dinamica è la pressione richiesta dal sistema per superare le perdite di testa causate dalla resistenza alla portata in tubi, valvole, raccordi e attrezzature meccaniche. Le perdite di carico dinamiche sono approssimativamente proporzionali al quadrato della velocità del flusso del fluido, o portata. Se la portata raddoppia, le perdite dinamiche aumentano di quattro volte.
Per molti sistemi di pompaggio, i requisiti totali della testa del sistema variano. Ad esempio, nelle applicazioni wet well o reservoir, i requisiti di aspirazione e sollevamento statico possono variare man mano che le elevazioni superficiali dell’acqua fluttuano.
È inoltre necessario conoscere i requisiti della testa di aspirazione netta positiva di una pompa. Le pompe hanno bisogno di una certa quantità di pressione del fluido all’ingresso per evitare la cavitazione. Una regola empirica è quella di garantire che la testa di aspirazione disponibile superi quella richiesta dalla pompa di almeno il 25% nell’intervallo delle portate previste.
