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Funzionamento di una pompa centrifuga

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Le pompe centrifughe sono costituite da una parte mobile la girante e da una parte fissa costituita dalla voluta, dalle tenute e dai cuscinetti. La girante, calettata su un albero sorretto dai cuscinetti, ruota ad un elevato numero di giri ed è costituita da alcune pale.

Per garantire il corretto funzionamento della pompa è necessario che sia il condotto di aspirazione sia il corpo della pompa siano sempre pieni di liquido; per questo motivo all’inizio del condotto di aspirazione è presente una valvola di non ritorno che permette il passaggio del liquido solo in una direzione: dal serbatoio alla condotta di aspirazione.

Grazie al movimento rotatorio, per effetto della forza centrifuga, il fluido viene spinto dal centro verso la periferia della girante. In questo modo si genera vicino al centro della girante una depressione capace di richiamare attraverso la condotta di aspirazione altro liquido, così da mantenere sempre piena tale condotta.

Nel caso delle pompe si possono identificare tre componenti di velocità (vedi Figi. 1):

pompe centrifughe in plastica

Fig.1

1. u1, u2 → è la velocità periferica (=ω x R) all’ingresso (u1) e all’uscita (u2) della girante. Questi termini rappresentano l’effetto del campo centrifugo e delle accelerazioni centrifughe che subisce il liquido tra ingresso e uscita della girante rispetto al riferimento assoluto;

2. c1, c2 →è la velocità del fluido rispetto ad un riferimento assoluto. Questi termini tengono presente la variazione di energia cinetica che subisce il liquido tra ingresso e uscita della girante rispetto a un riferimento assoluto (lavoro per azione). Per impedire lo stallo della pompa, fenomeni di cavitazione e fenomeni di distacco di vena è necessario che il canale inter-palare sia a sezione costante o debolmente convergente e quindi che c1 sia il più simile possibile a c2;

3. v1, v2→ è la velocità del fluido rispetto al sistema relativo. Questa velocità si riferisce alla variazione di energia cinetica che subisce il liquido tra ingresso e uscita della girante rispetto a un riferimento relativo posto sulla stessa girante (lavoro per reazione) [m/s];

Approssimando il lavoro idraulico sarà quindi:

L=(c22-c12)l2+(u22-u12)l2

L=c2*u2*cos(α2)-cl*ul*cos(α1)

Come mostrato in figura il profilo delle pale può essere di due tipi: rivolto in avanti o rivolto all’indietro. Nel primo caso si parla di pompe ad azione, la velocità assoluta c2 sarà elevata e quindi quasi tutta l’energia ceduta dalla girante al fluido si è trasformata in energia cinetica. Nel secondo caso si parla di pompe a reazione, la velocità assoluta c2 è piccola e quindi quasi tutta l’energia ceduta dalla girante al fluido si è trasformata in energia di pressione. Le pompe con pale rivolte all’indietro sono le più utilizzate perché, proprio per questo motivo, garantiscono rendimenti più elevati.

Per recuperare il più possibile l’energia di pressione all’uscita della girante, il fluido passa nella voluta (condotto a sezione crescente) dove parte dell’energia cinetica che possiede viene trasformata in energia di pressione.

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Classificazione e tipologie di pompe

Le pompe sono macchine operatrici usate tutte le volte che è necessario trasportare un liquido da un livello più basso ad uno più alto. Il termine pompa non è sufficiente però a caratterizzare la macchina di cui stiamo parlando. Infatti a seconda delle caratteristiche dell’impianto e delle esigenze si dovrà optare per un tipo di pompa piuttosto che per un altro.

Come si classificano le pompe

Le pompe si possono caratterizzare in base:

1. alla direzione del flusso che le attraversa distinguendosi in:
centrifughe utilizzate quando è necessario fornire alte prevalenze a fronte di portate basse;
• assiali (la mandata e l’aspirazione sono sullo stesso asse) utilizzate quando è necessario fornire basse prevalenze a fronte di alte portate;

2. All’asse in:
pompe ad asse orizzontale;
pompe ad asse verticale indicate soprattutto quando bisogna estrarre acqua dal sottosuolo oppure in tutti i casi in cui lo spazio di istallazione è limitato;
◦ pompe ad asse inclinato rispetto all’orizzonte.

3. Al corpo della pompa in:
◦ pompe di superficie, con il corpo fuori dall’acqua indifferentemente ad asse verticale od orizzontale;
pompe sommerse, con il corpo della pompa completamente immerso nel liquido, generalmente ad asse verticale;
◦ pompe coassiali di superficie, rappresentano una combinazione tra le due soluzioni avendo il corpo della pompa immerso ed il motore in superficie.

4. Al numero di giranti in:
◦ a) pompe monocellulari, ad un’unica girante;
◦ b) pompe multicellulari, costituite da più giranti disposte in serie fra di loro.

5. Al materiale:
◦ Pompe in materiali termoplastici
◦ Pompe in materiali metallici

Le tipologie però non si esauriscono qui, esistono infatti anche pompe monoblocco e a trascinamento magnetico.
Le prime hanno sia corpo che girante ricavate dal pieno in modo da poter sfruttare al 100% le caratteristiche chimiche e meccaniche del materiale termoplastico: non presentano infatti i difetti tipici dello stampaggio come vuoti, ritiri o contrazioni volumetriche, cricche, bruciature, distorsioni o deformazioni, difetti di riempimento e segni dovuti all’estrazione.
Le seconde invece sono la scelta ottimale quando si ha a che fare con liquidi altamente corrosivi e senza particelle solide in sospensione: la potenza del motore viene trasmessa alla girante della pompa senza contatto, mediante un giunto magnetico e quindi rende impossibile la fuoriuscita di liquido.

Pompa resistente alla corrosione ETLB-S di ASV Stubbe

ASV Stubbe dispone di un’ampia scelta di tipi differenti di pompe a cui da poco si è aggiunta la pompa centrifuga ad asse verticale ETLB-S (in sostituzione alla ETLB).
Questa gamma, possedendo un’elevata resistenza alla corrosione e all’abrasione, può movimentare soluzioni aggressive calde e con particelle solide in sospensione. Inoltre grazie all’albero a spessore variabile, calibrato e bilanciato, completamente rivestito da materiale plastico non necessita di tenute guida e permette alla pompa di sopportare anche lunghi periodi di lavoro in assenza di liquido.
Speciali tenute a labirinto o a labbro possono essere aggiunte per evitare che fumi e vapori possano venire a contatto con il motore e con i cuscinetti danneggiandoli. Questa pompa si distingue anche per la silenziosità, che si aggira intorno ai 60 decibel.

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Il fenomeno della cavitazione nelle valvole

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Le valvole sono componenti che servono a modulare la portata di un fluido in un circuito idraulico.

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Come scegliere tra pompe centrifughe e assiali

Le pompe sono macchine usate per sollevare un fluido da un livello basso ad uno più alto oppure per inviare liquidi da un serbatoio di bassa pressione ad uno di alta pressione.

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Lo stampaggio di componenti industriali in plastica

valvole a sfera in pvdf, pvc e pp c200 stubbe

La qualità dei componenti industriali è legata alla progettazione, ma anche al processo di produzione. Lo stampaggio a iniezione è una tecnologia molto interessante con la quale vengono prodotte valvole e flange ASV Stubbe.

Il trattamento delle materie plastiche nell’industria

I materiali polimerici vengono oramai utilizzati in moltissimi ambiti industriali. Questi materiali fondono a temperature relativamente basse e perciò, al contrario dei metalli, sono facili da manipolare e richiedono un’energia di processo inferiore.

Le proprietà dei componenti in plastica sono però molto influenzate dal metodo di produzione e dai parametri di processo.

Per ottenere pezzi di buona qualità è essenziale il controllo adeguato di tutti i parametri di produzione. Le materie plastiche sono di solito inviate agli impianti produttivi sotto forma di granuli o polveri e vengono fuse appena prima della formatura.

Stampaggio a iniezione delle materie plastiche

La tecnologia più diffusa per realizzare componenti plastici è lo stampaggio ad iniezione: i granuli vengono introdotti in un cilindro riscaldato e portati a fusione, il materiale fuso viene poi fatto fluire all’Interno di uno stampo diviso a metà grazie a un pistone idraulico o alla vite di un estrusore.

Le pressioni massime che si raggiungono alla fine della fase di iniezione sono solitamente comprese tra i 70 e i 200 MPa.
Quando il pezzo è sufficientemente freddo viene estratto grazie agli estrattori, piccoli pistoni che permettono di staccare l’elemento dallo stampo.

Con questo processo si ottengono forme complesse e con una buona accuratezza dimensionale grazie al fatto che il materiale viene iniettato allo stato fuso.

Tuttavia, analogamente a quanto avviene nei processi di colata dei materiali metallici, durante il raffreddamento il pezzo ritira all’interno della cavità.

impianto per lo stampaggio

Fig.1: Esempio di impianto per lo stampaggio – Fonte: https://tecmatied.wordpress.com/category/tecnologie/stampaggio-ad-iniezione/

Le materie plastiche hanno un coefficiente di dilatazione termica maggiore di quello dei metalli e per questo motivo i valori del ritiro sono più significativi. Per le materie plastiche il ritiro lineare varia tra 0.005 e 0.025 mm/mm, mentre quello volumetrico tra 1.5 e il 7%.

Nello stampaggio ad iniezione il ritiro del materiale mentre questo è ancora in fase liquida viene compensato mantenendolo in pressione fino a quando non si solidifica il punto di iniezione. In questo modo infatti, man mano che il materiale liquido si ritira, altra plastica viene iniettata per compensare la riduzione di dimensioni.

Il ritiro che il materiale presenta in fase solida invece è compensato sovradimensionato le cavità. In fase di progettazione dello stampo si tiene già conto che il materiale solidificandosi sarà di dimensioni minori rispetto alla cavità, perciò quest’ultima è sovradimensionata in modo da ottenere, dopo il ritiro, un pezzo con le dimensioni desiderate.

Stampaggio a iniezione e prodotti Stubbe

Lo stampaggio ad iniezione viene per esempio usato per realizzare la valvola a sfera senza zone morte C10: il corpo viene direttamente stampato attorno alla sfera. Questo garantisce che la sfera non possa uscire neanche smontando le ghiere e che stringendo quest’ultime non si applichi nessuna forza sulla sfera.

Inoltre grazie allo stampaggio del corpo intorno alla sfera non ci sono zone morte e quindi i fluidi non possono ristagnare danneggiando la sfera. Sfera e albero sono poi stampati insieme e questo garantisce un’elevata resistenza alla torsione e quindi una lunga durata.

Altri casi nei quali lo stampaggio ad iniezione porta ad ottenere componenti ad alta prestazione sono le flange e le pompe monoblocco.

Nel primo caso infatti è possibile stampare le flange senza saldature, ottenendo così prodotti più robusti e più resistenti agli agenti corrosivi.

Nel caso delle pompe il corpo può essere realizzato per stampaggio ad iniezione, oppure dal pieno quando è necessario sfruttare al 100% le caratteristiche chimiche e termoplastiche del materiale lavorato.

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Le materie plastiche: PVC, PP e PTFE

valvole plastica PP PTFE PVC

L’espressione “materie plastiche” è stata introdotta nel 1909 e viene comunemente usata come sinonimo di polimeri.

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La galvanica: processi e impianti

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Il trattamento delle acque reflue di conceria

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Circuiti di trasferimento degli acidi nell’industria

Acidi e liquidi corrosivi vengono molto utilizzati nell’industria, in particolare nel settore tessile, petrolchimico, automobilistico, siderurgico e nei trattamenti di depurazione dell’acqua e dell’aria.

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