Lezione 3-Mappature collinari

Cenni sulla regolazione delle pompe centrifughe

Naturalmente il punto di funzionamento M può essere variato al fine di raggiungere scopi particolari richiesti nelle specifiche di progetto. Quando si fa variare tale punto si dice che si opera una regolazione del punto di funzionamento. Questa regolazione può essere effettuata agendo sulla pompa stessa o sull’impianto. Se si regola dalla pompa possiamo variare il numero di giri della pompa attraverso il suo motore di comando facendo variare la sua caratteristica (si veda la figura 5). Come si vede il punto di funzionamento varia da da M1 a M3 scandendo diverse alternative di portata e carico complessivo; si può osservare che sfruttando tale tipo di regolazione si possono ad esempio ridurre le perdite di carico e quindi la prevalenza richiesta alla macchina, pur mantenendo lo stesso sollevamento di dislivello geodetico Hs.
Se, d’altra parte, si dovesse regolare il punto di funzionamento a partire dall’impianto, si capisce che l’unica cosa che possiamo controllare sono le perdite di carico: queste possono essere aumentate o ridotte in maniera controllata attraverso delle valvole, dette valvole regolatrici di portata, inserite sulla linea; ogni valvola, com’è noto, rappresenta in termini idraulici, una perdita concentrata che è tanto più elevata quanto più è semichiusa

la valvola stessa; la chiusura della valvola viene stabilita in base alle esigenze impiantistiche. A titolo di esempio, se una pompa deve spingere acqua in un circuito (si veda lo schema riportato) verso un’utenza, può essere necessario ridurre la portata al fine di aumentare la prevalenza; in base alle esigenze di portata dell’utenza, è possibile comandare la valvola attraverso un segnale che pilota la sua chiusura o apertura attraverso un regolatore; quanto più si strozza la valvola, tanto più passa meno portata e tanto più aumentano le perdite di carico; questa tecnica è rappresentata in figura 6, dove si vede che al crescere della chiusura della valvola cambia la caratteristica esterna e pertanto il punto di funzionamento che passerà da M1 a M3 e lasciando quindi inalterato il numero di giri della macchina.


Lettura di una mappatura collinare

Da quanto detto si può pertanto comprendere che l’accoppiamento pompa-impianto, viene eseguito tenendo conto della caratteristica esterna dell’impianto e della caratteristica della pompa che in generale è fornita sotto forma di una mappatura collinare. Sovrapponendo i

due diagrammi, come nelle figg.7, si verificherà anzitutto che la pompa scelta sia idonea all’impianto: tale verifica può essere fatta osservando la caratteristica della pompa; ad esempio, nelle figg. 7 è rappresentata la caratteristica collinare di una stessa pompa accoppiata prima con l’impianto della figura 7a e poi con quello della figura 7b; si nota che la pompa assegnata ha un collinare adatto all’impianto di figura 7a in quanto la caratteristica esterna taglia il collinare stesso sulle linee dei massimi rendimenti; accoppiando invece la pompa con l’impianto di figura 7b la pompa lavorerà sempre con bassissimi rendimenti e pertanto, scegliere questa pompa per sollevare acqua in quest’ultimo impianto, si rivela una scelta sbagliata.
Una volta scelta la macchina più idonea, si dovrà determinare il punto di funzionamento M; fermo restando che tale punto può essere regolato con tecniche analoghe a quelle prima illustrate, M viene stabilito in modo tale da sfruttare al meglio la pompa, ovvero in modo che il suo rendimento sia il più alto possibile; nel caso di fig. 7a il punto di funzionamento potrebbe essere quello segnato in figura per il quale sarà noto il numero di giri N e conseguenzialmente si saranno stabilite la portata Q smaltita dalla pompa e la prevalenza che elabora.
Al fine di chiarire le idee sui criteri con cui viene stabilito il punto di funzionamento di un impianto di sollevamento idraulico, si presenta il seguente esempio numerico.


ESEMPIO

In un impianto è stato stabilito che si necessita di una pompa che elabori una prevalenza di almeno Hm = 41 m di colonna d’acqua; supponendo di disporre di una pompa il cui





collinare è quello riportato in figura, si stabilisca la portata e la velocità di rotazione della girante della pompa.

L’esercizio è di immediata soluzione in quanto sarà sufficiente tracciare una retta orizzontale e passante per il punto della prevalenza richiesta (Hm = 41 m) e cercare quindi la caratteristica del collinare che presenta il rendimento più alto possibile; nell’esercizio dato si osserva che con tale macchina e per tale prevalenza cercata, si può raggiungere un rendimento pari al 57% con un numero di giri pari a 2400 RPM e una portata smaltita pari a Q=12,5 m^3/h. Dal rendimento ottenuto, si capisce che la macchina non si presta bene alla prevalenza richiesta in quanto un rendimento pari al 57% non è alto; sarà quindi necessario considerare altri collinari relativi ad altre pompe al fine di ottenere la miglior resa possibile.