Pompa centrifuga Francis

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
Download:	381
Data:	03.09.2001
Numero di pagine:	18
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

Milesi Giovanni 4^I Bs 07/05/2001

Le pompe centrifughe hanno, rispetto alle pompe alternative, il vantaggio di un ingombro minore, di un minore costo di esercizio e di una mandata continua; inoltre possono essere accoppiate direttamente a un motore elettrico e funzionano senza vibrazioni. Una pompa centrifuga del tipo più semplice si compone di una girante che ruota all'interno di un involucro a una estremità del quale vi è un diffusore di raccordo alla tubazione di mandata, mentre all'altra vi è un distributore di raccordo alla tubazione di aspirazione. La girante imprime all'acqua una certa velocità; parte della corrispondente energia cinetica si trasforma nel diffusore in energia potenziale, ossia in pressione.
Questo tipo di pompa è sensibilissimo alle variazioni della velocità, poiché la pressione di mandata dipende dal quadrato di questa. Mentre con un motore elettrico non è possibile superare un massimo di 2.800 giri/min circa, se la pompa è comandata da una turbina a vapore la velocità può raggiungere 6.000-8.000 giri/min. Se la pressione è troppo elevata per un'unica girante, la pompa, detta multipla o pluristadio, consta di più giranti in serie, fra le quali sono disposti opportuni diffusori, ossia palettature fisse che trasformano la velocità in pressione, con successivo condotto di ritorno per l'immissione nella girante successiva.
Nel caso più generale di pompe azionate da motori elettrici, tenendo conto delle usuali velocità di questi, risulta che per basse portate e alte prevalenze le condizioni migliori di rendimento si hanno per nc = 60-300; nel caso opposto (alte portate e basse prevalenze) occorre che sia nc = 400-1.000.
Una pompa centrifuga non può autoinnescarsi come avviene per le pompe a stantuffo e le pompe rotative. Essa deve invece essere prima riempita d'acqua, e piena deve essere anche la tubazione di aspirazione. Se si aumenta l'altezza di aspirazione, ossia per alte velocità d'entrata nella girante, la pressione nella ruota diminuisce fino a cadere, in certi casi e in certe posizioni, al valore della tensione del vapore acqueo; l'acqua allora vaporizza, ossia si ha la cavitazione, che ha come conseguenza la rapida usura della ruota. La cavitazione limita la prevalenza massima per
ogni stadio a 600 m circa, a velocità elevate; con pompe multiple
si sono raggiunte pressioni di oltre 100 kg/cm².
Sulla condotta di mandata si installa generalmente una valvola di ritenuta, ma, se la lunghezza di tale condotta supera qualche centinaio di metri, è necessario tener conto dei possibili colpi d'ariete. Se la pompa è azionata da un motore elettrico, in caso di interruzione dell'energia elettrica il gruppo si arresta bruscamente in un tempo assai breve, dell'ordine di un secondo. A valle della pompa si produce allora una depressione che, se non sono stati adottati i debiti accorgimenti, provoca quasi sempre una cavitazione in una parte della condotta. Propagandosi alla parte superiore della condotta, tale depressione determina una sovrappressione che può danneggiare la condotta stessa. È pertanto necessario installare un dispositivo di sicurezza.
Le pompe centrifughe sono molto impiegate in particolare come pompe di sollevamento nelle reti di distribuzione idrica, come pompe di prosciugamento nelle miniere, come pompe antincendio, per i condotti di lubrificazione, per la circolazione dell'acqua, ecc. Le pompe centrifughe possono muovere le acque fangose e vengono pertanto utilizzate nei lavori di dragaggio.
• L’impianto
L’impianto è formato da una vasca dalla quale preleviamo l’acqua tramite la nostra pompa centrifuga. Da un vacuometro posto in aspirazione ed un manometro posto invece in mandata. E’ presente un motore solidale alla pompa di cui andremo a misurare la potenza effettiva. L’acqua è mandata poi in una tubatura dove vi è una valvola a saracinesca che ci permette di regolarne la portata. A questo punto, verrà rinviata nella vasca di provenienza per prelevarne l’ ultimo parametro che ci è utile: il tempo in cui impiega ad occupare un volume di 500 litri, per ricavarne poi la portata.
• Strumenti utilizzati
All’interno dell’impianto sono presenti due strumenti di misura:
- un VACQUOMETRO della ditta SACMA di Milano,posizionato all’ ingresso della pompa per ottenere la misura della prevalenza. Unità di misura: Centimetri di mercurio [cm/Hg]
- un MANOMETRO graduato da 0 a 50 Kg/cm2 ditta SACMA n° 63-C-45 per misurare la pressione in mandata cioè in uscita dalla pompa che utilizzeremo per il calcolo della prevalenza.. Unità di misura: Chilogrammi su centimetro quadrato[Kg/cm²]
- Un terzo strumento è stato utilizzato per prelevare le misure di Potenza resa all’ albero, intensità di corrente (I), Tensione (V) e sfalsamento(cos c). Ditta costruttrice LT Lutron, modello: DW 6090.
- Per la misura della portata ci affideremo alla vasca idrometrica con relativo idrometro e cronometro.
• Dati della pompa:
Leggendo sulla targhetta della pompa abbiamo rilevato le seguenti caratteristiche:
• Tipo di centrifuga: Monogirante ad azione
• Ditta costruttrice: Marelli
• N° matricola: 811350
• Prevalenza (H): 21-19,5 m
• Portata stabilita: 400/500 l/min
• Numero di giri: 2890 g/min
• Dati del motore:
• Tipo di motore: Asincrono trifase
• Ditta costruttrice: Marelli
• N° matricola: MS 2411
• Tensione: 380 V
• Corrente: 5.7 A
• Potenza: 2.8 KW
• Numero di giri: 2890 g/min
• Frequenza (ƒ): 50 Hz
• Descrizione dell’esperienza
Lo scopo di questa nostra esperienza sarà quella di collaudare la pompa, andare a verificare cioè i valori Impressi sulla targa. Lasciando costante il numero di giri, andremo poi a verificare la potenza resa all’albero della pompa aumentando poco per volta il valore della portata aprendo la valvola a saracinesca. Dopo aver
aperto di un tanto la suddetta valvola, andremo a prendere nota di
tutti i valori che ci serviranno:le pressioni in aspirazione e in mandata, la potenza all’albero, l’intensità di corrente, la tensione, lo sfasamento e il tempo che impiegheranno 500 litri di acqua ad entrare nella vasca calcolando così la portata.
L’ ultima prova effettuata sarà quella a massima portata, con la valvola a saracinesca cioè completamente aperta. Raccolti tutti i dati in una tabella, interpoleremo quelli mancanti quali la misura della potenza idraulica, della prevalenza di portata e rendimento. Verrà calcolato inoltre il limite di cavitazione NPSH.

• Tabella delle misurazioni effettuate
N
Volume
(litri)
Tempo ( s )
Portata
( m³/s )
p man.
( Kg/cm2)
p asp. ( cmHg)
h ( m )
H
(m.c.a)
Ne
( W )
Nid
( W )
I ( A )
cos c
1
500
/
/
2,05
13,5
0,765
23,5
340
/
/
3,33
0,42
2
500
198
0,0025
2,1
15
0,765
24,2
540
594
0,37
3,75
0,62
3
500
85
0,0059
1,75
25
0,765
22
807
1273
0,53
4,13
0,75
4
500
64
0,0078
1,25
40
0,765
18,9
982
1446
0,49
5,4
0,8
5
500
63
0,0079
0,6
46
0,765
13,1
993
1015
0,34
5,48
0,8
6
500
56
0,0089
0,35
46
0,765
10,6
938
925
0,32
5,23
0,78
7
500
55
0,0091
0,25
46
0,765
9,5
912
848
0,31
5,15
0,76
In questa tabella sono racchiusi tutti I valori della prova in tredici colonne. Andremo ora d analizzare, colonna per colonna, il contenuto.
- Nella prima sono racchiuse il numero di prove effettuate. Vi è una osservazione da fare; La prima prova è stata effettuata con la valvola a saracinesca chiusa, quindi a portata nulla.
- Nella seconda è presente il valore fisso di volume d’acqua per permetterci di ricavarne la portata.
- Vi è poi la misura del tempo, altra grandezza che ci farà calcolare la portata.
- Nella quarta colonna troviamo il valore della portata espressa in metri cubi al secondo e calcolata con la seguente formula:
- Nella quinta troviamo la pressione in mandata, rilevata cioè all’uscita della pompa (p man.). C’è da dire che per I vaolri
che inseriremo nelle formule a venire, questa prossione verrà
moltiplicata per 100000 per consentirci di convertire I bar ( Kg/cm2) in Pascal (Pa)
- P asp è la pressione depressione misurata dal vacquometro in entrata della pompa. Anche in questo caso nelle future formule dovremo inserire questi valori in Pascal per cui per convertire I millimetri di mercurio dovremo:

- h indica la distanza che vi è tra centro manometro e centro vacquometro. E’ un valore fisso.
- H è invece la prevalenza; in poche parole il carico utile che la pompa riesce a trasferire all’ acqua. Viene trovata con la seguente formula:

- Ne è la potenza all’albero che non è però il valore reale. Per renderlo tale bisognerà moltiplicarlo per 3 che è una costante dello strumento di misura.Quindi I valori reali di Ne saranno:
N
Ne
( W )
1
1020
2
1620
3
2421
4
2946
5
2979
6
2814
7
2736
- Nid è la potenza idraulica; la potenza trasferita all’acqua. Il valore si ottiene dalla seguente formula:

- η è il rendimento della pompa che si ottiene dalla relazione:
- I stà ad indicare l’intensità di corrente del motore elettrico che, in teoria è direttamente proporzionale alla portata, nel nostro caso vi è una discordanza nelle ultime due misure;
- Cos C è lo sfasamento.
In ultimo vi sono due osservazioni da fare:
- In primo luogo dobbiamo dire che manca il valore della tensione ( V ) di corrente. La sua misurazione è stata effettuata una sola volta per nostra colpa anche se c’è da dire che questo è un valore costante.

V= 230 Volt
Questo dato va però moltiplicato per la radice di tre che è una costante dello strumento; quindi:
Il valore teorico è 380 Volt perchè il motore a nostra disposizione è un motore asincrono trifase, alimentato cioè con corrente alternata.
- La seconda considerazione da fare è che il valore dell’ intensità di corrente, della potenza resa all’albero e del cosφ è il frutto di una media tra il valore Massimo toccato e quello minimo in quanto lo strumento ci forniva dei valori che oscillavano.
• Calcolo del limite di cavitazione.
Un dato molto importante al fine del collaudo della pompa centrifuga è il limite espresso in metri di colonna d’acqua oltre il quale la nostra pompa cavita, ovvero vi è una formazione di vuoto, un effetto che riduce il flusso e danneggia la struttura della pompa.In altre parole la cavitazione consiste in una evaporazione locale del liquido provocata da un abbassamento idrodinamico di pressione.
Il limite anticavitazionale è un parametro caratteristico che dipende dal progetto e dalle dimensioni della pompa.
Per calcolarlo utilizziamo la seguente formula:

In questa formula troviamo che “Tens.vap.” è la tensione di vapore saturo che a 20°C è 2339 Pa, mentre ya è l’altezza di aspirazione, l’altezza cioè tra il pelo libero e l’occhio della pompa. Questo valore è stato misurato ed è 1.61m. Ora sostituendo i valori alle lettere otteniamo:

A questo punto per sapere se la nostra pompa cavita dovremo confrontare questo valore con la pressione di aspirazione maggiore da noi ottenuta:

Da come si nota la pressione massima di aspirazione è inferiore al nostro limite di cavitazione; possiamo dunque affermare che la nostra pompa non cavita.
Il calcolo del limite di cavitazione e previtao dalla norma UNI ISO 2548 che unifica tutti I parametric per il collaudo della pompa.
• Osservazioni sul grafico.
Il grafico allegato, riporta le curve caratteristiche della pompa centrifuga.
Le linee di potenza, rendimento e prevalenza, hanno colori diversi anche se a loro volta si suddividono in curva caratteristica teorica e curva caratteristica ricavata dai dati ottenuti dalle nostre rilevazioni di collaudo.
Le curve caratteristiche funzionali sono dei diagrammi che per una determinata velocità di rotazione costante (nel nostro caso n = cost. = 2890 g/ì) riportano in funzione della portata (Q) la prevalenza sviluppata dalla pompa (H), la potenza (N) e il rendimento effettivo (z).
• Osservazioni Conclusive.
Dal grafico possiamo capire come la prova abbia dato esiti non pienamente soddisfacenti in quanto le curve caratteristiche da noi ottenute sono abbastanza differenti da quelle teoriche. Notiamo in particolare una notevole diminuzione della prevalenza e del rendimento all’aumentare della portata.Dobbiamo ricercare ora le motivazioni di questi esiti. In primis si può dire che quando la portata raggiunge un elevato livello e di conseguenza si ha un aumento della velocità periferica dell’acqua sulle pale della pompa, cresce la turbolenza sulle pale stesse ed i gas presenti nel fluido.Questi gas comportano un aumento notevole delle perdite tra le pale e nelle tubazioni, che implicano un calo della prevalenza e del rendimento.
Quest’ ultimo dato, come risulta dalla tabella, nel corso della prova è oscillato tra 0.31 e 0.53; valori molto bassi tenendo soprattutto conto che la pompa è stata da poco revisionata. Non possiamo quindi ricercare la causa di ciò in difetti strutturali della macchina; è difficile quindi stabilire la causa che provoca un rendimento così basso; Un elevato indice di scabrezza presente
all’interno delle tubazioni dove, con il passare del tempo,si sono create delle incrostazioni che abbiano contribuito in negativo sull’esito della nostra prova,ma non possiamo esserne sicuri.
Per quanto riguarda invece la potenza rilevata, possiamo considerare la prova molto buona dato che i risultati ottenuti superano addirittura il valore riportato sulla targa della pompa, P= 2,8 KW;la potenza massima da noi erogata è di quasi 3 KW. Dal grafico ne risulta infatti che la curva caratteristica è molto simile a quella teorica.

• Volumi consultati:
• Libro di testo “Fondamenti di macchine” (autore G. Cornetti);
• Manuale dell’ingegnere meccanico (Hoepli).
• Normativa di riferimento:
UNI ISO 2548

INDICE ANALITICO

- Introduzione Pag.1
- L’ impianto Pag.2
- Strumenti utilizzati Pag.2
- Dati della pompa Pag.3
- Dati del motore Pag.3
- Descrizione dell’esperienza Pag.3

- Tabella delle misure effettuate Pag.4
- Calcolo del limite di cavitazione Pag.6
- Osservazioni sul grafico Pag.7
- Osservazioni conclusive Pag.7

- Volumi consultati Pag.8
- Normativa di riferimento Pag.8

1
Milesi Giovanni 4^I Bs 07/05/2001

Le pompe centrifughe hanno, rispetto alle pompe alternative, il vantaggio di un ingombro minore, di un minore costo di esercizio e di una mandata continua; inoltre possono essere accoppiate direttamente a un motore elettrico e funzionano senza vibrazioni. Una pompa centrifuga del tipo più semplice si compone di una girante che ruota all'interno di un involucro a una estremità del quale vi è un diffusore di raccordo alla tubazione di mandata, mentre all'altra vi è un distributore di raccordo alla tubazione di aspirazione. La girante imprime all'acqua una certa velocità; parte della corrispondente energia cinetica si trasforma nel diffusore in energia potenziale, ossia in pressione.
Questo tipo di pompa è sensibilissimo alle variazioni della velocità, poiché la pressione di mandata dipende dal quadrato di questa. Mentre con un motore elettrico non è possibile superare un massimo di 2.800 giri/min circa, se la pompa è comandata da una turbina a vapore la velocità può raggiungere 6.000-8.000 giri/min. Se la pressione è troppo elevata per un'unica girante, la pompa, detta multipla o pluristadio, consta di più giranti in serie, fra le quali sono disposti opportuni diffusori, ossia palettature fisse che trasformano la velocità in pressione, con successivo condotto di ritorno per l'immissione nella girante successiva.
Nel caso più generale di pompe azionate da motori elettrici, tenendo conto delle usuali velocità di questi, risulta che per basse portate e alte prevalenze le condizioni migliori di rendimento si hanno per nc = 60-300; nel caso opposto (alte portate e basse prevalenze) occorre che sia nc = 400-1.000.
Una pompa centrifuga non può autoinnescarsi come avviene per le pompe a stantuffo e le pompe rotative. Essa deve invece essere prima riempita d'acqua, e piena deve essere anche la tubazione di aspirazione. Se si aumenta l'altezza di aspirazione, ossia per alte velocità d'entrata nella girante, la pressione nella ruota diminuisce fino a cadere, in certi casi e in certe posizioni, al valore della tensione del vapore acqueo; l'acqua allora vaporizza, ossia si ha la cavitazione, che ha come conseguenza la rapida usura della ruota. La cavitazione limita la prevalenza massima per
ogni stadio a 600 m circa, a velocità elevate; con pompe multiple
si sono raggiunte pressioni di oltre 100 kg/cm².
Sulla condotta di mandata si installa generalmente una valvola di ritenuta, ma, se la lunghezza di tale condotta supera qualche centinaio di metri, è necessario tener conto dei possibili colpi d'ariete. Se la pompa è azionata da un motore elettrico, in caso di interruzione dell'energia elettrica il gruppo si arresta bruscamente in un tempo assai breve, dell'ordine di un secondo. A valle della pompa si produce allora una depressione che, se non sono stati adottati i debiti accorgimenti, provoca quasi sempre una cavitazione in una parte della condotta. Propagandosi alla parte superiore della condotta, tale depressione determina una sovrappressione che può danneggiare la condotta stessa. È pertanto necessario installare un dispositivo di sicurezza.
Le pompe centrifughe sono molto impiegate in particolare come pompe di sollevamento nelle reti di distribuzione idrica, come pompe di prosciugamento nelle miniere, come pompe antincendio, per i condotti di lubrificazione, per la circolazione dell'acqua, ecc. Le pompe centrifughe possono muovere le acque fangose e vengono pertanto utilizzate nei lavori di dragaggio.
• L’impianto
L’impianto è formato da una vasca dalla quale preleviamo l’acqua tramite la nostra pompa centrifuga. Da un vacuometro posto in aspirazione ed un manometro posto invece in mandata. E’ presente un motore solidale alla pompa di cui andremo a misurare la potenza effettiva. L’acqua è mandata poi in una tubatura dove vi è una valvola a saracinesca che ci permette di regolarne la portata. A questo punto, verrà rinviata nella vasca di provenienza per prelevarne l’ ultimo parametro che ci è utile: il tempo in cui impiega ad occupare un volume di 500 litri, per ricavarne poi la portata.
• Strumenti utilizzati
All’interno dell’impianto sono presenti due strumenti di misura:
- un VACQUOMETRO della ditta SACMA di Milano,posizionato all’ ingresso della pompa per ottenere la misura della prevalenza. Unità di misura: Centimetri di mercurio [cm/Hg]
- un MANOMETRO graduato da 0 a 50 Kg/cm2 ditta SACMA n° 63-C-45 per misurare la pressione in mandata cioè in uscita dalla pompa che utilizzeremo per il calcolo della prevalenza.. Unità di misura: Chilogrammi su centimetro quadrato[Kg/cm²]
- Un terzo strumento è stato utilizzato per prelevare le misure di Potenza resa all’ albero, intensità di corrente (I), Tensione (V) e sfalsamento(cos c). Ditta costruttrice LT Lutron, modello: DW 6090.
- Per la misura della portata ci affideremo alla vasca idrometrica con relativo idrometro e cronometro.
• Dati della pompa:
Leggendo sulla targhetta della pompa abbiamo rilevato le seguenti caratteristiche:
• Tipo di centrifuga: Monogirante ad azione
• Ditta costruttrice: Marelli
• N° matricola: 811350
• Prevalenza (H): 21-19,5 m
• Portata stabilita: 400/500 l/min
• Numero di giri: 2890 g/min
• Dati del motore:
• Tipo di motore: Asincrono trifase
• Ditta costruttrice: Marelli
• N° matricola: MS 2411
• Tensione: 380 V
• Corrente: 5.7 A
• Potenza: 2.8 KW
• Numero di giri: 2890 g/min
• Frequenza (ƒ): 50 Hz
• Descrizione dell’esperienza
Lo scopo di questa nostra esperienza sarà quella di collaudare la pompa, andare a verificare cioè i valori Impressi sulla targa. Lasciando costante il numero di giri, andremo poi a verificare la potenza resa all’albero della pompa aumentando poco per volta il valore della portata aprendo la valvola a saracinesca. Dopo aver
aperto di un tanto la suddetta valvola, andremo a prendere nota di
tutti i valori che ci serviranno:le pressioni in aspirazione e in mandata, la potenza all’albero, l’intensità di corrente, la tensione, lo sfasamento e il tempo che impiegheranno 500 litri di acqua ad entrare nella vasca calcolando così la portata.
L’ ultima prova effettuata sarà quella a massima portata, con la valvola a saracinesca cioè completamente aperta. Raccolti tutti i dati in una tabella, interpoleremo quelli mancanti quali la misura della potenza idraulica, della prevalenza di portata e rendimento. Verrà calcolato inoltre il limite di cavitazione NPSH.

• Tabella delle misurazioni effettuate
N
Volume
(litri)
Tempo ( s )
Portata
( m³/s )
p man.
( Kg/cm2)
p asp. ( cmHg)
h ( m )
H
(m.c.a)
Ne
( W )
Nid
( W )
I ( A )
cos c
1
500
/
/
2,05
13,5
0,765
23,5
340
/
/
3,33
0,42
2
500
198
0,0025
2,1
15
0,765
24,2
540
594
0,37
3,75
0,62
3
500
85
0,0059
1,75
25
0,765
22
807
1273
0,53
4,13
0,75
4
500
64
0,0078
1,25
40
0,765
18,9
982
1446
0,49
5,4
0,8
5
500
63
0,0079
0,6
46
0,765
13,1
993
1015
0,34
5,48
0,8
6
500
56
0,0089
0,35
46
0,765
10,6
938
925
0,32
5,23
0,78
7
500
55
0,0091
0,25
46
0,765
9,5
912
848
0,31
5,15
0,76
In questa tabella sono racchiusi tutti I valori della prova in tredici colonne. Andremo ora d analizzare, colonna per colonna, il contenuto.
- Nella prima sono racchiuse il numero di prove effettuate. Vi è una osservazione da fare; La prima prova è stata effettuata con la valvola a saracinesca chiusa, quindi a portata nulla.
- Nella seconda è presente il valore fisso di volume d’acqua per permetterci di ricavarne la portata.
- Vi è poi la misura del tempo, altra grandezza che ci farà calcolare la portata.
- Nella quarta colonna troviamo il valore della portata espressa in metri cubi al secondo e calcolata con la seguente formula:
- Nella quinta troviamo la pressione in mandata, rilevata cioè all’uscita della pompa (p man.). C’è da dire che per I vaolri
che inseriremo nelle formule a venire, questa prossione verrà
moltiplicata per 100000 per consentirci di convertire I bar ( Kg/cm2) in Pascal (Pa)
- P asp è la pressione depressione misurata dal vacquometro in entrata della pompa. Anche in questo caso nelle future formule dovremo inserire questi valori in Pascal per cui per convertire I millimetri di mercurio dovremo:

- h indica la distanza che vi è tra centro manometro e centro vacquometro. E’ un valore fisso.
- H è invece la prevalenza; in poche parole il carico utile che la pompa riesce a trasferire all’ acqua. Viene trovata con la seguente formula:

- Ne è la potenza all’albero che non è però il valore reale. Per renderlo tale bisognerà moltiplicarlo per 3 che è una costante dello strumento di misura.Quindi I valori reali di Ne saranno:
N
Ne
( W )
1
1020
2
1620
3
2421
4
2946
5
2979
6
2814
7
2736
- Nid è la potenza idraulica; la potenza trasferita all’acqua. Il valore si ottiene dalla seguente formula:

- η è il rendimento della pompa che si ottiene dalla relazione:
- I stà ad indicare l’intensità di corrente del motore elettrico che, in teoria è direttamente proporzionale alla portata, nel nostro caso vi è una discordanza nelle ultime due misure;
- Cos C è lo sfasamento.
In ultimo vi sono due osservazioni da fare:
- In primo luogo dobbiamo dire che manca il valore della tensione ( V ) di corrente. La sua misurazione è stata effettuata una sola volta per nostra colpa anche se c’è da dire che questo è un valore costante.

V= 230 Volt
Questo dato va però moltiplicato per la radice di tre che è una costante dello strumento; quindi:
Il valore teorico è 380 Volt perchè il motore a nostra disposizione è un motore asincrono trifase, alimentato cioè con corrente alternata.
- La seconda considerazione da fare è che il valore dell’ intensità di corrente, della potenza resa all’albero e del cosφ è il frutto di una media tra il valore Massimo toccato e quello minimo in quanto lo strumento ci forniva dei valori che oscillavano.
• Calcolo del limite di cavitazione.
Un dato molto importante al fine del collaudo della pompa centrifuga è il limite espresso in metri di colonna d’acqua oltre il quale la nostra pompa cavita, ovvero vi è una formazione di vuoto, un effetto che riduce il flusso e danneggia la struttura della pompa.In altre parole la cavitazione consiste in una evaporazione locale del liquido provocata da un abbassamento idrodinamico di pressione.
Il limite anticavitazionale è un parametro caratteristico che dipende dal progetto e dalle dimensioni della pompa.
Per calcolarlo utilizziamo la seguente formula:

In questa formula troviamo che “Tens.vap.” è la tensione di vapore saturo che a 20°C è 2339 Pa, mentre ya è l’altezza di aspirazione, l’altezza cioè tra il pelo libero e l’occhio della pompa. Questo valore è stato misurato ed è 1.61m. Ora sostituendo i valori alle lettere otteniamo:

A questo punto per sapere se la nostra pompa cavita dovremo confrontare questo valore con la pressione di aspirazione maggiore da noi ottenuta:

Da come si nota la pressione massima di aspirazione è inferiore al nostro limite di cavitazione; possiamo dunque affermare che la nostra pompa non cavita.
Il calcolo del limite di cavitazione e previtao dalla norma UNI ISO 2548 che unifica tutti I parametric per il collaudo della pompa.
• Osservazioni sul grafico.
Il grafico allegato, riporta le curve caratteristiche della pompa centrifuga.
Le linee di potenza, rendimento e prevalenza, hanno colori diversi anche se a loro volta si suddividono in curva caratteristica teorica e curva caratteristica ricavata dai dati ottenuti dalle nostre rilevazioni di collaudo.
Le curve caratteristiche funzionali sono dei diagrammi che per una determinata velocità di rotazione costante (nel nostro caso n = cost. = 2890 g/ì) riportano in funzione della portata (Q) la prevalenza sviluppata dalla pompa (H), la potenza (N) e il rendimento effettivo (z).
• Osservazioni Conclusive.
Dal grafico possiamo capire come la prova abbia dato esiti non pienamente soddisfacenti in quanto le curve caratteristiche da noi ottenute sono abbastanza differenti da quelle teoriche. Notiamo in particolare una notevole diminuzione della prevalenza e del rendimento all’aumentare della portata.Dobbiamo ricercare ora le motivazioni di questi esiti. In primis si può dire che quando la portata raggiunge un elevato livello e di conseguenza si ha un aumento della velocità periferica dell’acqua sulle pale della pompa, cresce la turbolenza sulle pale stesse ed i gas presenti nel fluido.Questi gas comportano un aumento notevole delle perdite tra le pale e nelle tubazioni, che implicano un calo della prevalenza e del rendimento.
Quest’ ultimo dato, come risulta dalla tabella, nel corso della prova è oscillato tra 0.31 e 0.53; valori molto bassi tenendo soprattutto conto che la pompa è stata da poco revisionata. Non possiamo quindi ricercare la causa di ciò in difetti strutturali della macchina; è difficile quindi stabilire la causa che provoca un rendimento così basso; Un elevato indice di scabrezza presente
all’interno delle tubazioni dove, con il passare del tempo,si sono create delle incrostazioni che abbiano contribuito in negativo sull’esito della nostra prova,ma non possiamo esserne sicuri.
Per quanto riguarda invece la potenza rilevata, possiamo considerare la prova molto buona dato che i risultati ottenuti superano addirittura il valore riportato sulla targa della pompa, P= 2,8 KW;la potenza massima da noi erogata è di quasi 3 KW. Dal grafico ne risulta infatti che la curva caratteristica è molto simile a quella teorica.

• Volumi consultati:
• Libro di testo “Fondamenti di macchine” (autore G. Cornetti);
• Manuale dell’ingegnere meccanico (Hoepli).
• Normativa di riferimento:
UNI ISO 2548

INDICE ANALITICO

- Introduzione Pag.1
- L’ impianto Pag.2
- Strumenti utilizzati Pag.2
- Dati della pompa Pag.3
- Dati del motore Pag.3
- Descrizione dell’esperienza Pag.3

- Tabella delle misure effettuate Pag.4
- Calcolo del limite di cavitazione Pag.6
- Osservazioni sul grafico Pag.7
- Osservazioni conclusive Pag.7

- Volumi consultati Pag.8
- Normativa di riferimento Pag.8

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