Collaudo di una pompa centrifuga

Materie:	Appunti
Categoria:	Tecnologia Meccanica
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Numero di pagine:	5
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Bussacchini Marco 4^I 21/05/2001
Considerazioni teoriche
In questa esercitazione di laboratorio ci occupiamo di analizzare una pompa centrifuga, cioè una macchina idraulica che aggiunge dell’energia ad un fluido solitamente incomprimibile. Questa macchina è composta da due parti fondamentali: lo statore ed il rotore.
Lo statore è composto dalle tenute, dalla cassa a spirale e dai cuscinetti.
Il rotore è, invece composto dalle palette e dall’albero che proviene dal motore elettrico.
Si tratta di una pompa centrifuga, pertanto il liquido entrerà dal centro, parte denominata occhio, e uscirà dalla periferia della cassa. Il liquido percorrerà tutta la spirale spinto dalle palette, in questo percorso acquisterà energia sottoforma di velocità e pressione. Quando il liquido passerà nella cassa questa convertirà tutta l’energia cinetica in pressione. La pompa presa in esame è una monogirante, cioè si raggiunge la pressione desiderata con una sola girante.
La categoria di pompe presa in esame solitamente ha un rendimento piuttosto elevato tranne che a regimi di velocità bassi. In questo caso, infatti, si ha una brusca diminuzione del rendimento per via delle perdite che aumentano notevolmente negli stretti condotti tra le palette.
Strumenti utilizzati
• Vacuometro: è stato posto all’ingresso della pompa e serve per misurare la depressione d’aspirazione. Lo strumento ci misura la depressione in centimetri di mercurio (cmHg).
• Manometro: è posto in uscita della pompa e misura la pressione dell’acqua in uscita.
Caratteristiche:
- Ditta costruttrice: SACMA – Milano
-N° 63 – C – 45
-Graduato in Kg/cm2
• Vasca idrometrica: ci serve per misurare la portata attraverso l’idrometro e un cronometro.
• Wattmetro: è utilizzato per misurare la potenza che il motore fornisce alla pompa. La potenza che troveremo andrà moltiplicata per la costante dello strumento, nel nostro caso pari a 3. Questo strumento ci fornisce altri tre dati importanti: la corrente I e la tensione V del motore, un motore asincrono trifase, ed, infine, il coseno dell’angolo φ.
Caratteristiche:
-Ditta: LT – LUTRON
-Modello: DW 6090
Dati della pompa
Ditta costruttrice: Marelli
N° matricola: 811350
Tipo: pompa centrifuga monogirante ad azione
Prevalenza: H = 21 / 19,5
Portata stabilita: 400 / 500 l/min
N° di giri: 2890 g/min
Dati del motore solidale con la pompa
Tipo: motore asincrono trifase
Ditta costruttrice: Marelli
N° matricola: MS 2411
Tensione: V = 380 V
Intensità di corrente: I = 5,7 A
Potenza: 2,8 KW
N° giri: 2890 g/min
Frequenza: = 50 Hz
Descrizione dell’esperienza
In questa esperienza vogliamo collaudare una pompa centrifuga, cioè verificare i suoi dati di targa. Aumenteremo la potenza all’albero, con numero di giri costante, e varieremo la portata un po' alla volta fino ad arrivare alla massima portata disponibile. Misureremo di volta in volta alcuni dati: volume di acqua pompata, tempo di pompaggio, pressione manometro e vacuometro, potenza all’albero, la corrente, la tensione e lo sfasamento φ. La tensione sarà sempre costante e pari a 230 V. Esaurite le prove calcoleremo tutti gli altri valori.
Tabella dei valori misurati e calcolati
N° prova
V
(l)
T
(s)
V
(m3/s)
Manometro
(bar)
Vaquometro
(cmHg)
h
(m)
H
Ne
(W)
Ni
(W)
η
(%)
I
(A)
cosφ
1
500
/
/
2.05
13.5
0.765
23.5
1020
/
/
3.33
0.42
2
500
198
0.0025
2.1
15
0.765
24.2
1620
594
37
3.75
0.62
3
500
85
0.0059
1.75
25
0.765
22
2421
1273
53
4.13
0.75
4
500
64
0.0078
1.25
40
0.765
18.9
2946
1446
49
5.4
0.8
5
500
63
0.0079
0.6
46
0.765
13.1
2979
1015
34
5.48
0.8
6
500
56
0.0089
0.35
46
0.765
10.6
2814
925
32
5.23
0.78
7
500
55
0.0091
0.25
46
0.765
9.5
2736
848
31
5.15
0.76
Nella tabella non è riportato il valore della tensione, questo è stato misurato una sola volta ed è un parametro costante. Il suo valore è 230 V ma, trattandosi di un motore asincrono trifase, questo valore va moltiplicato per la radice di tre. Dunque:
Limite di cavitazione
Il limite di cavitazione è il punto oltre il quale la pompa comincia a capitare. Capitare significa che nel fluido si formano delle bolle di vapore dovute da un abbassamento di pressione localizzato. Questo limite è identificato con la sigla NPSH ed è un parametro caratteristico che dipende in gran parte dalle dimensioni e dal progetto della pompa. La cavitazione è un fenomeno che è meglio evitare perché le bolle di gas scoppiano a contatto con le palette e provocano un particolare tipo di erosione molto grave, denominata appunto erosione da cavitazione. Il limite di cavitazione si trova con l’utilizzo di una formula:
Nella formula:
NPSH = limite di cavitazione
Tensione vapore = tensione di vapore saturo a 20°C ed è pari a 2339 Pa
Ya = distanza tra il pelo libero e l’occhio della pompa, altezza di aspirazione
Calcolato il limite di cavitazione non dobbiamo fare altro che confrontarlo con la maggior pressione di aspirazione da noi registrata e sapremo se la nostra pompa cavita. Se l’NPSH sarà maggiore della pressione massima registrata potremo affermare che la pompa non cavita. Calcoliamo ora la pressione massima registrata:
La differenza tra l’NPSH e la pressione massima registrata è grande, possiamo quindi affermare che la pompa non cavita.
Osservazioni sul grafico
Se si osservano i grafici si nota che le curve caratteristiche da noi trovate non sono per niente simili alle curve teoriche. Con l’aumentare della portata, infatti, diminuiscono bruscamente sia il rendimento sia la prevalenza. La prevalenza può diminuire perché la velocità periferica delle palette aumenta, con lei aumentano anche la turbolenza e quindi di conseguenza si possono formare delle piccole bolle di fluido con meno pressione. Di conseguenza anche le perdite nelle condotte aumenterà, diminuirà di conseguenza sia la prevalenza sia il rendimento. Alla diminuzione del rendimento si potrebbe attribuire però un’altra causa, infatti, la macchina è piuttosto vecchia e così anche le tubazioni, che possono essere sporche, usurate o incrostate dal calcare.
Osservazioni conclusive
Si può affermare che l’esperienza non ha dato dei risultati molto confortanti per quanto riguarda il rendimento che è risultato molto basso. Se si considera il fatto che la pompa è appena stata revisionata anche le ipotesi fatte prima cadono, l’’unica che rimane accettabile è lo stato delle tubazioni ma non è possibile che influiscano tanto.
Per quanto riguarda la potenza le cose sono andate diversamente, la potenza erogata massima indicata dalla targa è stata addirittura superata.
Volumi consultati
Libro di testo “Fondamenti di macchine” autore G. Cornetti
“Manuale dell’ingegnere meccanico” Hoepli
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