Benvenuto all’attività “Idraulica di base”.

Iniziamo con le cognizioni di base.

Fondamentalmente, vi sono tre principali parametri di interesse quando parliamo di idraulica nei sistemi di pompaggio dell'acqua:

Portata
Prevalenza
Potenza
o Q, H e P.

La portata è misurata in metri cubi all’ora.

La prevalenza è misurata in metri, e la potenza in kilowatt. La portata può essere descritta come la quantità di acqua che una pompa trasporta attraverso i tubi in un dato momento.

Ecco perché è misurata in metri cubi all’ora.
La prevalenza di una pompa è la pressione che è in grado di fornire.

Descrive l'altezza a cui la pompa può sollevare l’acqua, e per questo viene misurata in metri. In altre parole, una prevalenza di 40 metri significa che la pompa è in grado di sollevare l’acqua a 40 metri d’altezza attraverso un tubo verticale.

La prevalenza viene suddivisa in altezza di aspirazione e spinta idrostatica, che possono essere convertite in pressione.

Ma non tutta la pressione è disponibile.

Una parte viene persa a causa di attrito nel sistema di tubazioni.

La Potenza (P) in un sistema di pompaggio dell’acqua può essere descritta come la forza e la velocità con cui l’acqua viene trasportata, e dipende direttamente dalla portata (Q) e dalla prevalenza (H).

La potenza è misurata in kilowatt (kW).

L’interazione tra la portata, la prevalenza e la potenza può essere descritta come:

P = Q x H x c

Dove c è una costante che dipende dal rendimento della pompa, gravità e tipo di fluido. Se si raddoppiano la portata o la prevalenza, anche la potenza raddoppierà.

Se si raddoppiano entrambi, l’energia quadruplicherà.

ll trasporto di fluidi in sistemi di pompaggio dell’acqua genera attrito tra le superfici a contatto con il fluido.

Questo causa una perdita di energia e pressione, ed è ciò che definiamo
perdita di carico per attrito.

Questa perdita si verifica in tutto il sistema
– nelle tubazioni, nei gomiti e nelle valvole.

Il livello della perdita di carico per attrito dipende dalla portata nel sistema e dalla viscosità del fluido, oltre alla lunghezza e alla superficie dei tubi.

La perdita di carico per attrito dipende anche dalla velocità del fluido; la velocità alla quale l’acqua viene pompata.

La velocità del fluido (v) può essere calcolata nel seguente:

v = Q / A x c

Dove Q è la portata, A è l’area trasversale del tubo, e c è una costante per convertire la velocità in metri al secondo.

Più acqua viene pompata e più velocemente la si pompa, maggiore sarà la
perdita di carico per attrito.

Per minimizzare la velocità del fluido, e quindi la perdita di carico per attrito, abbiamo due opzioni:

Ridurre la portata o aumentare il diametro del tubo.
Aumentando il diametro del tubo, si aumenterà anche il costo iniziale del sistema di pompaggio, ma nel lungo termine, il costo totale del ciclo di vita
sarà sostanzialmente inferiore in quanto le tubazioni più grandi ridurranno la perdita di carico per attrito e aumenteranno l’efficienza complessiva del pompaggio.

La pressione di vapore è un problema importante quando si lavora con i sistemi di pompaggio.

È l’esatto livello di pressione e temperatura alle quali l’acqua cambia di stato
trasformandosi in vapore. Alla normale pressione atmosferica, l’acqua bolle a 100° Celsius. Ma se la pressione nel sistema di pompaggio scende al di sotto di un certo livello l’acqua inizierà a bollire.

Non appena la pressione aumenta di nuovo, il vapore si trasforma nuovamente in acqua. Questo fenomeno è detto cavitazione e questo è molto dannoso per la pompa.

Che cos’è esattamente la cavitazione?
La cavitazione può essere definita come la rapida formazione e il collasso di bolle d’aria nell’acqua.

Ciò si verifica in prossimità dell’ingresso della girante, dove la pressione può essere ridotta al di sotto del punto di ebollizione dell’acqua.

Quando l’acqua bolle si trasforma in vapore, ma quando la pressione si innalza di nuovo oltre il punto di ebollizione, le molecole d’acqua vaporizzate implodono e ritornano ad assumere la loro forma liquida.

Queste implosioni possono essere udite sotto forma di forte rumore dalla pompa e possono causare il pitting della girante e del corpo pompa.

La cavitazione può essere evitata nei seguenti modi:

Abbassando l’ingresso della pompa e aumentando la pressione di aspirazione.
Riducendo la perdita di carico per attrito nel tubo d'aspirazione.

Riducendo la portata della pompa o aumentando l’altezza del livello dell’acqua di aspirazione.

Questo conclude la presentazione sull’idraulica di base.
Ora potrai testate le tue conoscenze e completare l’attività.

Grazie per la partecipazione.