Pompa di circolazione

Le pompe di circolazione utilizzate nell'impiantistica sono costituite esclusivamente da pompe centrifughe la cui applicazione è limitata principalmente al trasporto dell'acqua e di miscele acqua-glicole nei circuiti chiusi.

8.4.1 Tipi di pompe

Nell'impiantistica si sono imposti due tipi di pompe. La pompa con funzionamento ad umido per gli impianti di piccole e medie dimensioni e la pompa con funzionamento a secco, che può essere utilizzata come pompa inline oppure come pompa a zoccolo e che copre soprattutto il campo di potenza superiore ed è di conseguenza conveniente per gli impianti di dimensioni da medie a grandi. La scelta della pompa di circolazione dipende da diversi parametri. Le brevi descrizioni che seguono costituiscono una

ricapitolazione delle principali caratteristiche e differenze dei due tipi di pompe.

Pompa con funzionamento ad umido

La pompa con funzionamento ad umido (figura 8.18) è una pompa di circolazione senza premistoppa, munita di un motore a guaina. Tutte le parti rotanti sono lubrificate dal fluido trasportato. La bobina del motore è isolata dalla camera umida mediante la guaina. Il raffreddamento del motore e la lubrificazione dei

cuscinetti radenti sono garantiti dal fluido trasportato. La pompa è una pompa centrifuga che si compone di due parti principali che sono la chiocciola ed il girante. Le pompe con funzionamento ad umido sono caratterizzate dalla loro costruzione compatta e dai motori a guaina costruiti soprattutto per questo scopo, motori la cui costruzione è fondamentalmente diversa da quella dei motori usuali.

Le pompe ad umido sono molto silenziose a causa del tipo dei loro cuscinetti. Qualora vengano utilizzate in modo corretto non necessitano inoltre né di manutenzione, né di cura.

Pompa con funzionamento a secco

Nelle pompe con funzionamento a secco (figura 8.19) il motore rimane «secco», ossia il motore è isolato dalla pompa (fluido trasportato) da una tenuta ad anello scorrevole. Contrariamente a quanto si verifica nelle pompe con funzionamento ad umido i cuscinetti sono cuscinetti volventi ed il raffreddamento del motore è garantito da un ventilatore. Il

collegamento tra il motore e la pompa costituisce la differenza tra la pompa inline (motore flangiato direttamente sulla pompa) e la pompa a zoccolo (motore fissato sulla pompa mediante un dispositivo di accoppiamento). Contrariamente alla pompa inline, la pompa a zoccolo riveste solo un'importanza secondaria nel settore dell'impiantistica, poiché i suoi costi d'istallazione sono relativamente alti.

Figura 8.19: pompa inline [F4] Pompa a zoccolo [F4]

A causa dei cuscinetti volventi e del ventilatore esterno il rumore causato dalle pompe con funzionamento a secco è sensibilmente maggiore di quello causato dalle pompe con funzionamento ad umido. Le pompe con funzionamento a secco non esigono parimenti alcuna manutenzione regolare. Non è tuttavia vietato eseguire controlli saltuari, ciò che permetterà di scoprire con un anticipo sufficiente danni eventuali ed un guasto della pompa.

8.4.2 Curva caratteristica delle pompe Per quanto concerne la sua potenza il comportamento di una pompa di circolazione è illustrato da diagrammi con curve caratteristiche che mostrano l'interdipendenza della pressione di mandata (Pa) e della portata (m3_{/h). Le curve} caratteristiche delle pompe di circolazione si spostano sempre verso destra, ciò che significa che la pressione di mandata diminuisce allorché aumenta la portata. Le curve caratteristiche sono determinate dai fabbricanti sulla base di misurazioni effettuate al banco di prova. Al banco di prova le condizioni di flusso (lunghezza e diametro delle tubazioni di aspirazione e di pressione) sono ottimali. In pratica, ossia negli impianti, le condizioni di flusso sono raramente le stesse. Nelle condizioni reali la curva caratteristica effettiva della pompa varia quindi spesso rispetto alla curva caratteristica misurata [7]. Nei cataloghi i diagrammi indicano inoltre gli scarti delle curve caratteristiche della pompa rispetto alle curve caratteristiche misurate. Tali scarti sono diversi a seconda dei fabbricanti e non è possibile quantificarli. A questo proposito sarebbe opportuno che vi fosse una maggior trasparenza da parte dei fabbricanti per quanto concerne gli scarti tra i dati forniti nei cataloghi ed i valori misurati effettivamente. Sulla base di misurazioni la rivista tedesca «TEST» [8] valuta lo scarto delle curve caratteristiche di diverse pompe come «modesto a molto debole». In futuro i metodi di prova più moderni (ad es. Scuola tecnica di Yverdon; «TEST 1991») saranno in grado di fornire risultati migliori per quanto concerne la qualità dei dati forniti dai cataloghi. In ogni caso il progettista sarà conscio del fatto che esiste questa problematica allorché si tratterà di scegliere la pompa di circolazione.

Punto d'esercizio sulla curva caratteristica delle pompe

Il punto d'intersezione tra la curva caratteristica della rete e la curva caratteristica della pompa corrisponde sempre al punto d'esercizio dell'impianto. Il punto d'esercizio sarà possibilmente identico al punto di miglior rendimento. Quest'ultimo è situato sempre nel terzo in mezzo alla curva caratteristica della pompa. La figura 8.20 fa inoltre risaltare il fatto che la potenza aumenta quando anche la portata aumenta.

È opportuno utilizzare la pompa di circolazione per tutti i punti d'esercizio situati nella curva caratteristica della pompa. Se il punto d'esercizio si sposta a lato della curva caratteristica (zone marginali) possono manifestarsi stati d'esercizio problematici. Sulla curva caratteristica della pompa possono quindi essere definiti tre campi d'esercizio (Figure 8.21 e 8.22).

Figura 8.20: curva caratteristica della potenza idraulica e del rendimento di una pompa inline [F4]

Figura 8.21: campi di funzionamento di una pompa di circolazione

La maggior parte dei fabbricanti fornisce campi limitati nei suoi diagrammi (ad es. curva caratteristica della pompa sotto forma di una linea tratteggiata). È assolutamente indispensabile tenere in considerazione questi limiti al momento della scelta della pompa. Soprattutto nel caso degli impianti a portata variabile sarà necessario tener conto dello spostamento del punto d'esercizio sulla curva caratteristica della pompa nel campo di carico parziale.

Curva caratteristica della pompa e curva caratteristica della rete

La determinazione del punto d'esercizio si basa sul calcolo della rete delle tubazioni (pressione di mandata e portata) e, di conseguenza, sulla determinazione della curva caratteristica della rete. Come rammentato nel capitolo «8.2 Calcolo della rete delle tubazioni» l'esperienza ha dimostrato che la pressione di mandata necessaria per la rete realizzata è spesso inferiore (curva caratteristica della rete leggermente più piatta) a quella calcolata. Ciò è dovuto soprattutto ai supplementi di sicurezza di cui si tiene conto nel calcolo ed agli scarti reali tra l'impianto realizzato e l'impianto progettato.

In qualsiasi caso occorrerà adeguare la curva

caratteristica dell'impianto e le sue variazioni durante l'esercizio alla curva caratteristica della pompa, ciò che significa che i diversi stati d'esercizio che possono manifestarsi devono essere noti al momento della progettazione dell'impianto. Solo in questo modo è possibile procedere ad una scelta ottimale della pompa di circolazione.