Pompa

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Simbologia utilizzata nei P&ID per indicare una pompa.

Una pompa è un dispositivo che sfrutta una operazione meccanica o chimica per spostare o raccogliere fluidi. Si intende normalmente per pompa il dispositivo usato per spostare liquidi, mentre si designa solitamente come compressore il dispositivo destinato allo spostamento di fluidi gassosi.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Meccanico al lavoro su una pompa a vapore, fotografia di Lewis Hine (1920)

La prima descrizione di una pompa si deve ad Archimede nel III secolo a.C. Si trattava di un trasportatore a vite noto come vite di Archimede. Questo tipo di pompa, sostanzialmente volumetrico (vedi sotto) sposta quantità costanti di liquido ad ogni rotazione. Per limitare i trafilamenti tra vite e statore, si usa per basse prevalenze ed alte portate. È oggi utilizzata come idrovora e come mezzo di sollevamento negli impianti di depurazione delle acque.

La noria, che risale al Medio Evo, consente il superamento di prevalenze più alte, limitate solo dalla complessità tecnica della realizzazione della pompa. È ancor oggi usata, specie in agricoltura, per medie portate e basse prevalenze.

Il progresso tecnico che ha consentito intorno al XVII secolo la realizzazione di sistemi biella/manovella e pistone/cilindro, ha permesso la realizzazione di pompe a stantuffo (vedi sotto) che, avendo limiti molto più alti di portata e prevalenza, consentivano il pompaggio (sostanzialmente) continuo di grandi quantità di fluido a grandi altezze o distanze: caso tipico, il pompaggio dell'acqua dalle miniere profonde. L'avvento del vapore ha perfezionato questo tipo di pompe, ed ha consentito di raggiungere potenze (e quindi portate e prevalenze) assai più alte.

Nel XIX secolo, dapprima per il miglioramento dei motori a vapore, poi per la diffusione delle turbine e dei motori elettrici, sono state sviluppate le pompe di tipo dinamico (soprattutto le pompe centrifughe).

Caratteristiche principali[modifica | modifica sorgente]

Stazione di pompaggio in un impianto di trattamento delle acque.

Come accennato, le pompe sono caratterizzate da portata (ovvero la quantità di fluido spostata nell'unità di tempo), velocità di pompaggio (ovvero volume di sostanza spostata in funzione del tempo), e prevalenza (ovvero il dislivello massimo di sollevamento). Alcune caratteristiche fisiche e fluidodinamiche sono influenti sul funzionamento delle pompe, come viscosità e densità. Un parametro specifico delle pompe è l'NPSH (differenza tra la pressione in un punto di un generico circuito idraulico e la tensione di vapore del liquido nello stesso punto).

Si consideri che l'aspirazione di una pompa avviene per differenza di pressione, quindi in condizioni normali di funzionamento, se una pompa deve aspirare da un pelo libero più basso della pompa stessa, dovrà creare una depressione alla bocca di aspirazione tale da far sollevare il fluido di un'altezza pari al dislivello. In condizioni normali, la pressione atmosferica standard è pari alla pressione di 10,332 metri d'acqua, quindi al massimo, idealmente creando il vuoto con la pompa alla bocca di aspirazione, l'acqua potrà risalire, dal pelo libero spinta dalla pressione atmosferica lungo il tubo di aspirazione, fino ad una altezza di 10,332 metri. Quindi il dislivello massimo, dal pelo libero, da cui è possibile teoricamente pompare acqua è pari a 10,332 metri. Nel caso in cui il liquido da pompare è mercurio (che ha una densità di 13579 kg/m3), il dislivello massimo teorico sarebbe di 0,76 metri. In realtà il fluido avrà una tensione di vapore superiore a 0, per cui, pompando acqua e sollevandola da 10,332 metri, questa bollirebbe nel tubo di aspirazione, in quanto al vuoto "assoluto" la temperatura di ebollizione è 0 °C (273,15 K). Esistono quindi limitazioni alle condizioni di aspirazione delle pompe, indipendentemente dalla tecnologia costruttiva adottata.

Classificazione[modifica | modifica sorgente]

Tipologie di pompe rotative:

  • Ad ingranaggi
  • A lobi
  • A palette
  • A vite
  • A pistoni

Portata: esse possono essere:

  • A portata costante
  • A portata variabile

Disposizione:

  • Di superficie, quando la pompa è posta fuori dal liquido che deve spostare ed utilizza un tubo di pescaggio
  • Ad immersione, quando la pompa è immersa nel liquido che deve spostare
  • Integrate, quando la pompa non è un elemento a se stante, ma deve essere assemblata in un determinato apparecchio, come le pompe delle centrali termiche o le pompe acqua delle automobili, che possono fungere anche da registro tensione della distribuzione.
  • Di spurgo, sono delle pompe a metà strada tra quelle di superficie e quelle ad immersione, in quanto possono essere sommerse, ma non devono per forza di cose essere ricoperte dal liquido per poter funzionare e quindi essere raffreddate, inoltre generalmente non permettono salti di pendenza elevati.

Pompe volumetriche[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Pompa volumetrica.

Le pompe di tipo volumetrico sfruttano la variazione di volume o lo spostamento di una camera per provocare un'aspirazione o una spinta sul fluido. Il cuore è una pompa di questo tipo.

I principali tipi sono:

  • a stantuffo, in cui la variazione di volume è ottenuta con lo scorrimento alternato di un pistone in un cilindro (è il caso delle pompe per bicicletta).
  • a diaframma o membrana, una variazione sullo stesso principio della pompa a stantuffo,
  • a ingranaggi, dove è sfruttata la variazione di volume causata dall'ingranamento dei denti di due ingranaggi,
  • a camera variabile, a lobi o palette, ed a vite eccentrica,
  • peristaltiche, basate sullo scorrimento di una strozzatura su un tubo.

Pompe fluidodinamiche[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Pompa fluidodinamica.

Il movimento del fluido è prodotto da un momento meccanico indotto nel fluido stesso. Queste pompe non hanno bisogno di valvole, ma hanno lo svantaggio che la portata e l'efficienza diminuiscono con l'aumentare della pressione all'uscita. A volte queste pompe hanno la necessità dell'adescamento, ovvero di essere inizialmente riempite di liquido per poter funzionare.

I principali tipi di pompe fluidodinamiche sono:

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]