Una pompa centrifuga è una macchina che usa la rotazione per imprimere velocità ad un liquido e poi converte questa velocità in flusso.
Ripartiamo questa definizione nei suoi componenti in modo da poter considerare ciascuno di essi a turno:
- Una pompa centrifuga è una macchina.
- Una pompa centrifuga usa la rotazione per imprimere velocità a un liquido.
- Una pompa centrifuga converte la velocità in flusso.
“Una pompa centrifuga è una macchina”. Ogni pompa centrifuga include un gruppo di componenti meccanici che rendono possibile il funzionamento della pompa. Questo gruppo meccanico include l’albero della pompa montato su cuscinetti, il meccanismo di tenuta che impedisce alla pompa di perdere eccessivamente, componenti strutturali progettati per gestire le sollecitazioni e i carichi imposti alla pompa durante il funzionamento, e superfici di usura che permettono alla pompa di essere riparata e riportata alle sue specifiche originali.
“Una pompa centrifuga usa la rotazione per imprimere velocità a un liquido”. Ogni pompa centrifuga include una girante. La girante è il componente idraulico che ruota per imprimere velocità al liquido pompato.
“Una pompa centrifuga converte la velocità in flusso”. Ogni pompa centrifuga include un involucro. Il corpo è il componente idraulico che cattura la velocità impartita dalla girante e dirige il liquido pompato verso il punto di scarico della pompa.
Al livello più fondamentale, una pompa centrifuga è costituita da questi tre componenti:
- Una girante che ruota e imprime velocità a un liquido.
- Un involucro che cattura la velocità generata dalla girante e la trasforma in un flusso stabile.
- Un insieme di componenti meccanici che rende possibile la rotazione della girante all’interno dell’involucro della pompa.
Eliche di pompe centrifughe
La girante di una pompa centrifuga viene ruotata rapidamente per imprimere velocità al liquido pompato.
Se non hai mai visto la girante di una pompa prima d’ora, visualizza l’elica di una barca.
Quando l’elica di una barca viene ruotata, imprime velocità al liquido intorno ad essa. Mentre il liquido si muove, questa velocità costringe l’elica a muoversi in avanti nell’acqua.
Ora immaginate cosa accadrebbe se la barca fosse ancorata in posizione, abbastanza saldamente da impedire alla barca di muoversi. Immaginate poi che la velocità generata dall’elica della barca sia contenuta e controllata in modo da creare un flusso d’acqua che potete dirigere dove volete.
In effetti, quello che abbiamo appena descritto è una pompa centrifuga – in effetti, una pompa a flusso assiale assomiglia a quello che abbiamo appena descritto in misura significativa.
In una pompa centrifuga avete un’elica che ruota rapidamente e imprime velocità al liquido nella pompa proprio come l’elica di una barca imprime velocità all’acqua in un lago. L’involucro è la parte del dispositivo che prende quella velocità, la contiene, la controlla e la invia in una direzione utile.
Ogni girante ha 1 o più palette che si estendono dal centro, o mozzo, della girante verso il diametro esterno. Quando la girante gira, la forza centrifuga fa sì che il liquido si muova rapidamente dal centro della girante, lungo le palette, per poi uscire dalla girante al diametro più esterno. Il risultato è che il liquido pompato esce dal perimetro della girante ad una velocità molto elevata.
Ci sono molti tipi diversi di giranti per pompe centrifughe. I tipi più comuni di giranti per pompe sono discussi nel nostro articolo Componenti fondamentali delle pompe: Volute, Involucri e Giranti.
Involucri delle pompe centrifughe
L’involucro della pompa centrifuga è il componente della pompa che converte tutta la velocità creata dalla girante rotante in un flusso controllato e stabile e lo dirige fuori dalla pompa attraverso il punto di scarico.
Il tipo più comune di involucro è chiamato voluta e assomiglia al guscio di una lumaca.
La girante è posta all’interno della voluta. Tuttavia, come avrete notato nell’immagine qui sopra, la girante non è tipicamente centrata nella voluta.
Invece, la girante è posizionata in modo che il diametro esterno della girante sia più vicino alla voluta nel punto appena dopo lo scarico. Questo punto in cui la girante è più vicina alla voluta è chiamato cutwater.
A partire dal cutwater, man mano che ci spostiamo intorno alla girante, la distanza tra la voluta e la girante aumenta gradualmente fino a raggiungere il punto di scarico. Questa espansione costante dell’area intorno alla girante significa che la pressione aumenterà spostandosi dalla distanza più piccola alla più grande e la pressione crescente spingerà il liquido fuori dal punto di scarico.
In questo articolo abbiamo appena toccato brevemente l’argomento del design del corpo della pompa. Ulteriori informazioni sui tipi più comuni di corpi pompa si possono trovare nel nostro articolo Componenti fondamentali della pompa: Volute, involucri e giranti.
Unità di pompaggio centrifugo
Le pompe centrifughe non sono molto utili da sole. Hanno bisogno di essere combinate con altre attrezzature per essere utili. La combinazione di attrezzature che rende una pompa centrifuga operabile è chiamata un’unità di pompaggio.
Al minimo, un’unità di pompaggio centrifugo include almeno due componenti: una pompa e un driver.
Nella maggior parte dei casi, il driver in un sistema di pompaggio centrifugo è un motore elettrico. Tuttavia, non è sempre così. Le pompe possono anche essere azionate da altri motori, come quelli a gas naturale o anche le turbine a vapore.
L’unità di pompaggio più comune combina una pompa centrifuga azionata da un motore elettrico.
L’immagine sopra è una pompa ad aspirazione finale ad accoppiamento chiuso. Questo è il tipo più semplice e più comune di unità di pompaggio centrifugo. In questo tipo di unità di pompaggio, la girante è montata sull’estremità dell’albero del motore e il corpo della pompa è montato direttamente sulla faccia del motore. Con un’unità di pompaggio monoblocco, i cuscinetti del motore e l’albero comprendono la maggior parte della parte meccanica della pompa.
Un altro design di pompa comune è la pompa ad aspirazione finale montata su telaio. Con una pompa ad aspirazione finale montata su telaio, la pompa include un gruppo meccanico completo ed è accoppiata a un driver, entrambi montati su una piastra di base comune.
Questa è tutt’altro che una lista esaustiva di possibili configurazioni di unità di pompaggio. Nell’articolo sui design comuni delle pompe ci immergeremo in altre configurazioni comuni di gruppi di pompaggio. Per il momento, il punto da portare via è che un’unità di pompaggio consiste in una pompa centrifuga e un driver, come un motore elettrico, e può anche includere componenti aggiuntivi come piastre di base e giunti a seconda del design della pompa.
Sommario
Una pompa centrifuga è una macchina che usa la rotazione per imprimere velocità a un liquido e poi converte questa velocità in flusso.
Ogni pompa centrifuga consiste in una girante, un involucro e un insieme di componenti meccanici che rendono possibile la rotazione della girante nell’involucro. La girante ruota rapidamente imprimendo velocità al liquido. La velocità è convertita in pressione e flusso dall’involucro.
Le pompe centrifughe devono essere combinate con un driver in un’unità di pompaggio centrifugo per essere utili. Le unità di pompaggio centrifugo variano in complessità dalla più semplice e comune – una pompa ad aspirazione finale strettamente accoppiata ad un motore elettrico – a complesse unità multimilionarie progettate su misura che consistono di molti componenti individuali.