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Le Pompe centrifughe

Tra le macchine operatrici destinate ad effettuare il sollevamento di un liquido, le pompe centrifughe sono le più comunemente impiegate nella pratica. Uno dei vantaggi più importanti di queste macchine è la possibilità di accoppiamento diretto, cioè senza complicati dispositivi di trasmissione, con motori veloci di uso corrente, sia termici sia elettrici. 

Il gruppo moto-pompa così costituito ha un ingombro abbastanza limitato. Per la sua concezione una pompa centrifuga non presenta organi delicati, e ciò dà maggiori garanzie per l'esercizio, ed è anche leggera. Le pompe centrifughe di costruzione recente non si innescano da sole ma hanno bisogno di essere riempite d'acqua all'inizio del servizio.

I costruttori di pompe hanno risolto il problema in differenti modi, con dispositivi di innesco automatico che agiscono nel senso di trattenere nel corpo della pompa, durante i periodi di arresto, il volume idrico necessari all'innesco.

Le pompe centrifughe di uso corrente sono costruite secondo differenti configurazioni che possono essere classificate in relazione al posto riservato alla macchina per la sua installazione. La grande varietà di macchine non consente una descrizione completa di tutti i tipi, per la quale si rimanda necessariamente ai cataloghi dei costruttori.In linea generale, le pompe centrifughe più comuni appartengono a una delle tre seguenti categorie: pompe di superficie,pompe immerse,pompe sommergibili.

Pompe di superficie

Le pompe di superficie sono concepite, ovviamente, per essere installate fuori dall'acqua che deve essere pompata.

Installazione di una pompa di superficie

Una pompa di superficie può essere installata sia sotto carico sia in aspirazione (fig.6). L’istallazione sotto carico ha il vantaggio molto importante di evitare qualunque rischio di disinnesco tra due servizi consecutivi. Basta aprire completamente la valvola alla aspirazione perchè la pompa sia pronta per funzionare.

L’installazione in aspirazione implica la pompa si trovi ad una quota sul livello liquido praticamente non superiore ai 7 m ( capacità limite di aspirazione della macchina). Si ricorda che quando si raggiungono nella sezione immediatamente a monte della pompa pressioni relative negative prossime a 10 m di colonna d’acqua in teoria, a circa 7 - 8 m nella pratica, i gas disciolti nell'acqua cominciano a liberarsi, per cui ha inizio la cavitazione e la pompa si disinnesca. Nella fig. 5 sono rappresentati i vari elementi di una pompa di superficie in aspirazione: 

all’ aspirazione
- la valvola di ritenuta C, generalmente comprendente una succheruola per evitare l'ingresso di elementi estranei nel caso di acque non limpide. In certi casi si installano succheruole antisabbia, che possono essere eventualmente sostituite da filtri a sabbia montati sulla condotta di aspirazione; 
la condotta di aspirazione ca; uno o più gomiti a seconda dei casi; l'ultimo tratto della condotta di aspirazione deve avere una pendenza costante almeno del 2% nel senso del moto e non deve essere molto lungo (non più di 10 m); 
- un convergente cc la cui generatrice superiore deve essere orizzontale, al fine di evitare punti salienti, che si avrebbero con un convergente normale, nei quali si può avere accumulazione di aria e quindi pericolo di disinnesco della pompa; bisogna altresì evitare disposizioni come quella indicata a margine della fig. 6, in cui a causa della forza centrifuga si ha una disuniforme ripartizione dei filetti liquidi all'ingresso della pompa che ne provocano un funzionamento irregolare; 
- la pompa è generalmente munita nelle installazioni importanti all'aspirazione di un vacuometro Ve alla mandata di un manometro M. Nelle installazioni con funzionamento automatico il vacuometro, se nella mandata non è inserita una valvola di ritenuta, rischia di trovarsi soggetto, all'arresto della pompa, ad una pressione che lo può danneggiare. E' bene allora come regola generale isolare il vacuometro, ed anche il manometro, mediante rubinetti a tre vie che consentono l'inserzione di questi apparecchi solo quando si desidera effettuare le misure; 

alla mandata:
- un divergente CD; 
- una valvola unidirezionale di ritenuta CR. Questo elemento non è necessario se la condotta di mandata è breve o se il dislivello tra i due serbatoi e di limitata entità. In caso contrario la valvola è indispensabile, ed allora c'è la necessità di una piccola condotta di by-pass per l'innesco della pompa; 
- una valvola di regolazione RV. Questo elemento, sempre opportuno, diventa obbligatorio quando la portata della pompa supera i 10 m3/h. La funzione di questa valvola è di poter regolare la portata creando una perdita di carico supplementare che consente in certi casi di riportare il punto di funzionamento della macchina tra i suoi limiti normali di utilizzazione. Vedremo infatti che se diminuisce, per una qualsiasi ragione, la prevalenza (per esempio per un innalzamento del livello di monte) la portata sollevata aumenta ed il motore è costretto a sviluppare una potenza per il quale non è stato dimensionato. La valvola consente di ridurre la portata al valore normale, evitando così l'inconveniente; 
- la condotta di mandata CR. 

Pompe immerse

Le pompe immerse sono concepite in modo da essere installate, con un breve tronco in aspirazione nelle immediate vicinanze della superficie libera del liquido da pompare. Di tipo ad asse verticale, per l'installazione la pompa, munita di un brevissimo tratto di aspirazione, viene fissata all'estremità inferiore del tubo di mandata e viene calata fino al livello liquido del pozzo. Il motore è posto sulla superficie del terreno e trasmette il moto alla girante della pompa a mezzo di un albero sistemato all'interno della tubazione di mandata. Può anche mancare il tratto di aspirazione ed in questo caso la pompa lavora immersa nel liquido.

Pompe sommergibili

Le pompe sommergibili sono in genere utilizzate per il sollevamento da pozzi più o meno profondi. Un gruppo sommergibile è essenzialmente costituito da una pompa centrifuga ad asse verticale, di tipo monogirante oppure anche multipla, le cui giranti sono calettate sullo stesso albero del motore elettrico che le trascina. Quest'ultimo è posto nella parte inferiore del gruppo ed è di costruzione speciale. L’alimentazione elettrica del motore è assicurata da un cavo speciale con rivestimento impermeabile. Al di sopra del motore, tra questo e la pompa, è posto il tratto forato di aspirazione. Dopo questo tratto è la pompa vera e propria. Alla fine di essa, immediatamente prima della condotta di mandata, è generalmente montata una valvola di ritegno. La pompa sommergibile è semplicemente sospesa alla colonna di mandata e non c’è pericolo di disinnesco della pompa.

Pompe drenaggio

Il drenaggio nell'ingegneria civile e geotecnica  ha lo scopo di eliminare le acque d'infiltrazione presenti nei terreni.
Ciò per evitare danni alle strutture edilizie o le sovrapressioni idrostatiche nelle opere civili. Nel campo geotecnico il drenaggio effettuato con trincee drenanti consente di abbassare la quota piezometrica per consolidare i pendii tendenzialmente soggetti a frane superficiali.Quando gli elementi drenati sono a contatto con l’atmosfera il sistema di drenaggio è detto a gravità e la pressione agente sui contorni drenanti è pari a quella atmosferica.

Esistono diversi tipi di drenaggi a gravità:

  • i dreni tubolari costituiti da tubi microfessurati, in genere in materiale plastico, spesso avvolti in una calza di tessuto non tessuto (TNT) per evitare l'intasamento dei fori;
  • le trincee drenanti costituite da scavi in trincea riempiti da materiali ad alta permeabilità (in genere pietrame grossolano) anche questi avvolti da TNT per evitare l'intasamento del corpo drenante;
  • i pozzi drenanti;
  • le gallerie drenanti, vere e proprie gallerie in calcestruzzo armato dotate di fessure utilizzate frequentemenmte nelleopere di captazione di sorgenti.

Per la semplicità delle tecniche esecutive e i costi contenuti, le trincee drenanti e i dreni tubolari sono quelli più frequentemente utilizzati.

Quando i contorni drenanti sono mantenuti ad una pressione minore di quella atmosferica, a mezzo di pompe a vuoto, il sistema drenante è detto sottovuoto.

Pompa autoadescante

La pompa autoadescante è una tipologia di pompa idraulica centrifuga con installazione sopra battente (in aspirazione).Pertanto, come tutte tali tipologie di macchine, aspira da un livello più alto del liquido da pompare e quindi necessita di un adeguato adescamento per poter funzionare correttamente.Le pompe autoadescanti si differenziano dalle altre pompe centrifughe installate in aspirazione per:

  • avere un grado di aspirazione superiore (anche fino a 8 m di dislivello al contrario delle altre il cui limite di aspirazione è di circa 5-6 m);
  • adescarsi da sola. Pertanto posso funzionare senza necessità di riempire la condotta di aspirazione. Inoltre non è necessario che tale condotta sia dotata alla base di valvola di ritegno che normalmente evita lo svuotamento della condotta di aspirazione ad ogni fermata della pompa.

Possono essere mosse sia da un motore elettrico sia da uno endotermico

Trovano impiego in agricoltura, in edilizia, e negli impianti industriali.L'autoadescamento è la capacità di aspirare l’aria contenuta nella condotta di aspirazione durante la fase di avviamento della pompa.Una volta installata la pompa e prima del suo primo avvio si deve riempire di acqua il corpo della pompa attraverso una apposita portina superiore.Successivamente si mette in funzione la pompa; il movimento rotatorio della girante crea una forte turbolenza nel liquido contenuto all'interno del corpo pompa che genera una depressione (fino a 0.8 bar) all'interno della condotta di aspirazione che risucchia l’aria in essa contenuta.L’aria aspirata all'interno della pompa si emulsiona col liquido in movimento contenuto nel corpo pompa.L’emulsione aria-liquido viene spinta nella camera d’innescamento dove l’aria, più leggera, si separa ed esce dal tubo di mandata; il liquido, più pesante, ricade e torna in circolazione.Espulsa tutta l’aria dal condotto di aspirazione, la pompa s’innesca e funziona come una normale pompa centrifuga.Nel corpo della pompa è incorporata una valvola di non ritorno che evita lo svuotamento di quest’ultimo alla fermata della pompa.In questo modo non è necessario inserire acqua nel corpo pompa per consentire l'autoinnesco ad ogni ripartenza della pompa.