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A cosa serve l'analisi della curva di pressione/portata

Una pompa crea una differenza di pressione fra il flusso in uscita e quello in entrata; se questa differenza – nota come prevalenza - è proporzionale alla spinta che la pompa imprime al fluido e quindi all’energia impiegata per questo lavoro, è evidente che più aumenta la portata, ovvero la quantità di fluido su cui distribuire lo sforzo, più cala la prevalenza. La correlazione fra portata e prevalenza è rappresentabile in un grafico in cui si pongono le prevalenze in ordinate e le portate in ascisse; mantenendo costante il regime di rotazione della pompa, per ogni valore della portata, la prevalenza ha valori che, uniti, rappresentano una curva, detta curva caratteristica. La curva ideale di una pompa per un impianto antincendio dovrebbe essere la più piatta possibile, ovvero una situazione in cui la prevalenza rimane relativamente insensibile al variare della portata. Il motivo è di facile intuizione se si pensa al fatto che la richiesta di erogazione, durante il funzionamento di un impianto antincendio, può variare sensibilmente – per esempio in funzione di quante teste sprinkler si aprono – e questo non può avvenire a scapito della pressione e della quantità di acqua che viene erogata, pena un’azione sulle fiamme imprevedibile (La portata e la pressione richieste dal sistema antincendio devono essere garantite anche quando la riserva idrica è al suo livello minimo).

Nonostante la pompa operi lungo tutti i punti della curva appena descritta, esiste una zona in cui il rendimento – cioè il rapporto tra la potenza messa a disposizione e la potenza utilmente impiegata per compiere il lavoro di spinta del fluido - è massimo. Lì, le forze idrauliche all’interno della pompa si equilibrano. Forze sbilanciate possono far piegare o flettere l’albero della pompa. Alcuni fattori, infatti, quali il grado di apertura di valvole lungo le tubazioni, l’aumento della scabrezza della condotta, la variazione della pressione nel serbatoio o il livello del liquido in caso di serbatoio a cielo aperto, etc., possono far variare il punto di funzionamento. Anche il regime di rotazione della pompa (la forma della curva caratteristica dipende essenzialmente dal tipo di girante) e le incrostazioni nelle tubazioni possono influire sul punto di funzionamento della pompa. Causa ed effetto di una pompa sbilanciata sono anche i fenomeni di cavitazione – dipendenti dall’energia che il liquido deve avere nella sezione di imbocco delle girante, per proseguire il suo cammino all'interno della girante stessa. In caso di una pressione di mandata troppo bassa si possono liberare delle bolle formate dai gas disciolti nell’acqua, creando cavità nel liquido. Questi gas, se trascinati attraverso la pompa, possono raggiungere zone di maggiore pressione, subendo fenomeni di condensazione/discioglimento con liberazione di energia.

Le particelle di gas implodono e creano dei micro-getti contro le pareti della pompa. I danni che fenomeni di questo tipo possono causare sono la caduta della curva caratteristica portata-prevalenza e del rendimento della pompa che può rischiare di non adescare liquido sufficiente. Le vibrazioni trasmesse alla pompa e da questa alle tubazioni possono superare la resistenza strutturale dell’impianto (usura dei cuscinetti e reggispinta, con conseguente rottura dell'albero motore e della girante) o logorarlo ( innescando fenomeni corrosivi ai danni di pale e i dischi della girante, delle camicia dell'albero e altre parti della pompa). Questi danni accrescono l’inefficienza della pompa e i problemi possono autoalimentarsi fino a mettere la pompa fuori uso. Temperatura dell’acqua, altitudine e perdite di carico create da valvole a farfalla in aspirazione, curve e cambi di direzione del flusso, sono variabili che incidono sulle caratteristiche del flusso di mandata e rispetto alle quali una errata calibrazione dell’impianto può essere ricavata dall’analisi delle curve prestazionali delle pompe. Per questo tipo di analisi si impiega un misuratore di Portata Ultrasonico di tipo volumetrico. Si tratta di una tecnica di indagine, quella ultrasonica, non invasiva. Ogni fluido ha una sua caratteristica velocità con cui il suono vi si propaga all’interno.

Applicando dei trasduttori all’esterno del condotto in cui passa il fluido, e nota la loro posizione relativa, viene emesso un treno di ultrasuoni che passa tra i due punti. Il percorso che compie il suono dipende dalla posizione dei punti di immissione del suono, del materiale e caratteristiche geometriche del condotto in cui passa il fluido, dal tipo e densità del fluido, tutte variabili note a monte. Il tempo di transito inoltre dipende dalla direzione del flusso e dalla sua velocità, le variabili che consentono di ricavare la curva caratteristica.

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