Uso: USO DELLE POMPE. di Segna Simone. CORSO per Volontari Operativi Rischio idrogeologico CCV-MI _2012_

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1 CORSO per Volontari Operativi Rischio idrogeologico CCV-MI _2012_ di Segna Simone

2 Corso di formazione USO DELLE POMPE Relatore: Simone Segna

3 OBIETTIVI 1. Fornire agli operatori indicazioni teoriche sul funzionamento dei vari tipi di pompe; 2. Valutare le applicazioni pratiche e conseguente scelta corretta della pompa in funzione dell utilizzo; 3. Modalità di utilizzo delle motopompe in protezione civile; 4. Modalità di individuazione dei problemi e loro risoluzione;

4 Cosa sono? Le pompe sono macchine idrauliche operatrici che, ricevendo energia meccanica da un qualsiasi motore, la trasmettono, nella misura consentita dal rendimento, al liquido che le attraversa. Sono impiegate per sollevare quantitativi d'acqua o di altri liquidi da un livello inferiore ad uno superiore, facendogli vincere un certo dislivello e conferendo all'acqua una spinta.

5 Che tipi di pompe esistono? Uso: Le pompe possono essere a moto rotatorio o a moto alternativo Distinguiamo allora le macro famiglie: -POMPE CINETICHE O DINAMICHE CHE DIFFERENZA C E TRA QUESTE FAMIGLIE? -POMPE VOLUMETRICHE -POMPE SPECIALI

6 CLASSIFICAZIONE POMPE CINETICHE, in cui, grazie all'azione di forze centrifughe, il liquido incrementa dapprima la sua energia cinetica che viene immediatamente trasformata in energia di pressione. La portata erogata dipende dalla prevalenza. A questa categoria appartengono le pompe di impiego più comune, ovvero le pompe centrifughe. POMPE VOLUMETRICHE, che spostano quantità di liquido costanti per ogni ciclo di funzionamento. Possono essere alternative o rotative. Caratteristica fondamentale è che la portata erogata non dipende dalla prevalenza, ma solo dal numero di cicli effettuati nell'unità di tempo. POMPE SPECIALI, tutte le pompe che non rientrano nelle categorie precedenti, ce funzionano secondo principi di funzionamento particolari o che rispondono ad esigenze specifiche.

7 Le Pompe Cinetiche o dinamiche Uso: Le Pompe Cinetiche piu comuni sono sono le pompe centrifughe che peraltro sono anche quelle piu diffuse per utilizzi civili ed industriali Nella pratica, il fluido è contenuto all'interno di un corpo ed è messo in rotazione da una girante. La pala curva ruota attorno all'asse con velocità periferica e spinge ed il fluido esce nella direzione dell'estremità della pala. Il corpo della pompa è poi costruito a sezione crescente in modo che, per la costanza dell'energia totale, la componente cinetica si trasforma in statica, incrementando così la prevalenza.

8 Le Pompe Centrifughe Uso: Una pompa centrifuga è composta essenzialmente da una parte rotante detta girante e da una parte fissa, o corpo di pompa, entro cui si muove l'acqua convogliata dalla forza centrifuga impressale dalla girante. L'acqua entra nel corpo di pompa attraverso il tubo di aspirazione e viene inviata, attraverso il movimento della girante, nel tubo di mandata. Il tubo di aspirazione è assiale rispetto alla girante, il tubo di mandata è radiale. Il movimento della girante determina una depressione nel tubo di aspirazione e l'acqua, spinta dalla pressione atmosferica, risale lungo il tubo e viene proiettata dalla girante sul corpo della pompa dal quale esce attraverso il tubo di mandata. Mandata Le pompe centrifughe, a seconda della disposizione dell'albero di trasmissione che muove la girante, si distinguono in orizzontali e verticali. Aspirazione

9 Particolare della Girante Ora Vediamo meglio il funzionamento

10 GIRANTE TENUTE ASSIALI Ancora qualche Vista in Sezione

11 Le pompe centrifughe si dividono in: -Pompe Orizzontali -Pompe verticali

12 Le pompe centrifughe orizzontali sono accoppiate direttamente al gruppo motore, e a seconda che questo sia ad alimentazione elettrica o a benzina, si distinguono in elettropompe o motopompe. Sono pompe molto versatili, di dimensioni e peso contenuti, facilmente spostabili e trasportabili sia su automezzi sia a mano (pompe carrellate o barellate). Si prestano quindi sia per il prosciugamento di locali allagati che per l'uso antincendio. Motopompa da svuotamento Motopompa antincendio

13 Le Pompe per uso Antincendio devono fornire alte pressioni all'acqua pompata, questo si può ottenere con pompe a giranti multiple o pluristadio. L'acqua, all'uscita della prima girante, entra in una seconda e così via fino ad imboccare il tubo di mandata. La prevalenza della pompa è data dalla somma delle prevalenze delle singole giranti. Il numero di giranti è in funzione della pressione che si vuole avere alla mandata.

14 Il limite delle pompe centrifughe orizzontali è la profondità massima d'aspirazione. Poiché è la pressione atmosferica che spinge l'acqua nel tubo d'aspirazione, la profondità massima da cui è possibile aspirare l'acqua è quella corrispondente alla pressione atmosferica, cioè a 10,33 m. In realtà, a causa delle perdite di carico, non è possibile sollevare l'acqua da una profondità superiore a 6-7 m dall'asse della pompa.

15 Le pompe centrifughe verticali ovviano alla limitazione in aspirazione delle pompe orizzontali in quanto tutto il gruppo pompa può essere calato nella vasca o pozzo da cui estrarre l'acqua, riducendo a zero l'altezza d'aspirazione Il gruppo motore rimane in superficie, accoppiato attraverso un albero di trasmissione Gruppo motore

16 oppure, come avviene più comunemente oggi con le pompe sommergibili o sommerse, realizzando in un unico corpo gruppo pompa e gruppo motore, necessariamente di tipo elettrico e perfettamente impermeabile all'acqua Pompa immersa multistadio per pozzi Pompa sommersa

17 Le Pompe Volumetriche Pompa a Vite Uso: Si dicono pompe volumetriche quelle pompe che sfruttano la variazione di volume in una camera per provocare un'aspirazione o una spinta su un fluido. Le pompe Volumetriche mantengono costante la loro portata e ne esistono di vari tipi in funzione del tipo di movimento impresso dal motore primo Vediamole insieme

18 POMPE VOLUMETRICHE ROTATIVE Vite di Archimede Questo tipo di pompa 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 acque.

19 POMPE VOLUMETRICHE A STANTUFFO O PISTONE La variazione di volume è ottenuta con lo scorrimento alternato di un pistone in un cilindro, e opportune valvole di ritegno forzano il fluido a scorrere in una sola direzione e ne impediscono il reflusso durante la corsa di ritorno del pistone. Questo tipo di pompe può essere diviso in: a semplice effetto, se il pistone compie lavoro solamente durante la corsa in un senso; a doppio effetto, se il pistone compie lavoro sia all'andata che al ritorno.

20 L'azione della pompa premente non ha alcuna limitazione teorica. I limiti sono dovuti ai problemi di contenimento della pressione elevata da parte della camera della pompa, delle guarnizioni e delle valvole. Le pompe a stantuffo sono utilizzate per portate piccole e medie e per alte e altissime prevalenze.

21 Pompe a Mano Di fatto si tratta di una pompa a pistone semplice, di larghissimo impiego nelle campagne e, in tempi passati, nelle fontane pubbliche delle città. Si presta bene all'estrazione di acque da pozzi di piccola profondità (fino a m, anche se esistono modelli capaci di pompare da 100 m: in tal caso, però, possiedono sistemi piuttosto complessi di demoltiplicazione per ridurre lo sforzo).

22 Pompe a Membrana Una variazione sullo stesso principio della pompa a stantuffo è la pompa a diaframma, in cui la variazione di volume è data dall'oscillazione di una membrana che chiude un lato di una camera. Il vantaggio di questa soluzione è l'assoluta impermeabilità ottenuta con l'eliminazione dello scorrimento tra parti.

23 Pompe a Ingranaggi In queste pompe si sfrutta la variazione di volume causata dall'ingranamento dei denti di due ingranaggi. Sono ampiamente usate per pompare l'olio lubrificante nei motori degli autoveicoli Un caso particolare della pompa ad ingranaggi è la pompa a vite (da non confondere con quella a vite eccentrica), che si può considerare come pompa ad ingranaggi ad un solo dente.

24 Pompe a Camera variabile Ve ne sono vari tipi: a lobi, e a palette Le pompe a lobi sono costituite da una camera sagomata, al cui interno ruotano su assi paralleli ed in modo sincrono due lobi. Nella rotazione i lobi muovono il fluido dalla bocca di aspirazione a quella di mandata, creando così un flusso ragionevolmente continuo.

25 Pompe a Camera variabile Le pompe a palette presentano invece un rotore, all'interno del quale scorrono in senso radiale delle palette, caricate da molle che fanno così scorrere le palette contro lo statore; le superfici sono lavorate in modo da avere una certa tenuta. Con la rotazione del rotore si ha una serie di camere, a volume costante o decrescente. Il fluido viene così trasportato dalla bocca di aspirazione a quella di mandata. Non sono necessarie le valvole e la pompa è facilmente reversibile

26 Pompe Peristaltiche Si basano sull'effetto della peristalsi, ovvero lo scorrimento di una strozzatura su un tubo che ha l'effetto di spremere attraverso di esso il fluido contenuto. Sono costituite da un rotore che porta diversi rulli. Ruotando i rulli schiacciano un tubo di gomma contro una parete cilindrica Il principale vantaggio di questa pompa è che il fluido contenuto non entra in contatto con altra parte se non il tubo, ed è isolato dall'atmosfera. Per questo motivo è particolarmente utilizzata in medicina per pompare il sangue nella circolazione extracorporea e nella emodialisi

27 E adesso Facciamo un po di teoria!!!! Stringete i denti

28 LA PREVALENZA Si definisce: altezza geodetica d'aspirazione Ha la differenza di livello tra il punto A e la pompa, altezza geodetica di mandata Hm la differenza di livello tra il punto B e la pompa, prevalenza geodetica H la differenza tra i livelli del liquido alla mandata e all'aspirazione

29 La prevalenza geodetica H, comunemente definita prevalenza, corrisponde quindi alla somma delle altezze geodetiche d'aspirazione Ha e di mandata Hm. Con riferimento alla figura precedente, se misuriamo i livelli dei punti A e B rispetto ad un unico piano di riferimento la prevalenza H è data dalla differenza: PREVALENZA

30 Nel passare attraverso le tubazioni e la pompa stessa l'acqua subisce dei rallentamenti e quindi delle perdite d'energia, definite perdite di carico, che si traducono in una minor prevalenza. Quando chiudiamo parzialmente il rubinetto della gomma con cui laviamo l'auto, l'acqua esce più lentamente e non arriva più dove arrivava prima: la chiusura del rubinetto ha aumentato le perdite di carico, cioè si è verificata una perdita d'energia a discapito della prevalenza totale.

31 LA PORTATA La portata della pompa è il volume d'acqua, misurato in litri o metri cubi, che viene mosso dalla pompa nell'unità di tempo (generalmente secondi o minuti). La portata si misura pertanto in litri al secondo (l/s), litri al minuto (l/m), metri cubi all'ora (mc/h), ecc. La portata e la prevalenza sono i due elementi fondamentali che contraddistinguono le pompe.

32 LA POTENZA La pompa, per sollevare una portata d'acqua Q fornendole una prevalenza totale Ht compie un lavoro di sollevamento che richiede una potenza P (misurata in kilowatt/ora), cioè un'energia, fornitale attraverso un motore, definita dalla seguente espressione: P = 9,8 * Q * Ht La potenza così espressa è la potenza utile, cioè quella strettamente necessaria per sollevare la portata d'acqua Q all'altezza H. A causa delle inevitabili perdite d'energia la potenza utilizzata, cioè quella realmente necessaria per far funzionare la pompa, è maggiore e viene definita potenza assorbita. Il rapporto fra la potenza utile e quella assorbita è definito rendimento.

33 PRESTAZIONI Prevalenza e portata seguono leggi di variazione diverse, essendo la prima proporzionale al quadrato della velocità e la seconda direttamente proporzionale alla velocità. All'aumentare della portata corrisponde una diminuzione della prevalenza, e la reciproca variazione di queste grandezze viene rappresentata in una curva chiamata curva caratteristica.

34 Uso: CURVA CARATTERISTICA POMPA CARRELLATA GOR

35 Come si vede le pompe Centrifughe si utilizzano per alte Portate e basse prevalenze Viceversa le pompe volumetriche si usano per altissime prevalenze e basse portate

36 PRESTAZIONI La curva caratteristica varia poi in funzione del numero di giri del motore, per cui in realtà ogni pompa è caratterizzata da una famiglia di curve caratteristiche, cioè da andamenti portate-prevalenze che variano in funzione del numero di giri.

37 IL FENOMENO DELLA CAVITAZIONE La cavitazione è un fenomeno consistente nella formazione di zone di vapore all'interno di un liquido, che poi implodono producendo un rumore caratteristico. Ciò avviene a causa dell'abbassamento locale di pressione ad un valore inferiore alla tensione di vapore del liquido stesso, che subisce così un cambiamento di fase a gas, formando cavità contenenti vapore.

38 IL FENOMENO DELLA CAVITAZIONE la "bolla" da cavitazione resiste solo finché non esce dalla zona di bassa pressione idrostatica, appena ritorna in una zona del fluido in quiete, la pressione di vapore non è sufficiente a contrastare la pressione idrostatica e la bolla da cavitazione implode immediatamente. In genere la cavitazione è un fenomeno indesiderato e fonte di problemi. In dispositivi come pompe ed eliche, la cavitazione provoca una notevole perdita di efficienza, emissione di rumore e danneggiamento dei componenti.

39 LE MOTOPOMPE USATE IN PROTEZIONE CIVILE Le pompe sono di tipo centrifugo autoadescante a girante aperta e piatto d usura riportato. L autoadescamento avviene per borbottamento dell aria all interno del liquido imprigionato nel corpo della pompa, che quindi deve essere di disegno e forma tali da permettere un rapido e sicuro autoadescamento fino a 8 m di profondità.

40 Una valvola di non ritorno incorporata nel corpo evita lo svuotamento di quest ultimo alla fermata della pompa, permettendo un rapido innescamento alla ripartenza della pompa. Uso: LE MOTOPOMPE USATE IN PROTEZIONE CIVILE Le pompe sono di tipo centrifugo autoadescante a girante aperta e piatto d usura riportato. L autoadescamento avviene per borbottamento dell aria all interno del liquido imprigionato nel corpo della pompa, che quindi deve essere di disegno e forma tali da permettere un rapido e sicuro autoadescamento fino a 8 m di profondità.

41 AUTOADESCAMENTO L autoadescamento è la capacità di aspirare l aria nella condotta di aspirazione durante la fase di avviamento della pompa. Ciò avviene mettendo in forte turbolenza il liquido all interno del corpo pompa. Uso: LE MOTOPOMPE USATE IN PROTEZIONE CIVILE E quindi necessario riempire preventivamente, tramite l apposita TAPPO superiore, il corpo pompa di liquido da pompare.

42 LE MOTOPOMPE USATE IN PROTEZIONE CIVILE All avviamento della girante si instaura un circuito turbolento tra la zona di aspirazione e di mandata della girante che provoca un trasporto di aria dalla condotta di aspirazione alla mandata. Qui l aria si separa grazie alla forte diminuzione della velocità. Tutte le pompe autoadescanti sono in grado di creare una depressione. Questa depressione è ampiamente sufficiente per garantire, durante la fase di pompaggio,un corretto funzionamento della pompa.

43 LE MOTOPOMPE USATE IN PROTEZIONE CIVILE Vantaggi La capacità di autoadescamento permette l uso di tali pompe senza riempire la condotta di aspirazione ed evita la valvola di fondo. Possono quindi essere agevolmente usate in versione trasportabile con motori elettrici o endotermici, oppure nell aspirazione da vasche o canali profondi o lontani.

44 LE MOTOPOMPE USATE IN PROTEZIONE CIVILE Motopompe da svuotamento Le motopompe da svuotamento sono state progettate per impieghi gravosi continuativi di Vigili del Fuoco e Protezione Civile. Il rapido adescamento, anche con elevata prevalenza di aspirazione, l elevata portata e prevalenza e l altissima qualità dei materiali impiegati per la costruzione sono le caratteristiche principali. La robustissima costruzione del corpo pompa unita alla particolare conformazione della girante permette il trattamento ed il trasferimento acque luride, con sassi e corpi solidi in sospensione rendendo così possibile anche l utilizzo senza impiegare il filtro di aspirazione.

45 ACCESSORI POMPE AUTOADESCANTI

46 OPERAZIONI NECESSARIE PER METTERE IN FUNZIONE UNA POMPA DA SVUOTAMENTO 1. RIMUOVERE IL TUBO DI ASPIRAZIONE 2. APRIRE GLI SPORTELLI - AGGANCIARE IL TUBO DI ASPIRAZIONE

47 OPERAZIONI NECESSARIE PER METTERE IN FUNZIONE UNA POMPA DA SVUOTAMENTO 3. AVVITARE IL TUBO DI MANDATA 4. CONTROLLARE IL LIVELLO DEL GASOLIO

48 OPERAZIONI NECESSARIE PER METTERE IN FUNZIONE UNA POMPA DA SVUOTAMENTO 5. SVITARE IL TAPPO DI RIEMPIMENTO DEL CORPO POMPA 6. RIEMPIRE IL CORPO POMPA

49 OPERAZIONI NECESSARIE PER METTERE IN FUNZIONE UNA POMPA DA SVUOTAMENTO 9. COLLEGARE LA BATTERIA (PRIMA IL POSITIVO) 10. TIRARE LA LEVA A FARFALLA E GIRARE LA CHIAVE PER AVVIARE

50 OPERAZIONI NECESSARIE PER METTERE IN FUNZIONE UNA POMPA DA SVUOTAMENTO 11. ATTENDERE L ADESCAMENTO DELLA POMPA CONTROLLANDO IL MANOMETRO DI ASPIRAZIONE 12. DURANTE LE OPERAZIONI DI POMPAGGIO MONITORARE IL MANOMETRO DI MANDATA

51 OPERAZIONI NECESSARIE PER METTERE IN FUNZIONE UNA POMPA DA SVUOTAMENTO 13. PER LO SPEGNIMENTO DELLA MOTOPOMPA GIRARE LA VALVOLA A FARFALLA 14. EVENTUALE PROCEDURA PER AVVIAMENTO A STRAPPO

52 Elmetto Divisa Completa Guanti da lavoro Calzature da lavoro Cuffia Antirumore Imbragatura

53 GRAZIE PER L ATTENZIONE