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Calcolo pompe: PORTATA – RPM – PREVALENZA – POTENZA – DIAMETRO GIRANTE
Calcolo pompe: PORTATA – RPM – PREVALENZA – POTENZA – DIAMETRO GIRANTE
Dopo aver approfondito la storia e i principi base delle pompe industriali, dopo aver spiegato il funzionamento delle pompe centrifughe attraverso l’applicazione delle equazioni di Bernoulli e dopo aver provato a costruire una versione in miniatura di una pompa centrifuga con materiali di riciclo, in questo video impareremo a calcolare i vari parametri che caratterizzano il funzionamento di una pompa industriale, come:
la PORTATA, l’RPM, ovvero il NUMERO DI GIRI della pompa, la PREVALENZA, la POTENZA e anche il DIAMETRO DELLA GIRANTE.
Se avete già installato una pompa centrifuga dovreste essere in possesso di un data sheet come questo, ossia un documento contenente tutte le specifiche tecniche e la lista di tutte le prestazioni della pompa in questione.
Purtroppo, molto spesso in queste schede tecniche mancano alcuni dati di progettazione, ma nonostante ciò, tramite alcune formule è possibile calcolare e ottenere questi dati.
Inoltre vedremo cosa succede se provassimo a modificare alcuni di questi parametri.
Naturalmente, se non hai ancora installato la pompa o se sei ancora nella fase di progettazione, puoi anche usare queste formule per determinare quali saranno le prestazioni della tua pompa.
È bene ricordare che questi calcoli ci forniranno solo valori teorici. Le prestazioni effettive infatti potrebbero leggermente discostarsi da questi risultati.
E naturalmente una pompa più vecchia avrà una maggiore discrepanza tra il teorico e il reale, quindi potrebbe essere necessario aggiungere un fattore di correzione.
Come abbiamo già visto nel nostro precedente video sulla spiegazione del funzionamento delle pompe centrifughe, il principio base delle pompe centrifughe è quello di trasferire volumi di un fluido, da una regione di bassa pressione ad una regione di alta pressione. La pressione atmosferica infatti spinge il fluido grazie al vuoto creato nel tubo d’aspirazione e lo invia nel tubo di scarico.
In queste dinamiche non possiamo non menzionare la PORTATA, ovvero il volume di fluido (litri o metri cubi) che può essere mosso dalla pompa all’interno di una unità di tempo. Generalmente la portata può essere espressa in m3/h (metri cubi l’ora), in l/m (litri al minuto) o in l/s (litri al secondo) per le pompe ad ampia portata.
Il NUMERO DI GIRI o RPM, dall’inglese revolutions per minute o dall’italiano rotazioni per minuto, sono invece un’unità di misura della velocità di rotazione, pari al numero di giri o cicli compiuti in un minuto dall’organo rotante della pompa, ovvero la girante, che ruotando trasforma l’energia meccanica proveniente dal suo motore prima in energia cinetica e successivamente in energia di pressione che conferisce al fluido sollevato, permettendo così il passaggio del fluido dal tubo d’aspirazione al tubo di scarico.
Bene, detto ciò, scopriremo quale sarebbe la NUOVA PORTATA se dovessimo aumentare o diminuire i l’RPM della pompa, e per farlo useremo questa formula, ovvero Il nuovo valore dell’RPM moltiplicato per il rapporto tra il valore della vecchia portata e il valore dell’RPM del vecchio sistema.
Come potete notare, ho diviso lo schermo in due parti, distinguendo il sistema metrico e il sistema imperiale, per effettuare i calcoli con entrambi i sistemi di misura. Inoltre i colori ci potranno aiutare a distinguere meglio i diversi valori.
Quindi, se usiamo questi nuovi valori, possiamo vedere che la pompa originariamente avrebbe una portata di 57 litri al secondo e possiamo vedere l’RPM modificato e l’RPM originale. Nella parte del sistema imperiale i valori sono trasformati in Galloni al minuto.
Nella parte metrica userò i litri al secondo, ma siete liberi di cambiare i valori in metri cubi per secondo o chilogrammi per secondo. In ogni caso seguendo queste formule il risultato sarà 52.6 litri al secondo o 833 galloni al minuto.
Ora andremo ad estrapolare il valore della NUOVA PORTATA nel caso in cui dovessimo cambiare il diametro della girante, cosa non molto pratica dato che modificare la dimensione della girante aggiungendo o sottraendo materiale è impraticabile. Un modo più pratico è utilizzare un convertitore di frequenza per cambiare la velocità della pompa e mantenere così i criteri di progettazione inalterati, ma se si sta cercando comunque di modificare concretamente il diametro della girante, allora è necessario seguire questi calcoli.
la PORTATA, l’RPM, ovvero il NUMERO DI GIRI della pompa, la PREVALENZA, la POTENZA e anche il DIAMETRO DELLA GIRANTE.
Se avete già installato una pompa centrifuga dovreste essere in possesso di un data sheet come questo, ossia un documento contenente tutte le specifiche tecniche e la lista di tutte le prestazioni della pompa in questione.
Purtroppo, molto spesso in queste schede tecniche mancano alcuni dati di progettazione, ma nonostante ciò, tramite alcune formule è possibile calcolare e ottenere questi dati.
Inoltre vedremo cosa succede se provassimo a modificare alcuni di questi parametri.
Naturalmente, se non hai ancora installato la pompa o se sei ancora nella fase di progettazione, puoi anche usare queste formule per determinare quali saranno le prestazioni della tua pompa.
È bene ricordare che questi calcoli ci forniranno solo valori teorici. Le prestazioni effettive infatti potrebbero leggermente discostarsi da questi risultati.
E naturalmente una pompa più vecchia avrà una maggiore discrepanza tra il teorico e il reale, quindi potrebbe essere necessario aggiungere un fattore di correzione.
Come abbiamo già visto nel nostro precedente video sulla spiegazione del funzionamento delle pompe centrifughe, il principio base delle pompe centrifughe è quello di trasferire volumi di un fluido, da una regione di bassa pressione ad una regione di alta pressione. La pressione atmosferica infatti spinge il fluido grazie al vuoto creato nel tubo d’aspirazione e lo invia nel tubo di scarico.
In queste dinamiche non possiamo non menzionare la PORTATA, ovvero il volume di fluido (litri o metri cubi) che può essere mosso dalla pompa all’interno di una unità di tempo. Generalmente la portata può essere espressa in m3/h (metri cubi l’ora), in l/m (litri al minuto) o in l/s (litri al secondo) per le pompe ad ampia portata.
Il NUMERO DI GIRI o RPM, dall’inglese revolutions per minute o dall’italiano rotazioni per minuto, sono invece un’unità di misura della velocità di rotazione, pari al numero di giri o cicli compiuti in un minuto dall’organo rotante della pompa, ovvero la girante, che ruotando trasforma l’energia meccanica proveniente dal suo motore prima in energia cinetica e successivamente in energia di pressione che conferisce al fluido sollevato, permettendo così il passaggio del fluido dal tubo d’aspirazione al tubo di scarico.
Bene, detto ciò, scopriremo quale sarebbe la NUOVA PORTATA se dovessimo aumentare o diminuire i l’RPM della pompa, e per farlo useremo questa formula, ovvero Il nuovo valore dell’RPM moltiplicato per il rapporto tra il valore della vecchia portata e il valore dell’RPM del vecchio sistema.
Come potete notare, ho diviso lo schermo in due parti, distinguendo il sistema metrico e il sistema imperiale, per effettuare i calcoli con entrambi i sistemi di misura. Inoltre i colori ci potranno aiutare a distinguere meglio i diversi valori.
Quindi, se usiamo questi nuovi valori, possiamo vedere che la pompa originariamente avrebbe una portata di 57 litri al secondo e possiamo vedere l’RPM modificato e l’RPM originale. Nella parte del sistema imperiale i valori sono trasformati in Galloni al minuto.
Nella parte metrica userò i litri al secondo, ma siete liberi di cambiare i valori in metri cubi per secondo o chilogrammi per secondo. In ogni caso seguendo queste formule il risultato sarà 52.6 litri al secondo o 833 galloni al minuto.
Ora andremo ad estrapolare il valore della NUOVA PORTATA nel caso in cui dovessimo cambiare il diametro della girante, cosa non molto pratica dato che modificare la dimensione della girante aggiungendo o sottraendo materiale è impraticabile. Un modo più pratico è utilizzare un convertitore di frequenza per cambiare la velocità della pompa e mantenere così i criteri di progettazione inalterati, ma se si sta cercando comunque di modificare concretamente il diametro della girante, allora è necessario seguire questi calcoli.
Quindi in questo caso, la NUOVA PORTATA è uguale al nuovo diametro della girante moltiplicato per il rapporto tra la vecchia portata e il diametro della vecchia girante. Utilizzando questi valori otterremo 52,6 litri al secondo o 833 galloni al minuto.
Il prossimo valore che andremo a calcolare è la VELOCITÀ DI ROTAZIONE o RPM della pompa.
Di quale RPM avremmo bisogno nel caso in cui aumentasse o diminuisse la portata? Il nuovo valore di giri al minuto RPM è pari al vecchio valore RPM moltiplicato per il rapporto tra la nuova portata e la portata originale. Seguendo i calcoli e cancellano i litri al secondo rimarrà una percentuale che moltiplicata all’RPM originale darà come risultato 1300 giri/min, ovvero la velocità di rotazione che la girante deve raggiungere per la sopportare la nuova portata.
Passiamo ora al calcolo della PREVALENZA. Possiamo definire in modo semplicistico la PREVALENZA come la capacità di una pompa di elevare un certo numero di metri cubi di fluido ad una determinata altezza. Questa grandezza fisica dipende dalla capacità di aspirazione della pompa. Quindi nel caso si aumentassero o diminuisse l’RPM, della girante.
Quindi per scoprire il valore della PREVALENZA nel caso in cui aumentasse o diminuisse l’RPM della girante è necessario prima di tutto elevare alla seconda il valore del nuovo RPM e moltiplicarlo per il vecchio valore della prevalenza fratto il vecchio valore dell’RPM, anch’esso elevato al quadrato.
Mi assicuro di elevare alla seconda entrambi gli RPM. Ho scritto in forma estesa questi numeri per vedere ogni singolo valore e arrivare al risultato di 364 kilopascal, ovvero il valore della nuova prevalenza.
Adesso scopriamo qual è il valore della PREVALENZA nel caso in cui aumentasse o diminuisse la portata e per farlo dobbiamo moltiplicare la vecchia prevalenza per il rapporto tra la nuova portata e la vecchia portata assicurandosi di elevare al quadrato il numero che si ottiene da questa divisione.
Elevando al quadrato il risultato di questa divisione si ottiene questo valore che moltiplicato al valore della vecchia prevalenza da come risultato 364 kiloPascal, che è il valore della nuova prevalenza.
Il prossimo parametro che vedremo è la POTENZA. La potenza della pompa, esprime il lavoro totale compiuto nell’unità di tempo per fornire alla massa di fluido il prodotto della prevalenza per il peso totale del liquido spostato nell’unità di tempo.
Quindi per calcolare quale sarà la NUOVA POTENZA nel caso in cui aumentasse o diminuisse l’RPM della pompa, dobbiamo elevare al cubo il valore del nuovo RPM e moltiplicarlo per il valore della vecchia potenza fratto il valore del vecchio RPM, anch’esso elevato al cubo.
Mi assicuro di elevare al cubo i valori del nuovo e del vecchio RPM e ancora una volta scrivo questi numeri in forma estesa in modo da poter capire meglio i calcoli eseguiti. Eseguendo questa moltiplicazione vediamo che la nuova potenza scenderà 35.5 kilowatt rispetto ai 45 kilowatt iniziali. Nel sistema imperiale notiamo che la potenza passerà da 60.35 cavalli a 47.5 cavalli.
Per concludere calcoliamo il DIAMETRO della girante della pompa.
Quanto dovrebbe misurare il diametro della pompa nel caso in cui volessimo raggiungere questo nuovo valore di portata?
Questo calcolo, di solito, è usato nel caso in cui la girante venga tagliata per soddisfare una nuova portata e così è quello che ho fatto nei calcoli, anche qui si vede che originariamente il valore del vecchio RPM era di 57 litri al secondo o 903.5 galloni al minuto (gpm) e la nuova portata che voglio raggiungere nel sistema metrico di questo schema è 52,6 litri al secondo (l / s) ovvero 833,7 galloni al minuto (gpm).
Anche in questo caso i litri al secondo di questo rapporto si annullano e permettono di trovare questa percentuale che moltiplicata al valore del vecchio diametro della girante da come risultato 184,56 millimetri o 7,26 pollici, ovvero la misura del nuovo diametro della girante.
Il prossimo valore che andremo a calcolare è la VELOCITÀ DI ROTAZIONE o RPM della pompa.
Di quale RPM avremmo bisogno nel caso in cui aumentasse o diminuisse la portata? Il nuovo valore di giri al minuto RPM è pari al vecchio valore RPM moltiplicato per il rapporto tra la nuova portata e la portata originale. Seguendo i calcoli e cancellano i litri al secondo rimarrà una percentuale che moltiplicata all’RPM originale darà come risultato 1300 giri/min, ovvero la velocità di rotazione che la girante deve raggiungere per la sopportare la nuova portata.
Passiamo ora al calcolo della PREVALENZA. Possiamo definire in modo semplicistico la PREVALENZA come la capacità di una pompa di elevare un certo numero di metri cubi di fluido ad una determinata altezza. Questa grandezza fisica dipende dalla capacità di aspirazione della pompa. Quindi nel caso si aumentassero o diminuisse l’RPM, della girante.
Quindi per scoprire il valore della PREVALENZA nel caso in cui aumentasse o diminuisse l’RPM della girante è necessario prima di tutto elevare alla seconda il valore del nuovo RPM e moltiplicarlo per il vecchio valore della prevalenza fratto il vecchio valore dell’RPM, anch’esso elevato al quadrato.
Mi assicuro di elevare alla seconda entrambi gli RPM. Ho scritto in forma estesa questi numeri per vedere ogni singolo valore e arrivare al risultato di 364 kilopascal, ovvero il valore della nuova prevalenza.
Adesso scopriamo qual è il valore della PREVALENZA nel caso in cui aumentasse o diminuisse la portata e per farlo dobbiamo moltiplicare la vecchia prevalenza per il rapporto tra la nuova portata e la vecchia portata assicurandosi di elevare al quadrato il numero che si ottiene da questa divisione.
Elevando al quadrato il risultato di questa divisione si ottiene questo valore che moltiplicato al valore della vecchia prevalenza da come risultato 364 kiloPascal, che è il valore della nuova prevalenza.
Il prossimo parametro che vedremo è la POTENZA. La potenza della pompa, esprime il lavoro totale compiuto nell’unità di tempo per fornire alla massa di fluido il prodotto della prevalenza per il peso totale del liquido spostato nell’unità di tempo.
Quindi per calcolare quale sarà la NUOVA POTENZA nel caso in cui aumentasse o diminuisse l’RPM della pompa, dobbiamo elevare al cubo il valore del nuovo RPM e moltiplicarlo per il valore della vecchia potenza fratto il valore del vecchio RPM, anch’esso elevato al cubo.
Mi assicuro di elevare al cubo i valori del nuovo e del vecchio RPM e ancora una volta scrivo questi numeri in forma estesa in modo da poter capire meglio i calcoli eseguiti. Eseguendo questa moltiplicazione vediamo che la nuova potenza scenderà 35.5 kilowatt rispetto ai 45 kilowatt iniziali. Nel sistema imperiale notiamo che la potenza passerà da 60.35 cavalli a 47.5 cavalli.
Per concludere calcoliamo il DIAMETRO della girante della pompa.
Quanto dovrebbe misurare il diametro della pompa nel caso in cui volessimo raggiungere questo nuovo valore di portata?
Questo calcolo, di solito, è usato nel caso in cui la girante venga tagliata per soddisfare una nuova portata e così è quello che ho fatto nei calcoli, anche qui si vede che originariamente il valore del vecchio RPM era di 57 litri al secondo o 903.5 galloni al minuto (gpm) e la nuova portata che voglio raggiungere nel sistema metrico di questo schema è 52,6 litri al secondo (l / s) ovvero 833,7 galloni al minuto (gpm).
Anche in questo caso i litri al secondo di questo rapporto si annullano e permettono di trovare questa percentuale che moltiplicata al valore del vecchio diametro della girante da come risultato 184,56 millimetri o 7,26 pollici, ovvero la misura del nuovo diametro della girante.