In un sistema di pompe centrifughe, la "prevalenza" è molto più di un semplice parametro tecnico: determina direttamente se la pompa può fornire il fluido nella posizione desiderata e superare efficacemente la resistenza della tubazione. Errori nel calcolo della prevalenza possono portare, nella migliore delle ipotesi, a una portata insufficiente e a un aumento del consumo di energia, e nella peggiore alla cavitazione, al sovraccarico del motore o addirittura a danni alle apparecchiature.
Che si stia progettando un nuovo sistema, sostituendo una vecchia pompa o risolvendo anomalie di funzionamento, padroneggiare metodi accurati di calcolo della prevalenza è fondamentale per ottenere un funzionamento efficiente, stabile e a risparmio energetico. Questo articolo suddivide principi complessi in passaggi chiari, rendendoli facili da comprendere anche senza una conoscenza approfondita della meccanica dei fluidi.
La prevalenza si riferisce all'energia meccanica totale fornita da una pompa centrifuga a un'unità di peso di fluido, con unità di metri (m) o piedi (ft).
Nota: Prevalenza ≠ Pressione! Sebbene possano essere convertiti utilizzando formule, i loro significati fisici sono diversi:
La testa è composta da quattro componenti:
| Componente | Descrizione |
|---|---|
| Testa statica | Differenza di altezza verticale tra il livello del liquido di aspirazione e il livello del liquido di scarico (Unità: m) |
| Prevalenza | Altezza equivalente della colonna di liquido richiesta per superare la differenza di pressione tra il lato di aspirazione e il lato di scarico |
| Testa di velocità | Termine di energia cinetica generato dalla velocità del flusso del fluido (solitamente piccolo, ma deve essere considerato in casi specifici) |
| Testa di attrito | Perdita di energia causata dall'attrito del fluido nei tubi, nelle valvole e nei gomiti |
✅ Formula della prevalenza totale: Htotale = Hstatico + Hpressione + Hvelocità + Hattrito
Trasporto di acqua a temperatura ambiente da un serbatoio di aspirazione aperto a un serbatoio di scarico pressurizzato con le seguenti condizioni note:
💡 Nota: la pressione di un serbatoio aperto è la pressione atmosferica, con una pressione relativa pari a 0, quindi la prevalenza del lato di aspirazione è 0.
Supponendo che l'area della sezione trasversale del serbatoio di aspirazione sia molto maggiore di quella del tubo, la velocità del flusso di aspirazione ≈ 0, quindi è necessario calcolare solo la prevalenza del lato di scarico.
Area della sezione trasversale del tubo:A = π(d/2)² = 3,1416 × (0,05)² ≈ 0,00785 m²
Velocità del flusso:v = Q/A = 0,0139 / 0,00785 ≈ 1,77 m/s
Prevalenza:Hvelocità = v²/(2g) = (1,77)²/(2×9,81) ≈ 3,13 / 19,62 ≈ 0,16 m
Prevalenza (conversione della differenza di pressione nell'altezza della colonna di liquido): Hpressione = (2 - 0) bar × 10,2 m/bar = 20,4 m
Utilizzando la formula di Darcy-Weisbach:Hattrito = f × (L/d) × (v²/(2g))
Sostituisci i dati:
Hattrito = 0,02 × (100/0,1) × 0,16 = 0,02 × 1000 × 0,16 = 3,2 m
✅ Promemoria importante: il testo originale calcolava erroneamente il risultato come 32 m; il valore effettivo dovrebbe essere 3,2 m. Questo errore porterà a una selezione della pompa seriamente sovradimensionata, con conseguenti sprechi!
🔧 Suggerimento: la lunghezza del tubo di 100 m deve includere la "lunghezza equivalente" di valvole e gomiti (ad esempio, una curva a 90° ≈ 3 m di tubo diritto).
Htotale = Hstatico + Hpressione + Hvelocità + Hattrito = 15 + 20,4 + 0,16 + 3,2 = 38,76 m
📌 Raccomandazione tecnica: riservare un margine del 5%~10% quando si seleziona una pompa. Si consiglia di scegliere una pompa centrifuga con prevalenza nominale ≥ 40~42 m.
| Attrezzo | Scopo |
|---|---|
| Grafico lunatico | Determinare con precisione il fattore di attrito f in base al numero di Reynolds e alla rugosità della parete del tubo |
| Tabella della lunghezza equivalente di adattamento | Convertire gomiti, valvole, ecc. in tratti di tubo diritti da includere nel calcolo Hf |
| Calcolatori in linea | Come Engineering ToolBox, Pump-Flo, per una rapida verifica dei risultati |
| Metodo del manometro in loco | Per gli impianti esistenti la prevalenza può essere retrodatata utilizzando la formula: H = (Pd - Ps)/(ρg) + Δz + (vd² - vs²)/(2g) |
| Idea sbagliata | Corretta comprensione |
|---|---|
| ❌ "La testa è sotto pressione" | ✅ La testa è l'altezza dell'energia (m), la pressione è la forza (bar); Formula di conversione: H = P/(ρg) |
| ❌ Ignorando le perdite per attrito | ✅ Nelle condotte lunghe o di piccolo diametro l'Hf può rappresentare oltre il 20% del salto totale |
| ❌ Omissione della testa di velocità | ✅ Non può essere ignorato negli impianti di piccolo diametro e ad alta portata (soprattutto quando i diametri dei tubi di aspirazione/scarico sono diversi) |
| ❌ Utilizzando la distanza tra l'ingresso e l'uscita della pompa anziché la differenza di altezza del livello del liquido | ✅ La prevalenza statica deve essere la distanza verticale tra i livelli del liquido |
| ❌ Utilizzo della densità dell'acqua durante il trasporto di prodotti petroliferi | ✅ Per i fluidi non acquosi il calcolo va corretto in base alla densità ρ effettiva e alla viscosità ν |
Il calcolo della prevalenza della pompa centrifuga non è una sfida insormontabile: finché viene suddiviso in quattro parti: prevalenza statica, prevalenza di pressione, prevalenza di velocità e prevalenza di attrito e i parametri vengono sostituiti passo dopo passo, è possibile ottenere risultati affidabili. Come marchio professionale nel campo delle apparecchiature per fluidi industriali,Quello di TeffikoI prodotti della serie di pompe centrifughe sono progettati sulla base di una rigorosa meccanica dei fluidi, soddisfacendo accuratamente i requisiti di prevalenza in diversi scenari e caratterizzati da un elevato rapporto di efficienza energetica e durata stabile, soddisfacendo perfettamente le esigenze di selezione e implementazione dopo il calcolo della prevalenza. Per maggiori dettagli sui prodotti delle pompe centrifughe Teffiko adatti a diverse condizioni di lavoro o per ottenere soluzioni di selezione personalizzate, non esitate acontattaci!
