Come scegliere una pompa?

Una pompa è un dispositivo meccanico che rende possibile lo scorrimento di un fluido trasformando in energia idraulica l’energia fornita da un motore.
Il primo criterio di scelta di una pompa è sicuramente il tipo di fluido da pompare. Bisognerà di conseguenza tenere in considerazione le caratteristiche tecniche di tale fluido poiché determineranno la vostra scelta.

In seguito, per dimensionare in maniera adeguata la macchina e calcolare il punto di funzionamento della pompa, sarà necessario conoscere i parametri del circuito, come portata, altezza di aspirazione, perdite di carico, ecc.

Questa guida vi permetterà di avere una visione d’insieme sui principali tipi di pompe e sulle loro principali applicazioni.
In questa guida non verranno invece trattate le pompe idrauliche né le pompe a vuoto. Questi due tipi di pompe, che si distinguono per le loro applicazioni oltre che dal punto di vista tecnologico, saranno presentate e trattate separatamente.

Pompe: consultare i prodotti

Quale pompa scegliere?

Pompa ad acqua della marca ANDRITZ
Pompa ad acqua della marca ANDRITZ

Per scegliere una pompa che risponda alle vostre esigenze, dovete determinare quali caratteristiche debba avere in funzione dell’uso a cui è desintata.

In primo luogo, al fine di evitare fenomeni di corrosione e l’eventuale usura prematura della pompa che da essi potrebbero derivare, dovrete determinare il tipo di fluido che desiderate movimentare. Per questa stessa ragione è di fondamentale importanza che conosciate la composizione chimica del fluido da pompare, la sua viscosità e l’eventuale presenza in esso di elementi solidi. Un’analisi approfondita di tutte le proprietà fisiche del fluido in questione vi permetterà di scegliere sia la tecnologia ideale per la vostra applicazione che i materiali di costruzione compatibili con il fluido pompato. Per scegliere una pompa che abbia un corpo realizzato in un materiale compatibile vi suggeriamo di consultare le apposite tabelle di compatibilità chimica.

In seguito, per scegliere la pompa più adatta alle vostre esigenze, dovrete tenere in considerazione le caratteristiche legate alla movimentazione del fluido, ossia:

  • La portataespressa generalmente in m3/h (metri cubi all’ora), l/s (litri al secondo) o GPM ( galloni al minuto ), la quale incide necessariamente sulle dimensioni della pompa che vi apprestate ad acquistare 
  • L’altezza di aspirazione, ossia la distanza tra l’entrata del tubo d’aspirazione e la pompa, che in linea generale non deve superare i 10 metri, altezza oltre la quale sarà opportuno orientarsi verso una pompa sommersa
  • L’altezza di mandata, ossia la distanza tra la pompa e l’uscita del tubo di mandata
  • La lunghezza del circuito di mandata
  • Le perdite di carico, che sono legate agli ostacoli incontrati dal fluido lungo il circuito di pompaggio (valvole, gomiti, ecc.)
  • La presenza o assenza di un serbatoio di mandata che potrebbe modificare la pressione.
  • Il tipo di corpo della pompa, che dipenderà dalla temperatura.

Questi elementi permettono di calcolare il NPSHa (Net Positive Suction Head available, ossia altezza di aspirazione netta positiva disponibile) dell’impianto.

Grazie a questi dati potrete scegliere una pompa adatta alle vostre esigenze ed evitare qualsiasi rischio di cavitazione.

Anche il rendimento della pompa è un criterio di scelta di cui è opportuno tener conto: tale rendimento deve essere ottimale in condizioni di utilizzo in cui venga raggiunta una portata del 30% rispetto a quella nominale.

Criteri di scelta di una pompa

  • tipo di fluido
  • portata
  • pressione
  • temperatura
  • altezza di aspirazione
  • altezza di mandata
  • perdite di carico

Caratteristiche del fluido da pompare

Il tipo di fluido da movimentare ha grande rilevanza nella scelta di una pompa perché le caratteristiche di quest’ultima dipenderanno soprattutto dalla viscosità del fluido (ossia dalla resistenza che il fluido oppone al proprio spostamento), dalla sua temperatura al momento dell’aspirazione e della presenza o assenza di elementi solidi nel fluido. Oltre alle sue caratteristiche, dovrete determinare anche se il fluido è chimicamente neutro o corrosivo, nel qual caso vi orienterete verso una pompa che possa resistere a tali condizioni di utilizzo.

In linea generale, più il fluido è viscoso e più il suo scorrimento nel vostro sistema di pompaggio sarà difficile. La viscosità dei fluidi, tuttavia, varia anche a seconda delle condizioni operative.I fluidi possono essere suddivisi in 4 gruppi a seconda del loro livello di viscosità.

Nel primo gruppo troviamo i fluidi come l’acqua, l’olio e l’alcol, che si spostano più o meno alla stessa maniera, indipendentemente dalla velocità o dal livello di agitazione. Questo tipo di applicazioni non condiziona in pressoché alcun modo la vostra scelta. Nel secondo gruppo si trovano invece alcuni prodotti alimentari, come il burro o la panna, la cui viscosità aumenta in base all’agitazione; le pompe centrifughe standard, ad esempio, non sono adatte per il pompaggio di questo genere di fluidi. Il terzo gruppo comprende i fluidi che scorrono solo dopo aver superato una certa soglia di viscosità. Superata questa soglia, la viscosità diminuisce con l’agitazione. Le colle, le vernici e i lubrificanti, invece, fanno parte del quattro gruppo; sono fluidi molto densi a riposo, ma la loro viscosità diminuisce qualora si mantengano ad un livello di agitazione costante.

Solitamente, per i fluidi a bassa viscosità, ossia quelli del primo e secondo gruppo, le pompe centrifughe sono le più adatte perché l’azione di pompaggio esercita sul fluido uno sforzo di taglio elevato. Mano a mano che la viscosità aumenta, inoltre, dovrete tener conto della resistenza supplementare che il fluido opporrà al taglio.

Le pompe volumetriche, al contrario, rappresentano la scelta migliore per la movimentazione dei fluidi viscosi (terzo e quarto gruppo) perché funzionano a velocità inferiori e la forza di taglio trasferita ai fluidi è meno elevata rispetto a quella esercitata dalle pompe centrifughe.

Principali applicazioni di una pompa

  • pompaggio d’acqua
  • pompaggio d’olio
  • pompaggio di acque reflue
  • pompaggio di fanghi
  • pompaggio di prodotti chimici
  • pompaggio di grasso
  • pompaggio di prodotti alimentari

Quali sono i diversi tipi di pompe?

Esistono diversi tipi di pompe, più precisamente:

Le pompe centrifughe, che sono le più diffuse, in cui il fluido è aspirato da una ruota a palette o da un’elica;
Le pompe a membrana, in cui il fluido è aspirato grazie all’oscillazione di una membrana;
Le pompe a pistone, in cui il fluido è aspirato e inviato tramite il movimento di va e vieni di uno o più pistoni;
Le pompe peristaltiche, in cui il fluido è spinto in un tubo compresso da alcuni rulli in rotazione;
Le pompe a ingranaggi, in cui il fluido è aspirato e inviato tramite la rotazione di un rotore e di un pignone o da due pignoni che girano in senso opposto.

Esistono inoltre pompe riservate a usi specifici e che riprendono i principi di funzionamento descritti qui sopra, per esempio:

  • Le pompe dosatrici o pompe di dosaggio, che servono a iniettare un fluido in maniera precisa e ripetuta;
  • Le pompe di sollevamento, che trovano impiego nell’evacuazione delle acque reflue;
  • Le pompe per travaso fusti, che permettono di travasare il fluido contenuto in un barile o bidone;
  • Le pompe di lubrificazione, che servono, come indicato dal loro nome, a garantire la lubrificazione di un sistema;
  • Le pompe sommerse, che aspirano direttamente il fluido ad altezza della pompa stessa e che eludono quindi il problema dell’altezza di aspirazione.

In che casi utilizzare una pompa centrifuga?

Pompa centrifuga della marca Weir
Pompa centrifuga della marca Weir

Qualora dobbiate pompare liquidi a bassa viscosità e, eventualmente, carichi in particelle solide, potrete orientarvi verso delle pompe centrifughe.

Le pompe centrifughe sono dispositivi resistenti che offrono generalmente buone rese. Questi dispositivi possono pompare volumi elevati a debito costante e, di solito, non sono autoadescanti. Per questo stesso motivo è necessario riempire il circuito in maniera indipendente prima dell’attivazione della pompa. L’uso di questo tipo di pompe è consigliato qualora dobbiate alimentare un centro di trattamento delle acque reflue oppure per trasportare fluidi densi o fluidi di pulizia, ad esempio nell’industria petrolchimica.

Criteri di scelta di una pompa centrifuga

  • portata elevata
  • bassa viscosità
  • concentrazione di particelle solide
  • innesco

In quali casi è opportuno utilizzare una pompa pompa peristaltica?

Pompa peristaltica della marca VERDERFLEX
Pompa peristaltica della marca VERDERFLEX

Vi suggeriamo di orientarvi verso le pompe peristaltiche, che sono la soluzione ideale per fluidi puliti, sterili e aggressivi, qualora sia necessario garantire che il fluido pompato non venga contaminato da corpi estranei.

Questo tipo di pompe consente di realizzare un dosaggio preciso del fluido. In esse, infatti, il liquido si sposta all’interno di un tubo, rigido o flessibile, senza entrare in contatto con il corpo della pompa, il che garantisce una soluzione di pompaggio igienica.

Le pompe peristaltiche sono autoadescanti perché l’aspirazione esercitata dal tubo crea un’azione di innesco e permette alla pompa di evacuare i fluidi che contengono aria o eventuali residui gassosi. Allo stesso tempo, però, sono abbastanza ingombranti rispetto ad altre pompe con portata simile. Inoltre, la loro portata non è costante poiché funzionano a pulsazioni.

Le pompe peristaltiche necessitano anche una manutenzione regolare al fine di prevenire l’usura del tubo che si trova nel corpo della pompa. Il tubo, però, è il solo elemento che sarà necessario sostituire e i costi che comporta tale sostituzione sono comunque piuttosto contenuti. Le pompe peristaltiche, solitamente, funzionano a bassa portata.

Questi dispositivi trovano impiego principalmente nell’industria chimica e nel settore medico.

Criteri di scelta di una pompa peristaltica

  • fluidi sterili o aggressivi
  • pompa di dosaggio
  • bassa portata
  • autoadescamento

In quali casi utilizzare una pompa a membrana?

Pompa a doppia membrana della marca ARO
Pompa a doppia membrana della marca ARO

Se il fluido da trasportare è molto viscoso e denso potrete orientarvi anche verso una pompa a membrana.

In linea generale, la doppia membrana permette l’aspirazione e poi la mandata del fluido da trasportare. Le pompe a doppia membrana possono funzionare a secco, ossia non necessitano una lubrificazione e sono autoadescanti.

Nonostante trovino impiego soprattutto nell’industria chimica, le pompe a doppia membrana sono particolarmente versatili e vengono utilizzate ormai in molti altri settori, come industria agroalimentare, elettronica e mineraria.

In generale, questi dispositivi di forte capacità sono ad azionamento pneumatico. Per questo motivo, qualora la pompa in questione debba essere usata in una fabbrica, dovrete valutare la capacità della vostra rete pneumatica oppure, qualora debba essere usata all’esterno, munirvi di un compressore ad aria da tenere a prossimità della pompa stessa.

Criteri di scelta di una pompa a membrana

  • fluidi molto viscosi
  • funzionamento a secco
  • autoadescamento
  • azionamento pneumatico
  • alta flessibilità

In quali casi utilizzare una pompa a ingranaggi?

Pompa ad ingranaggi della marca WITTE
Pompa ad ingranaggi della marca WITTE

Qualora dobbiate movimentare liquidi viscosi a pressioni elevate, potete utilizzare una pompa a ingranaggi, a condizione, però, che i fluidi in questione non contengano particelle solide.

Queste pompe sono adatte al pompaggio di sostanze molto viscose ad alta temperatura e hanno anche la capacità di invertire la direzione del pompaggio.

Le pompe ad ingranaggi sono caratterizzate da una portata costante e un livello di rumorosità in funzionamento bassissimo. Si tratta di pompe piuttosto affidabili, compatte e di concezione semplice, ragion per cui la loro manutenzione non rischia di essere molto onerosa. Per contro, non sono la soluzione ideale per garantire livelli di portata molto elevati.

Queste pompe trovano impiego nell’industria automotive per garantire la lubrificazione dell’insieme dei componenti del motore. Le pompe ad ingranaggi trovano inoltre largo impiego nelle macchine per la trasformazione della materie plastiche, nelle presse automatiche e nelle fonderie. Inoltre, possono servire come dispositivi di dosaggio.

Criteri di scelta di una pompa ad ingranaggi

  • fluidi viscosi
  • alta pressione
  • portata costante
  • pompa di dosaggio
  • bassa portata

In quali casi utilizzare una pompa a pistone?

Pompa a stantuffo della marca LEWA
Pompa a stantuffo della marca LEWA

Le pompe a pistone possono essere utilizzate per fluidi a bassa viscosità ed esclusivamente per livelli medi di portata, dell’ordine di 80 m³/h. Inoltre, il pompaggio di particelle solide è impossibile con questo tipo di apparecchi perché la pompa può garantire un buon funzionamento solo a condizione che la tenuta stagna tra cilindro e pistone sia totale.

Per applicazioni ad alta pressione, potete orientarvi verso le pompe a stantuffo, che si distinguono dalle pompe a pistone per la presenza di una guarnizione di tenuta che non si sposta insieme al pistone, bensì è fissa e capace di sopportare pressioni più elevate.

Esistono diverse versioni di pompe a pistone (duplex, triplex, ecc.) che garantiscono una maggiore durata di vita della pompa perché la pressione è distribuita su più pistoni. In questi casi, sarà necessario prestare attenzione alla velocità di rotazione: se decidete di diminuire il numero di pistoni per raggiungere lo stesso livello di pressione, infatti, la velocità sarà più elevata e, di conseguenza, le pulsazioni più accentuate.

Le pompe a pistone sono la soluzione ideale per raggiungere pressioni elevate e sono particolarmente adatte ad applicazioni come il pompaggio d’olio, la pulizia ad alta pressione nonché il dosaggio in alternativa alle pompe a membrana.

Criteri di scelta di una pompa a pistone

  • alta pressione
  • bassa viscosità
  • portata media
  • fluidi non carichi

Come scegliere tra una pompa sommersa e una pompa di superficie?

Pompa sommersa della marca KSB
Pompa sommersa della marca KSB

La scelta tra una pompa sommersa e una pompa di superficie dipende principalmente dall’ altezza di aspirazione. Se il fluido da aspirare si trova ad una profondità superiore ai 7 metri, dovrete ricorrere ad una pompa sommersa perché una pompa di superficie non sarà in grado di aspirare un fluido a questa profondità. Se invee l’altezza di aspirazione permette l’utilizzo di due tipi di pompe, la scelta verrà effettuata principalmente in funzione dell’applicazione, delle condizioni ambientali e della frequenza di utilizzo.

Le pompe di superficie consentono un accesso agevole e quindi anche una manutenzione più facile. Le condizioni di installazione, tuttavia, possono incidere sulle prestazioni della pompa. Per questa ragione è necessario ricorrere a protezioni contro le intemperie ed eventuali agenti esterni.

Un altro inconveniente di questi dispositivi è che devono essere innescati, laddove le pompe sommerse vengono innescate tramite semplice immersione del corpo nel liquido da pompare. Per quanto riguarda le pompe di superficie, qualora il circuito non possa essere innescato automaticamente, potrete optare per una pompa autoadescante. Le pompe di questo tipo sono dotate di un meccanismo che permette di evacuare l’aria presente nel tubo di aspirazione e di una valvola di non ritorno, la quale evita che il liquido riscenda nel tubo di aspirazione quando la pompa non è in azione.

Criteri di scelta tra una pompa sommersa e una pompa di superficie

  • altezza di aspirazione
  • condizioni di utilizzo
  • frequenza di utilizzo
  • manutenzione
  • innesco

Quali sono i principali tipi di alimentazione di una pompa?

Motopompa della marca Godwin
Motopompa della marca Godwin

Le pompe, solitamente, sono costituite da due parti distinte: la pompa propriamente detta, che permette di trasportare un fluido, e il motore che l’alimenta.

Le pompe più usate sono le pompe elettriche che, come indicato dal loro nome, sono alimentate da un motore elettrico. L’alimentazione elettrica dipende in particolare dall’altezza manometrica (altezza di aspirazione + altezza di mandata), dalle perdite di carico, dalla distanza di trasporto e dalla portata.

Le pompe autonome, solitamente, sono delle motopompe, il che significa che sono dotate di motore a combustione. A differenza della pompa classica, che ha bisogno di una fonte di energia esterna, la motopompa, generalmente centrifuga, è dotata di un motore a combustione (a diesel o a benzina) che la rende autonoma. Questo tipo di pompa trova impiego principalmente nell’agricoltura e nelle operazioni di protezione civile, più precisamente nelle operazioni antincendio. Le motopompe si rivelano molto utili anche qualora il fluido debba attraversare grandi distanze.

Le pompe pneumatiche, invece, funzionano ad aria compressa. Queste pompe vengono utilizzate soprattutto per aumentare la pressione in un circuito.

Esistono, per finire, anche le pompe manuali, ossia sprovviste di motore. Nel caso delle pompe manuali, di conseguenza, sarà necessario fare l’acquisto di un sistema di azionamento.

Principali tipi di motore

  • motore elettrico
  • motore pneumatico
  • motore a combustione (motopompa)

Come evitare la cavitazione?

Il fenomeno della cavitazione si verifica quando il liquido pompato è vicino al punto di ebollizione, ossia quando è sul punto di trasformarsi in gas. Il punto di ebollizione dipende dalla temperatura del liquido e della pressione che subisce.

La cavitazione è provocata dalla formazione di bolle di vapore che implodono, generando un rumore che può essere fastidioso e può portare alla deteriorazione rapida della pompa. 
È quindi importante accertarsi che la pompa sia adatta alla configurazione generale dell’impianto e soprattutto all’altezza di aspirazione. 

Per evitare la cavitazione in una pompa e prevenire la formazione delle bolle di gas, è opportuno accertarsi che il dimensionamento della pompa sia adatto all’impianto a cui sarà associata. 
Per calcolare tale dimensionamento è necessario calcolare un valore chiamato NPSHa (ossia Net Positive Suction Head disponibile o altezza di aspirazione netta positiva disponibile), il quale dipende dalla portata, dalla pressione, dalle perdite di carico e dalla mandata. I fabbricanti delle pompe indicano invece il valore NPSHr (ossia Net Positive Suction Head richiesto o altezza di aspirazione netta positiva richiesta).
Questi due valori sono espressi in metri e, affinché la pompa sia dimensionata correttamente, dovrete verificare che il NPSHa sia superiore al NPSHr di almeno 0.5 m. Se il problema di cavitazione sussiste, potrete procedere a modifiche che permettano di aumentare l’NPSHa, come:

Ridurre la temperatura del fluido all’ingresso della pompa (ad esempio aggiungendo un anello di raffreddamento)

  • Diminuire la velocità della pompa
  • Installare un tubo di aspirazione di maggiore diametro
  • Ridurre le perdite di carico (dovute principalmente all’attrito) sopprimendo gomiti e valvole inutili

Peraltro, è anche possibile ridurre l’NPSHr prendendo alcune misure, come ad esempio:

  • Ridurre il diametro del tubo di mandata
  • Installare una valvola di strangolamento sul circuito di mandata
  • Sostituire la pompa con una pompa più adatta alle condizioni di funzionamento