La relazione tra pressione di ingresso/uscita della pompa e prevalenza

Formula di base (la più critica)

Prevalenza (H) = (Pressione di uscita della pompa - Pressione di ingresso della pompa) / (Densità del liquido × Accelerazione gravitazionale)

Rappresentato con simboli:

H = (P2 - P2) / (ρ × g)

Dove:

H: La prevalenza generata dalla pompa, misurata in metri (m).

P₂: Pressione assoluta alla flangia di uscita della pompa, solitamente in Pascal (Pa).

P₁: Pressione assoluta alla flangia di ingresso della pompa, solitamente in Pascal (Pa).

ρ: Densità del liquido pompato, in chilogrammi per metro cubo (kg/m³). Per l'acqua a temperatura ambiente, ρ ≈ 1000 kg/m³.

g: L'accelerazione di gravità, circa 9,81 m/s².

Spiegazione dei concetti chiave

Cos'è la testa?

Non altezza: la prevalenza non è semplicemente l'altezza di sollevamento fisica. È un concetto energetico, che rappresenta l'energia meccanica totale impartita a un'unità di peso di liquido dalla pompa. La sua unità di misura è il metro (m), che può essere inteso come l'altezza teorica alla quale la pompa può sollevare il liquido.

Indipendente dal mezzo: la prevalenza è un parametro prestazionale della pompa stessa. La stessa pompa, alla stessa velocità, genererà lo stesso valore di prevalenza (H) indipendentemente dal fatto che pompi acqua, olio o un altro liquido. Tuttavia, il consumo energetico e la pressione risultante saranno diversi.

Che cosa è la pressione?

La pressione è la forza per unità di superficie. La pressione relativa in uscita generata dalla pompa riflette intuitivamente l'entità della sua spinta.

Strettamente correlato al mezzo: secondo la formula P = ρ × g × H, la pressione (P) generata dalla pompa dipende direttamente dalla densità del liquido (ρ). Pompare un liquido più denso (come l'olio) produrrà una pressione maggiore alla stessa prevalenza.

Differenza e connessione di base

La prevalenza è la causa, la pressione è l'effetto. Le caratteristiche della pompa determinano la prevalenza che può fornire. Questa prevalenza, agendo su un liquido di densità specifica, si manifesta in ultima analisi come differenza di pressione tra ingresso e uscita.

Si pensi alla prevalenza come alla capacità nominale della pompa e alla pressione come all'effetto prodotto quando tale capacità agisce su un oggetto specifico (un certo liquido).

Esempio di applicazione (utilizzando acqua, semplificato con ρ ≈ 1000 kg/m³, g ≈ 10 m/s²)

Supponiamo che una pompa abbia una prevalenza di 100 metri.

Calcola la differenza di pressione che genera:

ΔP = ρ × g × H = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 100 m = 1.000.000 Pa = 1 MPa ≈ 10 bar

Ciò significa che se la pressione in ingresso è atmosferica (0 bar manometrica), la pressione manometrica in uscita sarà di circa 10 bar.

Stima della prevalenza in loco:

Se si misura in loco che il manometro di uscita della pompa segna 0,8 MPa (8 bar) e quello di ingresso 0,1 MPa (1 bar),

Quindi la differenza di pressione ΔP = 0,8 - 0,1 = 0,7 MPa = 700.000 Pa.

Calcola la prevalenza: H = ΔP / (ρ × g) = 700.000 / (1000 × 10) = 70 metri.

Questi 70 metri rappresentano la prevalenza effettiva effettivamente fornita dalla pompa nelle attuali condizioni operative.

Note importanti

Per il calcolo è necessario utilizzare la pressione assoluta: P₁ e P₂ nella formula sono, in teoria, pressioni assolute. Tuttavia, nell'ingegneria pratica, quando sia la pressione di ingresso che quella di uscita vengono misurate con manometri che utilizzano lo stesso riferimento (tipicamente la pressione atmosferica locale), utilizzando la differenza di pressione relativa si ottiene un risultato perfettamente corretto. Ovvero, H = (Pressione relativa di uscita - Pressione relativa di ingresso) / (ρ × g).

La pressione di ingresso deve superare il requisito NPSH: se la pressione di ingresso (P₁) è troppo bassa, il liquido vaporizzerà all'interno della pompa, causando cavitazione, che danneggerà gravemente la pompa. La prevalenza netta di aspirazione positiva richiesta (NPSHr) sulla curva di prestazione della pompa è il parametro chiave per garantire che P₁ sia sufficientemente elevata.

La resistenza del sistema determina il punto di funzionamento: la pressione di uscita effettiva della pompa in un sistema di tubazioni è determinata dal punto di intersezione tra la curva prevalenza-portata della pompa e la curva di resistenza del sistema di tubazioni. La pompa regola la sua portata fino a quando la prevalenza generata non è esattamente uguale alla resistenza richiesta dal sistema a quella portata (inclusi dislivello, attrito nelle tubazioni, resistenza delle valvole, ecc.).