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Uno dei parametri principali di questa pompa è l’altezza di aspirazione. Finito il ciclo di funzionamento, il liquido ha la tendenza di defluire dalla condotta di aspirazione, e, in tal caso, dopo la ripresa del ciclo la macchina sarà costretta a pompare anche il tappo dell’aria che si formerà nella tubazione. Per tale scopo si usano le pompe autoaspiranti che sono in grado di far passare porzioni d’aria senza compromettere il ciclo lavorativo.
Esistono numerose tipologie di pompe autoaspiranti che differiscono per il numero di giranti e per il materiale onde vengono costruite. Le pompe autoaspiranti possono essere impiegate sia per lo spostamento di acqua pura sia per acque di scarico ed altri fluidi.
Le pompe autoaspiranti si propongono per la realizzazione dei seguenti compiti:
Il grosso delle pompe autoaspiranti fanno parte di una delle seguenti tipologie:
La capacità di autoaspirazione permette di collocare la pompa sopra il livello del liquido spostato (pompa di superficie) senza la necessità di immergere l’organo di lavoro (pompa semisommersa) oppure di tutta la macchina insieme al motore nel volume del fluido (pompa sommersa).
Le pompe a vortice con la capacità di autoaspirazione si propongono, di regola, per il trasporto di fluidi puri che non contengono inclusioni solide e che hanno un basso grado di viscosità. In questo caso, la resa e il rendimento relativamente bassi della pompa sono compensati dalla semplicità della struttura e da quella d’uso.
Le pompe autoaspiranti ad anello liquido vengono di solito utilizzate con successo per spostare liquidi schiumogeni. Possono essere adoperate, altresì, per pompare masut e gasolio. Tuttavia, il ciclo di funzionamento di queste pompe comporta, inevitabilmente, la perdita di una parte del liquido idraulico spinto dalla pompa insieme al fluido pompato.
In qualità di pompe autoaspiranti vengono usate anche pompe a vortice e ad anello liquido a canale laterale. Tali pompe, occupando la nicchia intermedia tra quelle volumetriche e quelle centrifughe, si propongono per il trasporto di miscele di gas e liquido non contenenti particelle abrasive. Le pompe autoaspiranti a canale laterale hanno le seguenti caratteristiche:
Le pompe autoaspiranti a pistone, che hanno una notevole limitazione relativa all’altezza di aspirazione, richiedono una continua manutenzione e pulizia delle valvole poste all’aspirazione e all’iniezione, nonchè la sostituzione degli anelli di tenuta del pistone dopo il trasporto di fluidi impuri, vengono usate, per lo più, sulle navi.
Le pompe autoaspiranti centrifughe si usano spesso nel settore dell’approvvigionamento idrico individuale. Relativamente alle pompe centrifughe, il concetto di “autoaspirazione” significa che sono in grado di spostare una miscela di gas e liquido (comprese le bolle di gas) creando una depressione nella condotta di aspirazione per sollevare il liquido e riempire, successivamente, il volume interno.
Le pompe autoaspiranti si usano dappertutto, nei più vari settori, dall’industria chimica all’approvvigionamento idrico individuale delle case. Vengono adoperate per lo spostamento di fluidi dai pozzi di scarico, cisterne, vasche e serbatoi interrati.
Le pompe autoaspiranti vengono usate nelle centrali termiche e frigorifere, sugli acquedotti, sulle fognature e così via. Inoltre, a certe condizioni una pompa autoaspirante potrebbe essere adoperata per evacuare l’aria dalla linea di aspirazione. Il massimo potere aspirante della pompa determina le misure ammissibili e la configurazione della tubazione di aspirazione.
Le pompe autoaspiranti industriali si usano per il lavaggio e il raffreddamento di strumenti di macchine utensili e di mole, per il ricircolo del liquido per taglio e tempra, per la captazione e evacuazione dei fumi, per il lavaggio dei serbatori di carburante e così via.
Trasporto di acque di piena e di prima pioggia, trasporto di acque di scarico, estinzione di incendi, smaltimento di fluidi a rischio, lavori di escavazione e movimento della terra, pompaggio dell’acqua da fosse, canali o bacini idrici, prosciugamento e abbassamento delle acque freatiche per la posa di fondazioni durante i lavori edili, approvvigionamento dell’acqua da pozzi e canali, lavaggio di superfici in calcestruzzo. Inoltre, le pompe autoaspiranti vengono utilizzate nella produzione di materiali da costruzione, nonchè per la manutenzione di reti ed impianti generali.
Carico e scarico di fluidi, lavori di pompaggio e prosciugamento, trasporto di acque salate e marine, estinzione di incendi, alimentazione d’acqua per servizi sanitari, ecc.
Trasporto di acque di scarico inquinate, calde o corrosive, traporto di acque contenenti sabbia, melma oppure solidi sospesi, dosaggio di liquidi di compensazione, rimozione di sedimenti.
Irrorazione superficiale e lavori di irrigazione, pompaggio e nebulizzazione di letame e concime, distribuzione di mangime liquido per animali, pompaggio di morchie, vini giovani, succhi di frutta, ecc.
Schema standard della pompa autoaspirante:
L’installazione standard degli impianti prevede che la pompa (organo di lavoro della pompa) insieme al motore si collochi fuori dal volume del fluido trasportato e sopra la sua superficie. Ciò, mentre nel fluido viene immerso solo la condotta di aspirazione con a valle la valvola di ritorno che è necessaria per prevenire il deflusso del liquido nel serbatoio o bacino naturale o artificiale. A sua volta, la tubazione premente alimenta il liquido dalla pompa all’utenza e può, anch’essa, essere dotata di una valvola di ritorno.
Il corpo della pompa autoaspirante può essere costruito in ghisa, bronzo, acciaio inossidabile o leghe varie. Le compe autoaspiranti per acqua per uso domestico si producono in acciaio inossidabile, leghe di rame e polimeri compositi.
La pompa autoaspirante permette di fare a meno di un sistema di aspirazione esterno. Trattasi del colloocamento sopra il livello del fluido che viene trasferito, prima della messa a regime la pompa deve sollevare il fluido trasportato a certa altezza, la quale, però, non può superare l’altezza massima di aspirazione. Di solito, l’avviamento della pompa autoaspirante non necessita che prima avvenga l’adescamento della tubazione di aspirazione, ma può richiedere che sia necessario il preriempimento della camera di lavoro. Il fatto che sia montata la valvola di ritorno sul tubo aspirante esonera dalla necessità di riempire la pompa prima del suo avviamento. L’avviamento a secco della pompa non è raccomandabile, in quanto può comportare il danneggiamento di alcuni componenti o addirittura di tutta la pompa.
La pompa autoaspirante non ha bisogno di valvole complesse per l’evacuazione dell’aria. Nel momento in cui la miscela di fluido e gas entra nel volume attivo della pompa, parte il processo di separazione di fasi, durante il quale l’aria viene inviata su e viene spinta fuori tramite la bocca d’uscita, mentre l’acqua continua a circolare nella pompa. Questo processo dura fino all’espulsione di tutta l’aria, dopo di che il processo di funzionamento della pompa autoaspirante prosegue regolarmente, come se si trattasse di una pompa normale. In aggiunta, può essere usata una camera di separazione dell’aria per l’evacuazione dal sistema delle inclusioni di gas e una camera di riempimento per la riserva del liquido alimentato alla pompa per avviare il processo di autoaspirazione.
Più dettagliatamente il processo di avviamento della pompa con una camera d’ingresso e una camera di separazione si presenta quanto segue. La struttura della pompa permette di riempirne il volume attivo in modo tale che la girante sia completamente coperta dal fluido trasportato. Dopo il riempimento il fluido non è in grado di lasciare il volume, mentre la pressione dell’aria a monte e a valle della pompa risulta uguale.
All’atto di avviamento della pompa sotto l’effetto delle forze centrifughe il volume del fluido preriempito viene alimentato alla camera di separazione, comportando, in tal modo, l’effetto di depressione nel tubo aspirante, processo, questo, a seguito del quale avviene l’aspirazione dell’aria. L’aria aspirata si mescola con il fluido preriempito innescando il processo di pompaggio della miscela del gas e dell’aria eseguito dalla girante. Nel momento in cui la miscela entra nella camera di separazione, parte il processo di separazione, nel corso del quale l’aria passa nella tubazione premente e il liquido scola, ritornando sulla girante. In tal modo avviene il processo di spostamento del gas proveniente dal tubo aspirante senza trasferire il liquido preriempito. Con la diminuzione della quota dell’aria nella tubazione di aspirazione il fluido trasportato comincia a muoversi nella direzione della pompa finchè non raggiunge la girante. Nel frattempo dalla tubazione di aspirazione viene rimossa tutta l’aria e la pompa funziona come quella centrifuga normale. In base a questo principio vengono trasferite anche singole inclusioni d’aria che possono verificarsi nel corso di funzionamento della pompa già dopo l’inizio del regime operativo regolare.
La capacità di autoaspirazione è propria di diverse tipologie di pompe, ognuna delle quali possiede specifiche particolarità. Riportiamo, quandi, l’elenco di vantaggi e svantaggi delle pompe autoaspiranti centrifughe, in quanto sono le più diffuse.
Di solito la prevalenza massima di aspirazione è pari a 7-8м (hs). Bisogna ribadire che questa grandezza comprende non solo l’altezza di sollevamento del fluido dalla superficie fino alla pompa ma anche l’indice della resistenza idraulica creata dalla tubazione di aspirazione (perdite per attrito + perdite a causa delle resistenze locali).
La linea di aspirazione deve avere un diametro nominale della tubazione non inferiore rispetto al diametro nominale della bocca d’ingresso della pompa. Si cerca di far sì che la lunghezza complessiva della linea di aspirazione sia la più corta possibile per ridurre la resistenza totale, l’aumento della quale incide negativamente sul potere di aspirazione della pompa.
Di critica importanza può essere l’affidabilità della tenuta stagna della linea di aspirazione, in quanto le infiltrazioni possono provocare il malfunzionamento della pompa autoaspirante a causa della penetrazione di aria nella tubazione di aspirazione, il che, a sua volta, può provocare il danneggiamento della pompa.
Risulta importante, altresì, la configurazione della linea di aspirazione che deve andare in ascensione nella direzione della dompa e non aver tratti in cui possano formarsi congestioni dell’aria, in quanto ciò non solo peggiora le condizioni di aspirazione ma rende difficile spurgarle dalla tubazione.
Spesso sulla tubazione di aspirazione vengono montati dispositivi supplementari quali valvole di ritorno e filtri che si collocano a monte della tubazione. La valvola di ritorno non permette al fluido trasportato di defluire dalla tubazione di aspirazione, il che fa sì che all’atto del nuovo avviamento della pompa non serve il suo adescamento, nè il sollevamento del fluido dal serbatoio di prelievo alla pompa. Al posto della valvola di ritorno può essere usata una semplice valvola di non ritorno, mentre il filtro viene adoperato nei casi, in cui il fluido trasportato è fortemente inquinato di varie impurità (fanghi, foglie, carta, schegge di legno, graniglia e pietrisco).
Una pompa normale non è in grado di sostituire quella autoaspirante. Tuttavia, in assenza di alternativa, una pompa semplice può essere usata come sostituzione. Nello stesso tempo, tale sostituzione renderà necessario di riempire prima di liquido sia la pompa stessa che la linea di aspirazione, il che comporta una serie di difficoltà. Inoltre, l’infiltrazione dell’aria nella tubazione di aspirazione potrebbe facilmente implicare danni alla pompa non autoaspirante e richiederebbe di ripetere completamente la procedura di adescamento della linea di aspirazione prima della ripresa del ciclo operativo. In pratica, tali provvedimenti comportano solo costi aggiuntivi e malfunzionamento delle macchine, per cui per sollevare l’acqua dalla profondità si consiglia di usare esclusivamente pompe autoaspiranti, che si propongono per tali compiti, e le caratteristiche delle quali sono dimensionate in base alle condizioni di aspirazione.
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