Portata minima pompa centrifuga: guida rapida in 7 punti

Portata minima pompa centrifuga: è un tema che torna spesso quando una macchina lavora a carico parziale o rischia di avvicinarsi a condizioni di flusso molto basso. Qui trovi un percorso pratico per stimare la portata minima “di sicurezza” (Qric) e, soprattutto, per capire perché lavorare a Q quasi zero per molte ore non è mai una buona idea.*

Portata minima pompa centrifuga: a cosa serve davvero

Quando la portata diminuisce troppo, l’energia trasferita alla macchina può trasformarsi in un aumento della temperatura del fluido nella zona della voluta. Per pompe di piccole dimensioni e che lavorano a una temperatura sufficientemente lontana da quella corrispondente alla tensione di vapore, è possibile stimare una portata minima con un’impostazione semplificata basata su parametri energetici.

Questa stima porta a un valore di riferimento (Qric) utile per evitare incrementi termici indesiderati. Tuttavia, è fondamentale non fermarsi alla sola temperatura: a portate ridotte entrano in gioco anche fenomeni meccanici critici.

Quali dati servono per stimare Qric

Per determinare la portata minima (Qric) con l’approccio indicato, servono almeno questi dati/parametri:

• P = potenza del motore della pompa centrifuga [kW]
• ρ = densità [kg/m³]
• c = calore specifico del fluido
• Un valore ammissibile di aumento di temperatura $(t_e-t_s)$

L’aumento di temperatura consentito $(t_e-t_s)$ è legato a:

• ts: temperatura esistente sulla bocca di aspirazione
• te: temperatura consentita dietro il dispositivo di bilanciamento della pompa

In altre parole: non stai scegliendo un numero “a caso”, ma stai fissando quanta temperatura puoi “accettare” tra aspirazione e zona a valle del bilanciamento.

Come scegliere l’aumento di temperatura consentito (te – ts)

In prima approssimazione, si può considerare circa 20°C come differenza di temperatura $(t_e-t_s)$. Questa scelta serve per una stima rapida, coerente con l’obiettivo pratico: evitare che la macchina lavori in condizioni termicamente critiche quando la portata è bassa.

Per l’acqua, il testo usa:

• c=4,18 kJ/kg·K

Questa indicazione è importante perché, a parità di potenza e densità, il calore specifico incide sulla portata minima necessaria a limitare l’aumento di temperatura.

Esempio pratico: pompa da 75 kW

Applicando l’impostazione proposta (con i parametri sopra e un incremento termico di riferimento), per una pompa da 75 kW si ottiene:

• Qric=3,23 m3/h

Questo è il valore “base” di portata minima di ricircolo/garanzia riportato nell’esempio. È un numero utile per orientarsi, ma non rappresenta ancora il valore finale consigliato per l’esercizio, perché entra in gioco un ulteriore criterio legato alla meccanica interna della pompa.

Perché applicare il coefficiente 1,5 (e cosa c’entra il bilanciamento assiale)

Al valore calcolato va applicato un coefficiente pari a 1,5, con questo obiettivo pratico: cercare di evitare che Qric scenda al di sotto della portata necessaria per ottenere il bilanciamento assiale della girante.

Quindi, nell’esempio:

• valore base: Qric=3,23 m3/h
• applicando il coefficiente 1,5: il valore operativo diventa circa Qric=5 – 6 m3/h

Questo passaggio collega direttamente il tema “temperatura” a un tema “meccanico”: non basta evitare il surriscaldamento, bisogna anche evitare condizioni in cui la macchina non riesce a mantenere un equilibrio assiale accettabile.

ATTENZIONE: a Q ridotta i problemi non sono solo termici

Il testo evidenzia chiaramente che, quando il flusso diminuisce e la pompa lavora al flusso minimo per lunghi periodi, aumentano i rischi meccanici. In particolare:

• Spinta assiale crescente: deve essere compensata da cuscinetti adeguati.
• Pompe a voluta singola sotto carichi parziali: generano elevate spinte radiali, che richiedono precauzioni come:
  • rinforzo dell’albero
  • attenzione ai cuscinetti

E c’è un ulteriore punto critico: il funzionamento a Q ridotta può indurre danni dovuti a cavitazione. Quindi, anche se “termicamente” potresti pensare di essere in controllo, la macchina può comunque danneggiarsi.

Conclusioni: mai vicino a Q = 0 per molte ore (limita il tempo a Qric)

Non è corretto far funzionare macchine centrifughe a portate prossime a zero per un numero di ore elevato: questo tipo di funzionamento induce danni meccanici gravi. Ed è un messaggio chiave: tali danni sono indipendenti dal fattore legato all’aumento di temperatura dell’acqua all’interno della voluta.

Di conseguenza, anche quando imposti un funzionamento a Qric, questo va limitato a poche decine di minuti, non protratto per lunghi periodi.