Pompa

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Una pompa è un dispositivo meccanico usato per spostare liquidi o gas. Si intende normalmente per pompa il dispositivo usato per spostare liquidi, mentre si designa solitamente come compressore il dispositivo destinato allo spostamento di fluidi gassosi.

Indice

1 Storia
2 Caratteristiche principali
3 Classificazione
4 Pompe volumetriche
5 Pompe fluidodinamiche
6 Voci correlate

[modifica] Storia

Pompa a vite di Archimede

La prima descrizione di una pompa si deve ad Archimede nel 300 a.C.. Si trattava di un trasportatore a vite noto come vite di Archimede. Questo tipo di pompa, sostanzialmente volumetrico (vedi sotto) sposta quantità costanti di liquido ad ogni rotazione. Per limitare i trafilamenti tra vite e statore, si usa per basse prevalenze ed alte portate. È oggi utilizzata come idrovora e come mezzo di sollevamento negli impianti di depurazione acque.

La noria, che risale al Medio Evo, consente il superamento di prevalenze più alte, limitate solo dalla complessità tecnica della realizzazione della pompa. È ancor oggi usata, specie in agricoltura, per medie portate e basse prevalenze.

Il progresso tecnico che ha consentito intorno al XVII secolo la realizzazione di sistemi biella/manovella e pistone/cilindro, ha permesso la realizzazione di pompe a stantuffo (vedi sotto) che, avendo limiti molto più alti di portata e prevalenza, consentivano il pompaggio (sostanzialmente) continuo di grandi quantità di fluido a grandi altezze o distanze: caso tipico, il pompaggio dell'acqua dalle miniere profonde. L'avvento del vapore ha perfezionato questo tipo di pompe, ed ha consentito di raggiungere potenze (e quindi portate e prevalenze) assai più alte.

Nel XIX secolo, dapprima per il miglioramento dei motori a vapore, poi per la diffusione delle turbine e dei motori elettrici, sono state sviluppate le pompe di tipo dinamico (soprattutto le pompe centrifughe).

[modifica] Caratteristiche principali

Come accennato, le pompe sono caratterizzate da portata, ovvero la quantità di fluido spostata nell'unità di tempo e prevalenza, ovvero il dislivello massimo di sollevamento. Alcune caratteristiche fisiche e fluidodinamiche sono influenti sul funzionamento delle pompe, come viscosità e densità. Un parametro specifico delle pompe è l'NPSH: si consideri che l'aspirazione di una pompa avviene per differenza di pressione, e quindi, in condizioni normali di funzionamento, se una pompa deve aspirare da un pelo libero più basso della pompa stessa, dovrò creare una depressione alla bocca di aspirazione tale da far sollevare il fluido di una altezza pari al dislivello. In condizioni normali, la pressione atmosferica standard è pari a 10,332 metri d'acqua, e quindi il dislivello massimo che potrò superare pompando acqua sarà, in teoria, di 10,332 metri. Se pompassi mercurio, che ha una densità di 13579 kg/m³, il dislivello massimo teorico sarebbe di 0.76 metri. In realtà, però, il fluido avrà una tensione di vapore superiore a 0 per cui, se pompassi acqua sollevandola da 10,332 metri, questa bollirebbe nel tubo di aspirazione in quanto al vuoto "assoluto" la temperatura di ebollizione è 0 °C (273,15 °K). Esistono quindi limitazioni alle condizioni di aspirazione delle pompe, di qualsiasi tipo.

[modifica] Classificazione

Esistono diversi tipi di pompe:

volumetriche:
fluidodinamiche

[modifica] Pompe volumetriche

Le pompe di tipo volumetrico sfruttano la variazione di volume o lo spostamento di una camera per provocare un'aspirazione o una spinta sul fluido. Il cuore dell'uomo e degli animali è una pompa di questo tipo.

I principali tipi sono:

A stantuffo, in cui la variazione di volume è ottenuta con lo scorrimento alternato di un pistone in un cilindro (è il caso delle pompe per bicicletta).
A diaframma o membrana, una variazione sullo stesso principio della pompa a stantuffo,
A ingranaggi, dove è sfruttata la variazione di volume causata dall'ingranamento dei denti di due ingranaggi,
A camera variabile, a lobi o palette, ed a vite eccentrica,
Peristaltiche, basate sullo scorrimento di una strozzatura su un tubo.

Per approfondimenti si veda l'articolo principale Pompa volumetrica.

[modifica] Pompe fluidodinamiche

Il movimento del fluido è prodotto da un momento indotto nel fluido stesso. Queste pompe non hanno bisogno di valvole, ma hanno lo svantaggio che la portata e l'efficienza diminuiscono con l'aumentare della pressione all'uscita. A volte queste pompe hanno la necessità dell'adescamento, ovvero di essere inizialmente riempite di liquido per poter funzionare.

I principali tipi di pompe fluidodinamiche sono: