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GENNAIOFEBBRAIO 2016
AUTOMAZIONE OGGI 387
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rendimenti di conversione dell’energia. Per raggiungere que-
sto obiettivo, oltre agli strumenti di misura per il lato motore e
pompa, necessari per il calcolo delle energie elettrica e idraulica,
tra i due elementi è stato previsto il montaggio di un misuratore
di coppia o torsiometro. Utilizzando questo strumento è stato
possibile eseguire una misurazione precisa sulla coppia effetti-
vamente trasferita alla pompa dall’albero di trasmissione, elimi-
nando l’ampia incertezza che si avrebbe calcolandola in maniera
indiretta, attraverso i valori di assorbimento e rendimento elet-
trico. In questo caso, per il rendimento si dovrebbe assumere un
valore ipotetico, secondo nozioni teoriche che potrebbero rive-
larsi lontane dalla realtà.
Essendo uno strumento di misura avanzato, sono stati esaminati
vari prodotti disponibili sul mercato in base al livello tecnico. Lo
strumento adeguato, modello 86-2112R-502, è stato selezionato
avvalendosi anche dell’esperienza ventennale dell’azienda Bur-
ster Italia di Curno (Bergamo) relativa a sensori di coppia torcente
e dei relativi giunti di accoppiamento (Figure 2 e 3 mostrano lo
strumento e lo schema di montaggio).
Le prestazioni
della pompa e del
motore elettrico
Le prestazioni di una
pompa centrifuga sono va-
lutate attraverso tre para-
metri, il primo dei quali è la
portata, ossia il volume utile
di liquido convogliato dalla
pompa nell’unità di tempo.
L’unità di misura di questa
grandezza è tipicamente
m
3
/h e le misurazioni possono essere eseguite in vari modi. Il me-
todo della pesata, utilizzato per questo studio e descritto in ma-
niera dettagliata all’interno della norma UNI EN 24185, consiste
nell’eseguire una misurazione della portata in condotto chiuso,
attraverso la pesatura della massa di liquido convogliata in un
serbatoio strumentato da una bilancia, in un intervallo definito
di tempo. La portata varia in funzione del numero di giri della
pompa. Il secondo parametro è la prevalenza, ossia il lavoro utile
che la pompa trasmette al liquido. Il calcolo della prevalenza
deriva dall’equazione dell’energia meccanica. Considerando le
sezioni di mandata e aspirazione alla stessa quota e delle stesse
dimensioni, l’equazione è semplificata e la prevalenza H, in m, è
determinata dalla formulazione seguente:
dove Δp è la differenza di pressione tra le
sezioni di uscita e ingresso, misurata in [Pa];
ρ la densità del liquido elaborato in kg/m
3
e
g l’accelerazione di gravità in m/s
2
.
Infine, il terzo parametro è il rendimento totale, vale a dire il
rapporto tra la potenza fornita al fluido e quella assorbita dalla
pompa. La formulazione del rendimento è la seguente:
dove Q è la portata alla sezione di
uscita in m
3
/s e P la potenza assor-
bita dalla pompa in kW, calcolata
misurata all’albero di trasmissione, ω velocità di rotazione dell’al-
bero, in rad/s. Anche per il motore è stato valutato il rendimento
totale, che considera la trasformazione dell’energia da elettrica a
meccanica. Allo stesso modo del caso precedente, il rendimento
rappresenta il rapporto tra la po-
tenza meccanica erogata e la po-
tenza elettrica assorbita dal motore.
La formulazione del rendimento è la
seguente:
Il sistema di misura e controllo
In Figura 4 è presentato il banco di misura completo. Di seguito
sono descritti i componenti principali e gli strumenti di misura e
controllo utilizzati:
Figura 2 - Misuratore di coppia
fornito da Burster Italia
Figura 3 - Schema di montaggio del misuratore di coppia tra i
due componenti motore e pompa
Figura 4 - Banco di misura completo e disposizione dei vari
strumenti di analisi