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No: un motore più grande che gira alla stessa velocità non aumenta la portata della pompa centrifuga. La quantità d'acqua che la pompa manda non dipende dalla potenza del motore, ma dal diametro della girante, dalla velocità della pompa e dalla resistenza dell'impianto incontrata dall'acqua. Il motore copre solo la potenza richiesta dalla pompa; la potenza in eccesso resta inutilizzata all'albero. Se si vuole davvero aumentare la portata, ciò che va cambiato è per lo più la pompa, la girante o l'impianto; il motore si sceglie in base al risultato di questa modifica.
La divisione dei compiti tra pompa e motore
Il motore asincrono gira a una velocità determinata dalla frequenza di rete e dal numero di poli. Un motore a 4 poli lavora a circa 1450 giri/min, uno a 2 poli a circa 2900 giri/min. Quando la potenza del motore aumenta questa velocità non cambia; sotto carico lo scorrimento varia di pochi giri, niente di più.
La pompa, invece, lavora a questa velocità costante secondo la propria curva. Diametro e profilo delle pale della girante stabiliscono quale pressione può generare a una data portata e a una data velocità. La resistenza dell'impianto (lunghezza e diametro delle tubazioni, curve, valvole, prevalenza) stabilisce in quale punto della curva si posizionerà la pompa. Il punto in cui la curva della pompa incrocia la curva dell'impianto è il punto di lavoro.
In questo quadro il ruolo del motore è limitato: fornire la potenza all'albero nel punto di lavoro. Se a una pompa che richiede 7,5 kW si monta un motore da 11 kW, la pompa assorbe comunque 7,5 kW; il motore lavora a carico parziale.
Che cosa cambia davvero la portata?
| Modifica | Effetto sulla portata | Conseguenza per il motore |
|---|---|---|
| Motore più grande alla stessa velocità | Nessuno | Il motore lavora a carico parziale, corrente di avviamento e costi aumentano |
| Ridurre il numero di poli (aumentare la velocità) | Aumenta circa in proporzione ai giri | La potenza richiesta cresce con il cubo dei giri; la pompa può non essere adatta a questa velocità |
| Girante di diametro maggiore | Aumenta (se il corpo pompa lo consente) | La potenza richiesta aumenta; il motore va ricalcolato |
| Ridurre la resistenza dell'impianto | Aumenta | Il punto si sposta a destra sulla curva della pompa, la potenza richiesta generalmente aumenta |
| Aprire una valvola parzializzata | Aumenta | Anche in questo caso la potenza aumenta; se il motore è al limite il termico può scattare |
La sintesi della tabella è questa: ogni modifica reale che aumenta la portata impone un carico maggiore al motore. La sequenza corretta, quindi, non è "ingrandisci il motore così aumenta la portata", ma "fai la modifica che aumenta la portata e, se necessario, ingrandisci il motore di conseguenza".
Perché cambiare velocità è rischioso?
Quella che sembra la via più rapida per aumentare la portata è montare un motore a 2 poli al posto di uno a 4 poli. In questo caso la velocità circa raddoppia. Secondo le relazioni approssimate, la portata raddoppia, la prevalenza quadruplica e la potenza all'albero aumenta di otto volte. Ad esempio, una pompa che a 1450 giri/min assorbe 1,5 kW, a 2900 giri/min richiede teoricamente circa 12 kW.
Le conseguenze pratiche:
- Girante, cuscinetti e tenuta meccanica della pompa possono non essere progettati per questa velocità; la velocità massima ammessa dal costruttore della pompa non va superata.
- Le condizioni sul lato aspirazione peggiorano; aumenta il rischio di cavitazione.
- Tubazioni, valvole e apparecchiature possono non resistere a una pressione quadrupla.
- Il motore della stessa grandezza non può fornire questa potenza; servono un motore e un basamento molto più grandi.
Per piccole esigenze di regolazione il convertitore di frequenza è una via più controllata, ma il limite di velocità ammesso dalla pompa resta valido. Le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con convertitore di frequenza; nel funzionamento prolungato a bassa velocità con coppia piena può servire una ventilazione esterna e, se il cavo tra azionamento e motore è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno comunicate nell'ordine. Superare i 50 Hz con il convertitore richiede di verificare separatamente i limiti del motore e della pompa.
Controlli da fare prima di cambiare il motore
La lamentela "la pompa non manda più come prima" spesso non riguarda il motore. Prima di ordinare un nuovo motore effettui questi controlli:
- Senso di rotazione: una pompa centrifuga che gira al contrario manda un po' d'acqua, ma portata e pressione calano nettamente. Se la sequenza delle fasi è cambiata, è cambiato anche il senso di rotazione.
- Velocità reale del motore: la confronti con la velocità nominale di targa. Una velocità nettamente più bassa indica una caduta di tensione o un sovraccarico.
- Usura della girante: con acqua sabbiosa o abrasiva girante e anelli di usura si consumano nel tempo; all'aumentare del gioco la pompa perde portata per trafilamento interno.
- Lato aspirazione: una succhieruola intasata, una tubazione di aspirazione che aspira aria o un livello dell'acqua in calo riducono la portata.
- Modifiche all'impianto: una nuova linea aggiunta, un filtro o un punto di mandata più alto possono aver spostato il punto di lavoro.
- Corrente assorbita dal motore: se la corrente è molto inferiore al valore di targa, la pompa lavora a basso carico; il problema non è la potenza del motore.
Se questi controlli indicano un problema sul lato pompa, anche la soluzione è lì. Il motore si sostituisce solo quando è davvero insufficiente, ad esempio se lavora costantemente alla corrente di targa e si surriscalda.
