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La potenza del motore di una pompa di irrigazione di superficie si ottiene aggiungendo un margine alla potenza all'albero calcolata da portata e prevalenza della pompa; i giri sono invece quelli per cui la pompa è progettata e non si modificano nella scelta del motore. In breve: la potenza si ricava dal punto di lavoro in campo, i giri dalla targa della pompa. Questo articolo spiega come si esegue il calcolo e come le condizioni variabili tipiche dell'irrigazione influiscono sulla scelta.
Per "di superficie" si intendono qui le pompe installate fuori dal pozzo, sul bordo di un laghetto, di un canale, di un serbatoio o di una fonte d'acqua poco profonda, con il motore su terreno asciutto. Le pompe sommerse e quelle da pozzo profondo, che scendono nell'acqua, richiedono un tipo di motore diverso; il motore con carcassa standard non le sostituisce.
Calcolo della potenza: portata, prevalenza e rendimento della pompa
La potenza idraulica che la pompa trasferisce all'acqua dipende dal prodotto tra portata e prevalenza totale. La potenza che il motore deve fornire all'albero della pompa si ottiene invece dividendo questo valore per il rendimento della pompa. Per l'acqua la formula pratica è la seguente:
Potenza all'albero (kW) = Portata (m³/h) × Prevalenza totale (m) / (367 × rendimento della pompa)
Il 367 della formula è una costante che deriva da densità dell'acqua, accelerazione di gravità e conversione delle unità. Il rendimento della pompa è il valore letto sulla curva di catalogo nel punto di lavoro; nelle piccole pompe di irrigazione questo valore è più basso che nelle pompe grandi. Se non ha la curva, non stimi il rendimento, ma lo prenda dai dati del costruttore della pompa.
La prevalenza totale non è solo la pendenza del campo. Consideri insieme:
- Altezza di aspirazione: la distanza verticale dal livello dell'acqua all'asse della pompa. A fine estate, con l'abbassamento del livello del laghetto, questo valore aumenta.
- Prevalenza geometrica: il dislivello tra la pompa e il punto più alto della linea.
- Perdite nelle tubazioni: l'attrito dovuto a lunghezza della linea, diametro del tubo, curve, valvole e filtri. Nelle linee lunghe e strette questa voce può superare il dislivello.
- Pressione all'utenza: la pressione di esercizio richiesta da irrigatori o impianto a goccia, convertita in metri di colonna d'acqua e aggiunta.
Come si determina il margine del motore?
La potenza all'albero calcolata non è direttamente la potenza del motore. Nella pompa centrifuga la potenza assorbita aumenta con la portata. Nella linea di irrigazione, quando cambia il numero di settori aperti, quando un tubo si rompe o mentre la linea si riempie la prima volta, la pompa si sposta verso destra sulla curva e assorbe più potenza di quella calcolata. Per questo il motore va scelto non solo sul punto di progetto, ma sul punto di massima portata che può verificarsi in campo.
- Guardi la curva della "potenza" sul diagramma della pompa e trovi il valore massimo nel campo di lavoro per il Suo diametro di girante.
- Scelga la prima potenza motore standard superiore a questo valore. Se il costruttore della pompa indica la potenza del motore in targa, prenda quella come riferimento.
- Sui modelli HEM Motor da 75 kW in su c'è un fattore di servizio di 1,15; è un margine di sicurezza e non serve per scegliere un motore più piccolo.
Neanche un motore molto più grande del necessario è la soluzione. La pompa spinge la stessa acqua, il motore lavora a carico parziale e apparecchiature di avviamento, cavi e quadro si ingrandiscono inutilmente.
Giri: si attenga al valore riportato sulla targa della pompa
Nella pompa centrifuga la portata varia in proporzione diretta ai giri, la prevalenza con il quadrato dei giri e la potenza con il cubo. Per questo, montare sulla stessa pompa un motore con giri diversi cambia completamente il punto di lavoro: una pompa progettata per 3000 giri/min, con un motore da 1500 giri/min, fornisce circa metà portata e un quarto della prevalenza. Il contrario sovraccarica motore e pompa.
Per questo la scelta dei giri si fa insieme alla scelta della pompa. Una parte importante delle pompe di irrigazione di superficie lavora con motori a due poli (3000 giri/min sincroni); alcune pompe che richiedono alta portata con bassa prevalenza sono a quattro poli. Il valore che vedrà sulla targhetta del motore è quello dei giri nominali: nei motori a due poli sotto carico si leggono circa 2930–2955 giri/min.
Se in campo la pressione deve variare secondo il settore, si può utilizzare un inverter. Le nostre serie trifase sono adatte alla regolazione di velocità con inverter; per il funzionamento prolungato a bassi giri con coppia piena può servire un ventilatore esterno, se il cavo tra azionamento e motore è lungo si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale; queste condizioni vanno comunicate nell'ordine. Per i dettagli può consultare la domanda sull'uso con inverter.
Esempi di calcolo ipotetici
I valori seguenti sono ipotetici; non provengono da un impianto reale e mostrano solo la logica del calcolo. In ogni esempio il rendimento della pompa si considera letto sulla curva.
| Scenario | Portata | Prevalenza totale | Rendimento della pompa | Potenza all'albero | Motore selezionabile |
|---|---|---|---|---|---|
| Linea per frutteto e serra | 30 m³/h | 35 m | 0,65 | ≈ 4,4 kW | 5,5 kW, 3000 giri/min |
| Irrigazione a pioggia, campo medio | 60 m³/h | 50 m | 0,70 | ≈ 11,7 kW | 15 kW, 3000 giri/min |
| Linea lunga ad alta quota | 80 m³/h | 60 m | 0,72 | ≈ 18,2 kW | 22 kW, 3000 giri/min |
Nella seconda riga il calcolo dà 11,7 kW. Un motore da 11 kW resta sotto questo valore; considerando anche l'aumento di portata durante il primo riempimento della linea, 15 kW è la scelta adatta. Nella terza riga 18,5 kW è molto vicino al valore calcolato; poiché con l'abbassamento del laghetto aumenta l'altezza di aspirazione, si è preferita la potenza superiore, 22 kW. Nella scelta reale si prende come riferimento il valore massimo di potenza sulla curva della pompa.
