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Flygt Systems Engineering PROGETTAZIONE DI STAZIONI DI SOLLEVAMENTO CON GRANDI POMPE SOMMERGIBILI AD ELICA

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Page 1: Disegni Pozzi PL

Flygt Systems Engineering

PROGETTAZIONE DI

STAZIONI DI SOLLEVAMENTOCON GRANDI POMPE

SOMMERGIBILI AD ELICA

Page 2: Disegni Pozzi PL

INDICEPagina

Le pompe sommergibili ad elica della serie 7000 3Installazioni tipiche e componentidelle stazioni di sollevamento 4Progettazione dei pozzi 6Stazioni di pompaggio con più pompe 12Valutazione delle perdite di carico 13Considerazioni generali 17Sistemi di progettazione ITT Flygt 18Bibliografia 19

Page 3: Disegni Pozzi PL

3

Da oltre 20 anni, le pompe sommergibili ad elicadella serie 7000, operano in tutto il mondo in unvasto campo di applicazioni. La nuova serie è sta-ta realizzata per gli stessi utilizzi: impianti di sollevamento di acque piovane e di trattamentoacque, in agricoltura (bonifica ed irrigazione), alle-vamenti ittici, centrali elettriche, cantieri navali edin tante altre applicazioni ove esiste la necessità disollevare e trasportare acqua.

Le elettropompe sommergibili offrono parecchivantaggi poichè in una unica unità compatta com-prendono sia il motore sia la parte idraulica. Dalmomento che non esiste il motore esterno ed i re-lativi organi di trasmissione meccanica, le elettro-pompe sommergibili, in virtù della loro compat-tezza, consentono una facile maneggevolezzadurante le fasi di installazione e di manutenzione.

La pompa è normalmente installata in tubo contenitore di acciaio o cemento armato verticaleche può essere costruito localmente.Questo sistema riduce i costi di trasporto e di co-struzione con notevoli vantaggi economico-gestio-nali. La pompa viene appoggiata su una flangia disupporto fissata all’estremità inferiore della colon-na (tubo contenitore).

Ciò permette di eseguire l’installazione dellapompa in modo estremamente semplice, calandolanel tubo contenitore con un paranco o una gru.

Un apposito tassello di bloccaggio evita il rischioche ruoti intorno al suo asse per effetto della cop-pia di reazione all’avviamento.

La tabella seguente indica il diametro nominaledel tubo contenitore per i diversi tipi di pompa:

I dati tecnici sono riportati in una apposita speci-fica tecnica.

La sicurezza ed il buon funzionamento dipendonodall’accuratezza nella progettazione del pozzo e dalla configurazione prescelta per la stazione dipompaggio. Questo opuscolo illustra gli aspettiidraulici per una corretta progettazione ed è un valido ausilio per selezionare la migliore configura-zione delle stazioni di pompaggio.

LE POMPE SOMMERGIBILI ADELICA DELLA SERIE 7000

Pompa tipo Diam. nom. del tubo contenitore (mm)

P 7050/7051, P 7045 700P 7061, P 7055 800P 7081, P 7076 1000P 7101 1200P 7121, P 7115 1400

diametro nominale

Page 4: Disegni Pozzi PL

4

INSTALLAZIONI TIPICHE E COMPONENTIDELLE STAZIONI DI SOLLEVAMENTONel disegnare e progettare i singoli componenti standardizzati, ci si è posti l’obiettivo di disporre di un semplice sistema, con un’ampia varietà di combinazioni, per coprire le diverse esigenze prati-che. Normalmente, i componenti vengono realizzatilocalmente utilizzando nostri disegni.

Questi disegni possono anche servire come baseper sviluppare nuovi componenti, o adattati permeglio rispondere alle esigenze costruttive locali.Sono disponibili i disegni dei seguenti componenti:

D1, D2, D3: Tubi contenitori per il posizionamentodelle pompe. In funzione della profonditàdella stazione può essere costituito da unsolo pezzo (D1) oppure da più pezziflangiati uniti (D2), oppure semplicementeda un tronchetto di tubo predisposto peressere annegato nel cemento (D3).

E1: Curva di mandata flangiata, a sezionerettangolare.

E2, E3, E4: Curve di mandata flangiate, a sezione circolare

F1: Telaio di supporto per sospendere lacolonna.

C1: Coperchio per curve di mandata E1 e E2.B1: Staffa per bloccaggio tubo contenitore.

Gli esempi che seguono mostrano le diverse tipologie di installazione utilizzando i singoli com-ponenti. In funzione del tipo di mandata, possonoessere classificate due categorie: a scarico libero e a scarico sommerso.Con lo scarico libero, come mostrato negli

esempi 1, 2 e 3, il deflusso avviene sopra il livello

La pompa è installatain un tubo contenitore

d’acciaio (componente D1)appoggiata su un telaio disupporto annegato nel getto (componente F1). Iltubo può essere supporta-to inferiormente tramiteuna apposita lamiera cheha funzione di antirota-zione del flusso.

La parte superiore del tubo deve sporgere rispet-to al massimo livello d’ac-qua, in modo da evitareriflussi verso la pompa.

Questa disposi-zione è molto

semplice e richiede ilminor numero di com-ponenti in acciaio.

La pompa è instal-lata in un pozzo cir-colare di cemento ar-mato. All’interno delpozzo è stato incor-porato un tubo rela-tivamente corto, cheserve da base per lapompa (componente diinstallazione D3).

Risulta particolar-mente adatta quando

il liquido viene pompato in una derivazione, in un tunnel, inun canale o bacino con un livello d’acqua pressochè costantee dove non sono richiesti dispositivi di intercettazione.

Posizionando la sommità della colonna (circa 300 mm)sopra il massimo livello d’acqua nel canale, si impediscel’eventuale riflusso dell’acqua dal canale verso la pompa,quando quest’ultima si arresta.

2

1

Tubo conte-nitore e dimandata D3

Setto rompi-vortice Telaio di

supporto F1

Tubo con-tenitore edi mandataD1

Setto rompivortice

d’acqua. Questa soluzione non richiede valvole e,pertanto, risulta di semplice realizzazione. L’unicosvantaggio è che la prevalenza di lavoro è sempremaggiore rispetto al livello d’acqua allo scarico per mantenere il margine di sicurezza necessarioper assicurare lo scarico libero.

Con lo scarico sommerso, invece, la pompa la-vorerebbe sempre con la prevalenza effettiva del livello d’acqua allo scarico. Questa riduzione diprevalenza può risultare significativa se il livellod’acqua può variare in maniera considerevole. Perevitare riflussi d’acqua all’arresto della pompa, ènecessario installare opportuni dispositivi di pro-tezione.

L’esempio 4 illustra uno scarico con una valvolaa clapet, mentre l’esempio 5 mostra un impianto asifone con valvola di disadescamento.

Page 5: Disegni Pozzi PL

5

Come principio, questa disposizione è simile agliesempi precedenti e può essere realizzata in luogo

dell’esempio 1, nel quale lo scarico avviene in un canaleaperto.

Quando è invece necessario un sistema chiuso, per eliminare problemi di odori, ecc., può essere usato que-sto sistema a mandata libera (come mostrato), o con unavalvola di ritegno. In entrambi i casi, se deve essere impie-gato un coperchio smontabile, è essenziale che sia posi-zionato sufficientemente alto rispetto allo scarico oriz-zontale per limitare le perdite e prevenire fuoriuscite diacqua.

Una soluzione alternativa è rappresentata dall’utiliz-zo di un coperchio a chiusura ermetica del tipo E4.

In questo esempio viene utilizzata la curva di mandata tipo E2 che può essere aperta in alto

altrimenti la chiusura può essere realizzata utilizzando il coperchio C1. Il collegamento e il sollevamento dellapompa è rapido e semplice. Il disegno mostra una sta-zione profonda, dove sono stati utilizzati i tubi (D2) e la staffa di sostegno (B1).

Raccomandiamo l’uso della staffa quando la colonnaè costituita da diversi tubi, o quando la lunghezza della

colonna supera i 6 metri. Anchein questo caso, è necessario chela curva di mandata sia posizio-nata in modo che il coperchio risulti sufficientemente piú altorispetto all’uscita e al massimolivello d’acqua nel canale (o bacino) di scarico, in caso

contrario, il coperchio deveessere a tenuta stagna.

3

4

Se la pompa deve funzionare in un impianto con sifone, deve neces-sariamente essere utilizzata una curva di mandata con coperchio a

chiusura ermetica del tipo E4.In alternativa può essere utilizzata una curva del tipo E3.La curva tipo E4 consente un accesso più semplice alla pompa ri-

spetto al tipo A3, ma è più costosa.In un impianto di questo tipo è necessario inserire un dispositivo di

disadescamento del sifone che intervenga automaticamente quando lapompa si arresta.

5

Coperchio

Curva di mandata E1

Tubo contenitore e di mandata D1

Setto rompi-vortice

Coperchio

Curva dimandataE2

Tubo contenitoree di mandata D2

Setto rompi-vortice

Staffa bloccaggio tubocontenitore B1

Coperchio

Curva dimandataE2

Tubo contenitoree di mandata D2

Setto rompi-vortice

Valvola

disadesca-

mento sifone

Page 6: Disegni Pozzi PL

6

PROGETTAZIONE DEI POZZIPRINCIPI GENERALI

Le pompe ad elica sono particolarmente sensibili alle condizioni del flusso in ingresso.

Il flusso d’acqua verso una pompa deve essere uniforme e costante, senza presenza di aria e vortici.La mancanza di uniformità di flusso determina uno squilibrio nella distribuzione del liquido sullagirante non consentendo un funzionamento otti-male, con conseguente riduzione del rendimentoidraulico. Un flusso non costante produce un caricovariabile sulla girante determinando rumorosità evibrazioni, con possibili danneggiamenti meccanici.

Un eccesso di vorticosità in aspirazione può provocare una variazione significativa del punto di lavoro alterando la portata, la potenza ed il rendimento. Può inoltre originare zone a bassa pressione con formazione di vortici che costante-mente si estendono all’interno della pompa.Quest’aria causa inevitabilmente una riduzione della prtata generando rumorosità e vibrazioni, con dannosi carichi di impatto sulle varie parti del sistema.

Per la corretta progettazione di un pozzo, de-vono essere considerati i seguenti fattori:

• Condotti di afflusso: hanno la funzione di con-vogliare l’acqua da una sorgente (canale, fiu-me, ecc.) verso la stazione di pompaggio. L’in-gresso dovrebbe risultare perpendicolare allalinea delle pompe, in posizione simmetrica ri-spetto ad esse. La velocità di ingresso non devesuperare 1.2 m/s.

• Canale di alimentazione: lo scopo del canale dialimentazione è di guidare il flusso verso lapompa, in modo che risulti uniforme e costante.Questo opuscolo non può riportare tutte lealternative possibili, si raccomanda, quindi, diseguire sempre le raccomandazioni di seguitoindicate:

– Tutte le variazioni di direzione del flusso de-vono essere eseguite in modo che il flusso stes-so risulti il più possibile costante ed uniformenelle varie fasi di avvicinamento alle pompe,evitando anche di creare zone ad alta velocità.

– Nessun ostacolo deve interferire con il flussopoichè potrebbe generare disturbi.

– Evitare l’ingresso d’aria.

• Pozzo pompa: in pratica, l’unica parte per cuiè possibile definire chiaramente uno standarddi riferimento per una data pompa, è il pozzonel quale quest’ultima è installata.Le dimensioni del pozzo dipendono dal tipo dipompa e dalla sua portata.Un’appropriata progettazione del pozzo è il re-quisito essenziale affinchè il flusso giunga allapompa in modo corretto. E’ comunque necessa-rio che anche il flusso in arrivo al pozzo risulticostante, affinchè si possano garantire condi-zioni di buon funzionamento alle pompe.

Le raccomandazioni della ITT Flygt sono confor-mi a principi ben definiti di progettazione idraulica,quali, ad esempio, quelli dell’American HydraulicInstitute e del British Hydromechanics GroupLimited (BHRA). Le esatte dimensioni dei pozzi,qui indicate, sono basate su risultati ottenuti conprove su modelli o in scala reale con pompe ITTFlygt. Questi studi sono stati condotti su differenticonfigurazioni di pozzo, e diverse profonditàdell’acqua, con l’obiettivo di ridurre al minimo ledimensioni della stazione senza comprometternel’efficienza idraulica e l’affidabilità delle pompe.

Tolleranze di ±10% sono da considerare accet-tabili a condizione che la variazione contempora-nea di due o più parametri non influenzi, in mo-do significativo, i valori di velocità.

Il principio base, a cui riferirsi per la progetta-zione i una stazione a più pompe, è quello di considerare singole camere di alimentazione per ciascuna pompa.

Si raccomandano tre differenti alternative, di se-quito indicate:

1) Configurazione ”A” – un pozzo standard aperto,come raccomandato da Prosser, ma adattatoalle pompe ITT Flygt.

2) Configurazione ”B” – Pozzo compatto.

3) Configurazione ”C” – Pozzo con convogliatoredi flusso in ingresso.

L’importanza attribuita al flusso in alimentazionevaria nei tre casi;la configurazione ”A” richiede un flusso costanteed uniforme, con ampia sommergenza, mentre laconfigurazione ”C” risente in misura minima del-la qualità del flusso e di una minore necessità disommergenza.

CONFIGURAZIONI E DIMENSIONI RACCOMANDATE DEI POZZI

Page 7: Disegni Pozzi PL

CONFIGURAZIONE A - 1 (tutte le dimensioni sono in m)Pompa 7045/ 7055/ 7076 7101 7115

7050/ 7061 7081 71217051

D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4B 0,53 0,6 0,75 0,9 1,05C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7E 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7L min. 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6S In funzione della portata – vedere le curve di sommergenza minima pag.9

W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8

7

CONFIGURAZIONE “A”

E’ la più semplice da realizzare e, pertanto, è spes-so la prima ad essere presa in considerazione.Questa soluzione richiede però costi totali di rea-lizzazione più alti perchè necessita di sommergenzemaggiori e canali di alimentazione più lunghi.

La variante alla configurazione “A”, denomi-nata “A-1”, è in assoluto la più sensibile alle con-dizioni del flusso in alimentazione alla pompa edè pertanto raccomandata solo nei casi in cui esista-no condizioni ideali con canali di alimentazionefrontali. Nei casi in cui debbano essere installatepiù pompe nella stessa stazione di pompaggio, èpreferibile optare per le varianti “A-2” e “A-3”.Queste ultime prevedono l’inserimento di deviatoridi flusso ed idroconi, allo scopo di minimizzare glieffetti causati da ingressi asimmetrici. Per pompe abassa prevalenza (P7045, P7055, P7076 e P7115)la configurazione “A-1” non deve essere utilizzata.

La sommergenza minima in aspirazione, in unpozzo del tipo indicato nella configurazione “A”,è definita in funzione della portata della pompa,del diametro del tubo contenitore e del tipo di di-stribuzione del flusso verso la pompa.

Per la definizione della sommergenza, occorreriferirsi ai diagrammi delle pagine seguenti, neiquali detto valore è indicato, per ciascuna pompa,in funzione della portata. Ciascun diagramma con-tiene tre curve indicanti il valore di sommergenzaper altrettante condizioni di funzionamento.

I vortici si originano più facilmente quando la di-stribuzione del flusso non è uniforme; risulta per-tanto necessario, in questi casi, incrementare lasommergenza. La curva superiore nei diagrammi siriferisce ai casi con alimentazione laterale, mentrequella intermedia indica la condizione necessariaper alimentazioni frontali.

Si consiglia, pertanto, di utilizzare la curva rife-rita alle reali condizioni di alimentazione dellapompa. In particolari circostanze, in cui risultanoaccettabili livelli di vorticosità e rumorosità supe-riori, è possibile ridurre ulteriormente il valore diminimo livello nel pozzo. In questi casi, il funzio-namento della pompa non deve essere superiore a500 ore all’anno.

La curva inferiore, indicata come “limite di si-curezza” è applicabile ad alimentazioni frontali.Per alimentazioni laterali, la curva intermedia, de-nominata “alimentazione frontale”, costituisce illimite di sicurezza. Il livello di funzionamento nondeve mai scendere sotto il limite di sicurezza, perevitare danni alle pompe.

Min. liv.acqua

Page 8: Disegni Pozzi PL

CONFIGURAZIONE A – 3 (tutte le dimensioni sono in m)Pompa 7050/ 7061/ 7081/ 7101 7121/

7051/ 7055 7076 71157045

D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4B 0.53 0,6 0,75 0,9 1,05C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7E 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7J 1,23 1,4 1,75 2,1 2,45K 1,58 1,8 2,25 2,7 3,15L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6M 0,4 0,46 0,58 0,69 0,81S In funzione della portata – vedere le curve di sommergenza minima, pag. 9

W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8

CONFIGURAZIONE A – 2 (tutte le dimensioni sono in m)

Pompa 7050/ 7061/ 7081/ 7101 7121/7051/ 7055 7076 71157045

D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4B 0.53 0,6 0,75 0,9 1,05C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7E 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7J 0,87 1,0 1,25 1,5 1,75K 1,23 1,4 1,75 2,1 2,45L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6M 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7N 0,18 0,2 0,25 0,3 0,35P 0,26 0,3 0,38 0,45 0,53S In funzione della portata – vedere le curve di sommergenza minima, pag. 9

W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8

8

Min. liv.acqua

Min. liv.acqua

Page 9: Disegni Pozzi PL

9

CURVE DI SOMMERGENZA MINIMA

P 7050/7051, P 7045

P 7061/7055

P7081/7076

Ingresso laterale

Ingresso frontale

Limite di impiego

Ingresso laterale

Ingresso frontale

Limite di impiego

Ingresso laterale

Ingresso frontale

Limite di impiego

Ingresso laterale

Ingresso frontale

Limite di impiego

Ingresso laterale

Ingresso frontale

Limite di impiego

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

S [m

]S

[m]

Q [m3/s]

P 71013.50

3.00

2.50

2.00

1.50

1.00

0.50

00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 3.25 3.50

S [m

]Q [m3/s]

P 7121/71154.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

S [m

]

Q [m3/s]

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Q [m3/s]

3.00

2.75

2.50

2.25

2.00

1.75

1.50

1.25

1.00

0.75

0.50

0.25

0

S [m

]

0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50

Q [m3/s]

Page 10: Disegni Pozzi PL

Costituita da un ingresso di tipo semplice la cui for-ma è stata adattata per essere realizzata in cementoarmato. Le caratteristiche geometriche, quali la cur-vatura del muro frontale, i riempimenti angolari edil gradino sul muro posteriore, sono state sviluppateper consentire una graduale accelerazione ed unacostante variazione di direzione del flusso dal pozzoalla pompa.

CONFIGURAZIONE “B” CONFIGURAZIONE B (tutte le dimensioni sono in m)Pompa 7050/ 7061/ 7081/ 7101 7121/

7051/ 7055 7076 71157045

D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4B 0.35 0,4 0,5 0,6 0,7C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7E 0,28 0,32 0,4 0,48 0,56F 0,56 0,64 0,8 0,96 1,12J 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4K 1,05 1,2 1,5 1,8 2,1L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6P 0,26 0,3 0,38 0,45 0,53R 0,2 0,2 0,25 0,25 0,3S 1,05 1,2 1,5 1,8 2,1T 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8

10

CONFIGURAZIONE “C”E’ costituita da un ingresso con convergente diflusso ed è realizzabile con parti in cemento ed al-tre in lamiera.

Questo ingresso riduce gli effetti dovuti a di-suniformità del flusso e vortici, e rappresenta lamigliore soluzione in assoluto dal punto di vistaidraulico: la parete frontale inclinata ha lo scopodi evitare il deposito in superficie di sostanze sta-gnanti.

Min. liv. acqua

acqua

acqua

Max. liv.

Min. liv.

Page 11: Disegni Pozzi PL

11

CONFIGURAZIONE C (tutte le dimensioni sono in m)

Pompa 7050/ 7061/ 7081/ 7101 7121/7051/ 7055 7076 71157045

D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4B 0.35 0,4 0,5 0,6 0,7C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7E 0,28 0,32 0,4 0,48 0,56F 0,56 0,64 0,8 0,96 1,12G 0,77 0,88 1,1 1,32 1,54H 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7J 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4K 1,05 1,2 1,5 1,8 2,1L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6M 0,55 0,63 0,8 0,95 1,1N 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2P 0,26 0,3 0,38 0,45 0,53S 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8

Le caratteristiche geometriche di questa configu-razione sono tali da garantire il convogliamentodel flusso verso la pompa in modo ottimale. In talsenso la sommergenza minima può essere ridottaa valori pari a 1D.

NOTA: PER TUTTE LE CONFIGURAZIONIIn alcuni casi, la minima sommergenza sull’aspira-zione della pompa, indicata sui diagrammi, puòrisultare insufficiente a soddisfare la richiesta diNPSH.

Occorre, pertanto, incrementare tale valore finoa raggiungere il livello di NPSH richiesto, e ripor-tato sulla curva caratteristica della pompa, al finedi non incorrere in fenomeni di cavitazione.

Max. liv.acqua

Min. liv.acqua

Page 12: Disegni Pozzi PL

12

STAZIONI DI POMPAGGIO CON PIU’POMPELe stazioni di pompaggio vengono solitamenteequipaggiate con due o più pompe per fornire eleva-te quantità d’acqua e garantire un funzionamentoflessibile ed affidabile. Queste stazioni dovrebbero essere realizzate secondo un concetto modulare.

Dal momento che il flusso verso ciascun modu-lo deve risultare il più possibile uniforme, occorreporre particolare attenzione alla progettazione deltratto tra canale di afflusso e le singole camere diaspirazione, seguendo le indicazioni di seguito spe-cificate. I convogliatori di flusso, installati sui tubidi aspirazione delle pompe, risultano poco sensibi-li alla disuniformità del flusso che normalmente siverifica in pozzi con molte pompe. Tale disunifor-mità si manifesta principalmente per effetto di va-riazioni di direzione o nel caso di funzionamentodi singole pompe a carico parziale. Pertanto, laconfigurazione “C” rappresenta quasi sempre lamigliore soluzione adottabile.

La configurazione “A” è la più sensibile alledisuniformità di flusso e necessita, di conseguen-za, rispetto alle configurazioni “B” e “C”, di poz-zi con muri divisori più lunghi. Nel caso venga -adottata la configurazione “A” per più di tre pom-pe, la lunghezza dei muri divisori deve risultare al-meno 2/3 della larghezza totale della vasca. Qua-lora, in corrispondenza della vasca pompe, si veri-ficasse una riduzione di sezione (per effetto di pa-ratoie e griglie), la lunghezza dei pozzi deve risul-tare pari a 6D ed oltre, in funzione del grado di riduzione. I casi tipici di conformazione di stazioni di pompaggio con più pompe sono:

1) Ingresso frontale posizionato simmetricamenterispetto ala stazione (da preferire). Nel caso la larghezza del canale risultasse minore rispetto alla

larghezza della vasca, il raccordo idraulico tra ledua parti dovrebbe divergere in modo simmetrico.L’angolo di divergenza non deve superare, per leconfigurazioni “B” e “C”, i 40°. Per la configura-zione “A”, l’angolo di divergenza non deve invecesuperare i 20°. L’inclinazione del fondo, nel rac-cordo idraulico, deve essere inferiore a 10°. Sequesti criteri non possono essere soddisfatti, risul-ta necessario adottare dei muri divisori o defletto-ri, al fine di migliorare la distribuzione del flusso.Tali accorgimenti, e schemi più complessi, devonoessere valutati con l’ausilio di modelli idraulici.

2) Ingresso laterale che è perpendicolare all’assedella vasca (parallela alla linea delle pompe), unmuro di smorzamento può contribuire ad una mi-gliore distribuzione del flusso, come mostrato sot-to. Un’elevata perdita di pressione sul muro dismorzamento risulta necessaria a dissipare granparte dell’energia cinetica del flusso in ingresso. Inalternativa, possono essere impiegati deflettori al-lo scopo di dirigere il flusso; in questo caso però ènecessario ricorrere ad uno studio su modello, inmodo da poterne determinare con esattezza il pro-filo, la posizione e l’orientamento. La distanza trail muro di smorzamento (o deflettori) ed i modulidella vasca deve risultare sufficiente ad uniforma-re il flusso ed evacuare l’aria, prima che l’acquaraggiunga l’aspirazione delle pompe.

L’esperienza maturata, con impianti già realiz-zati, fornisce valide indicazioni per la progettazio-ne di stazioni di pompaggio con più pompe.Stazioni esistenti e ben collaudate possono spessofornire soluzioni a problemi complessi, senza ri-correre allo studio su modelli.

Page 13: Disegni Pozzi PL

13

VALUTAZIONE DELLE PERDITE DI CARICOLe perdite di pressione, nei sistemi che utilizzanopompe, sono in genere relativamente contenute.

E’ comunque buona norma valutarne l’entità alfine di poter ben definire la prevalenza totale e,quindi, poter scegliere la pompa più idonea. Le pompe a elica hanno, generalmente, curve ca-ratteristiche di prevalenza e potenza molto “ripi-de” e, pertanto, un errore nella valutazione delleperdite può trasformarsi in un significativo au-mento della potenza richiesta.

Una situazione critica si verifica quando la per-dita di carico viene sottovalutata o, addirittura, ignorata. In questi casi, la pompa opererà con unaprevalenza maggiore di quella ipotizzata, a frontedi una minor portata d’acqua ed una maggiorepotenza assorbita, con il rischio che la portata ri-sulti insufficiente e che il motore elettrico vengasovraccaricato oltre i limiti consentiti. Per tutte letipologie di installazione descritte, le perdite dipressione, che devono essere considerate, sonoquelle concentrate dei componenti della linea discarico.

Le perdite di pressione, in tratti brevi di tuba-zione rettilinee, sono in genere trascurabili. In al-cuni casi è peraltro necessario considerare gli ef-fetti di interazione che possono nascere tra duediversi componenti.I valori relativi ai coefficienti di perdita, per va-

ri componenti del sistema di tubazioni, possonoessere richiesti ai costruttori, oppure possono esse-re ricavati dalla letteratura esistente. Il testo citatoal n° 8 della bibliografia costituisce certamenteun’ottima fonte di dati. I coefficienti dei compo-nenti tipici di questi impianti sono mostrati nellaseguente tabella.

Il coefficiente di perdita di scarico di ciascuncomponente dipende strettamente dalle caratteri-stiche geometriche di quest’ultimo. Evitare cambibruschi di sezione, spigoli vivi ed imbocchi nonraccordati.

Nei diagrammi vengono indicate le perdite dipressione, in funzione della portata, relative acomponenti progettati dalla ITT Flygt.

ComponentiPerdite di caricoCoefficientitipici

Curva a 90°0,3 – 1,2

Derivazione a ‘‘T”0,5 – 2,5

Valvola a palla(aperta)0,1 – 0,5

Saracinesca(aperta) 0,1 – 1,0

Valvola a clapet(aperta)0,5 – 3,0

Valvola a farfalla(aperta) 0,1 – 1,0

Page 14: Disegni Pozzi PL

14

VALUTAZIONE DELLE PERDITEDI CARICO

P 7050/7051, P 7045

VALUTAZIONE DELLE PERDITEDI CARICO

P 7061, P 7055

E1 W=700 m=0.45E5 W=1050 m=0.37E5 W=1400 m=0.35E5 W=1750 m=0.34E5 W=2100 m=0.33

Diametroaspirazione

Diametro aspirazione Diametro aspirazione

Do=500 K1=2.5Do=600 K1=1.3Do=700 K1=1.13Do=500 K2=2.0Do=600 K2=0.86Do=700 K2=0.77 Diametro

aspirazione

Dia

met

rom

anda

ta

Do=600 K1=2.1Do=700 K1=1.27Do=800 K1=1.13Do=600 K2=1.5Do=700 K2=0.85Do=800 K2=0.77 Diametro

aspirazione

Dia

met

rom

anda

ta

Do=500 E3 K=0.32Do=600 E3 K=0.32Do=700 E3 K=0.32Do=500 E4 K=0.35Do=600 E4 K=0.35Do=700 E4 K=0.35 Diametro

aspirazioneDiametro

aspirazione

Dia

m m

anda

ta

Do=600 E3 K=0.32Do=700 E3 K=0.32Do=600 E4 K=0.32Do=800 E3 K=0.35Do=700 E4 K=0.35Do=800 E4 K=0.35

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

E5 lato700 850 E5 Sommitá

E5 lato800 950 E5 Sommitá

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

m · W · 2g

E1 W=800 m=0.45E5 W=1200 m=0.37E5 W=1600 m=0.35E5 W=2000 m=0.34E5 W=2400 m=0.33

Diametroaspirazione

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

m · W · 2g

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

3Q [m /s]

H [

m]

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

3Q [m /s]

H [

m]

Diametroaspirazione

Diametroaspirazione

Dia

met

rom

anda

ta

Dia

m m

anda

ta

Dia

met

rom

anda

ta

E3, E4

0.8

0.7

0.6

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.2

0.1

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

3Q [m /s]

H [

m]

E21.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

3Q [m /s]

H [

m]

E2

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

3Q [m /s]

H [

m]

E1, E51.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

3Q [m /s]

H [

m]

E1, E5

E3, E4

r K1: Curva stretta = 0Do r K2: Curva ampia > 0,1Do

r K1: Curva stretta = 0Do r K2: Curva ampia > 0,1Do

Page 15: Disegni Pozzi PL

15

VALUTAZIONE DELLE PERDITEDI CARICO

P 7081, P 7076

VALUTAZIONE DELLE PERDITEDI CARICO

P 7101

E1 W=1000 m=0.45E5 W=1500 m=0.37E5 W=2000 m=0.35E5 W=2500 m=0.34E5 W=3000 m=0.33

Diámetro deentrada

Do=800 K1=1.75Do=900 K1=1.23Do=1000 K1=1.13Do=800 K2=1.2Do=900 K2=0.83Do=1000 K2=0.77 Diametro

aspirazione

Dia

met

rom

anda

ta

Do=1000 K1=1.51Do=1200 K1=1.13Do=1000 K2=0.99Do=1200 K2=0.77

Diametroaspirazione

Dia

met

rom

anda

ta

Do=800 E3 K=0.32Do=900 E3 K=0.32Do=1000 E3 K=0.32Do=800 E4 K=0.35Do=900 E4 K=0.35Do=1000 E4 K=0.35 Diametro

aspirazioneDiametro

aspirazione

Dia

m m

anda

ta Do=1000 E3 K=0.32Do=1200 E3 K=0.32Do=1000 E4 K=0.35Do=1200 E4 K=0.35

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

m · W · 2g

E1 W=1200 m=0.45E5 W=1800 m=0.37E5 W=2400 m=0.35E5 W=3000 m=0.34E5 W=3600 m=0.33

Diámetro deentrada

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

m · W · 2g

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

3Q [m /s]

H [

m]

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.5

00 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6

3Q [m /s]

H [

m]

Diametroaspirazione

Diametroaspirazione

Dia

met

rom

anda

ta

Dia

m m

anda

ta

Dia

met

rom

anda

ta

E3, E4

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6

3Q [m /s]

H [

m]

E20.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

3Q [m /s]

H [

m]

E2

1.2

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

3Q [m /s]

H [

m]

E1, E51.4

1.3

1.2

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6

3Q [m /s]

H [

m]

E1, E5

E3, E4

r K1: Curva stretta = 0Do r K2: Curva ampia > 0,1Do

r K1: Curva stretta = 0Do r K2: Curva ampia > 0,1Do

Diametro aspirazione

E5 lato1000 1200 E5 Sommitá

Diametro aspirazione

E5 lato1200 1450 E5 Sommitá

Page 16: Disegni Pozzi PL

16

VALUTAZIONE DELLE PERDITEDI CARICO

P 7121, P 7115

E1 W=1400 m=0.45E5 W=2100 m=0.37E5 W=2800 m=0.35E5 W=3500 m=0.34E5 W=4200 m=0.33

Diametroaspirazione

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

HS=Prevalenza staticaH=Perdite di carico

m · W · 2g

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

3Q [m /s]

H [

m]

E1, E5

D=1200 K1=1.45

D=1400 K1=1.13

D=1200 K2=0.95

D=1400 K2=0.77

Diametroaspirazione

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

3Q [m /s]

H [

m]

E2

Dia

met

rom

anda

ta

Do=1200 E3 K=0.32Do=1400 E3 K=0.32Do=1200 E4 K=0.35Do=1400 E4 K=0.35

Diametroaspirazione

Diametroaspirazione

0.40

0.35

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

3Q [m /s]

H [

m]

E3, E4

Dia

m m

anda

ta

Dia

met

rom

anda

ta

r K1: Curva stretta = 0Do r K2: Curva ampia > 0,1Do

Diametro aspirazione

E5 lato1400 1700 E5 Sommitá

Page 17: Disegni Pozzi PL

La progettazione delle stazioni, descritta in questoopuscolo, è stata verificata su impianti reali. Nonè però sempre possibile soddisfare tutti i requisistiottimali, dovendo spesso operare in spazi limitati,installare pompe nuove in stazioni esistenti o concondizioni di afflusso particolari. A volte, può ri-sultare impossibile garantire la minima sommer-genza richiesta, con conseguente rischio di forma-zioni di vortici. Per eliminare questo problema,bisogna ricorrere a misure correttive atte a garan-tire condizioni di lavoro ottimali per le pompe.Con sommergenza insufficiente, esiste difatti l’even-tualità che possano formarsi vortici intorno al tu-bo contenitore, con conseguente aspirazione diaria nella pompa, oppure vortici sommersi.

La turbolenza intorno alla pompa è in genere causata da una distribuzione asimmetrica nel cana-le di alimentazione. Per migliorare questa situazio-ne, si può ricorre all’inserimento di opportune strutture, quali, ad esempio, raddrizzatori di flus-so, muri divisori, convogliatori e lamiere anti-tur-bolenza. Per minimizzare gli effetti negativi, dovutiad ingressi asimmetrici, si può operare, in alterna-tiva, una riduzione della velocità del flusso incre-mentando, ad esempio, il livello di acqua nel pozzo.

Leggere asimmetrie del flusso possono esserecorrette tramite l’inserimento di lamiere anti-rota-zione tra il tubo contenitore ed il muro retrostan-te, oppure tra il tubo ed il pavimento del pozzo.Queste lamiere interrompono i vortici intorno altubo e prevengono la formazione di vortici di pa-rete.

I vortici, che determinano ingresso d’aria nellapompa, si formano lungo la traiettoria del flussoquando la velocità è troppo elevata (o profonditàd’acqua insufficiente) o intorno al tubo contenito-re, se la velocità è troppo bassa. In entrambi i casi,possono essere eliminati conferendo turbolenza alflusso in superficie, inserendo delle lame o panconiperpendicolari alla direzione del flusso. Questestrutture, posizionate in superficie, devono risulta-re immerse nel liquido ad una profondità pari acirca un quarto del diametro del tubo contenitoreed ad una distanza pari a circa 1.5÷2.0 volte il suodiametro. Se il livello d’acqua è variabile, è preferi-bile utilizzare una struttura galleggiantte.

In alcuni casi, una zattera galleggiante, posizio-nata davanti al tubo contenitore, contribuisce adeliminare l’ingresso d’aria. Questa zattera può es-sere costituita da un unico elemento piano o dapiù elementi affiancati con spazi aperti (griglia o

rete). Entrambe le forme impediscono la formazio-ne di vortici. In alternativa, può essere usata unalamiera inclinata simile a quella descritta nel dise-gno pozzi (configurazione “C”).

I vortici sommersi si possono formare ovunque,sul pavimento o sulle pareti del pozzo, e spesso risulta difficile appurarne l’esistenza, osservando il pozzo dalla superficie. L’esistenza di tali vorticiviene segnalata dal cattivo funzionamento dellapompa o dall’erosione sulle pale dell’elica. E’ possibile osservarli direttamente solo in modelliidraulici in scala ridotta, appositamente realizzati.La distribuzione del flusso può essere miglioratacon inserimento di un cono o di un divisore pri-smatico sotto la pompa, o tramite l’adozione di altre strutture descritte in alcune delle nostre con-figurazioni standard.

CONSIDERAZIONI GENERALIMISURE CORRETTIVE

17

Setti a paretee di fondo

Zattera galleggiantea griglia rompi-vortice

Setti rompi-vortici Vortici sulla parete posteriore causati dal solo setto sul fondo

Deflettori di superficie per sopressione vortici

Page 18: Disegni Pozzi PL

SISTEMI DI PROGETTAZIONE ITT FLYGTITT Flygt può fornire l’assistenza alla progettazio-ne, grazie all’esperienza maturata nel dimen-sionamento e nella realizzazione di stazioni dipompaggio, utilizzando programmi di calcolo svi-luppati autonomamente. E’ inoltre in grado di fornire consulenza per:

1) Scelta delle pompe da installare nella stazionecon le dovute considerazioni sulle variazioni diportata per ottenere i minori costi di eserciziopossibili.

2) Ottimizzazione del disegno del pozzo perpompe già definite in situazioni specifiche. Idisegni dimensionali delle pompe e dei pozzipossono essere forniti su copia in carta o filein Autocad.

3) Analisi di sistemi complessi inclusi i calcoli re-lativi ai transitori idraulici di arresto e le veri-fiche di avviamento.

4) Consigli per la necessità di verifiche su modelliidraulici ed assistenza per la loro organizzazione.

I tecnici di progettazione della ITT Flygt sonosempre pronti a propor Vi la soluzione più conve-niente per le Vostre necessità, per qualsiasi dimen-sione dell’impianto

PROVE SU MODELLOI modelli idraulici sono spesso essenziali per laprogettazione di strutture usate per convogliare ilflusso d’acqua. Essi possono fornire valide solu-zioni a problemi idraulici complessi. I loro costivengono spesso ripagati dal raggiungimento dimiglioramenti nella progettazione sotto il profilotecnico ed economico.

Le prove su modello sono particolarmente con-sigliate per stazioni di pompaggio la cui geometriadifferisce dagli standard raccomandati e per le quali non è disponibile una precedente esperienza.E´buona norma realizzare modelli per quelle stazioni di pompaggio in cui la portata per pompaeccede i 2.5 m3/sec, o in stazioni a più pompe.

Risultano particolarmente importanti se:– il livello di acqua nel pozzo è inferiore al mini-

mo raccomandator,– i pozzi presentano ostruzioni nelle vicinanze

delle pompe,– i pozzi sono più piccoli, o più grandi, di quanto

raccomandato,– le stazioni con più pompe necessitano di raddriz-

zatori di flusso per migliorare la distribuzionedel flusso,

– vengono utilizzate stazioni esistenti con signifi-cativo aumento della portata.Il modello di una stazione di pompaggio normal-

mente riproduce il canale di adduzione, la strutturadi ingresso, la camera di distribuzione ed i pozzi

delle pompe. La parte relativa allo scarico vieneinclusa solo occasionalmente.

Le prove tendono a valutare i seguenti aspetti relativi al flusso ed alle caratteristiche di progetto:• Struttura di ingresso: distribuzione del flusso,

formazione di vortici, entrata d’aria, instrusione disedimenti e detriti.

• Camera di distribuzione e pozzo: distribuzionedel flusso, vortici di fondo e di superficie, traspor-to di sedimenti.

• Condizioni di funzionamento: alternanza difunzionamento tra le pompe, livelli di avvio ed ar-resto, fase di svuotamento.

I modelli idraulici possono essere eseguiti perverificare soluzioni a problemi relativi ad impiantiesistenti. Se la causa del problema è sconosciuta, èpreferibile sperimentare rimedi con studi sul mo-dello piuttosto che sull’impianto. Il coinvolgimen-to del costruttore delle pompe è spesso necessarioper la corretta valutazione dei risultati del modelloidraulico. L’esperienza è necessaria per interpretarese i risultati ottenuti sono soddisfacenti per il fun-zionamento dell’impianto nel suo complesso.

ITT Flygt può suggerire in quali casi è necessarioeseguire la prova su modello e fornire la relativaassistenza per la pianificazione, realizzazione e valutazione.

Page 19: Disegni Pozzi PL

BIBLIOGRAFIA

1) Hydraulic Institute Standard for Centrifugaland Reciprocating Pumps.Hydraulic Institute(Cleveland, Ohio), 14 Edition; 1983.

2) Prosser, M.J. The Hydraulic Design ofPump Sumps and Intakes.British Hydromechanics ResearchAssociation/Construction, Cranfield, England; 1977.

3) Prosser, M.J. A Bibliography with abstracts onpump sumps and intakes.BHRA/CIRIA, Cranfield, England; 1978.

4) Hattersley, R.T. Hydraulic design of pump intakes.Prom. Am. Soc. Civ. Engrs., J. Hyd. Div, Vol 11,No. HY2; 1965.

5) Mensa-Bonsu, A.Design of pump intakes for the prevention of swirland elimination of vortex formation.Washinton State University,Dept of Civil and Environmental Engineering,Technical Report HY-1/79, 30 June 1979.

6) Paterson, I.S. and Noble, R.M.The right approach.Operating Problems of Pump Stations and powerPlants, I.A.H.R. Technical Meeting, Amsterdam,Netherlands, Sept. 1982.

7) Sweeney, C.E.Pump sump design acceptance through hydraulicmodel testing.Operating Problems of Pump Stations and PowerPlants, I.A.H.R. Technical Meeting, Amsterdam,Netherlands, Sept. 1982.

8) Miller, D.S.Internal Flow Systems.BHRA, Cranfield, England; 1978, 1991.

9) Knaus, J. – Coordinator-editorSwirling Flow Problems at Intakes,Hydraulic Structures Design Manual 1, IAHR,Rotterdam, Netherlands, 1987.

Questa bibliografia comprende una lista selezionata di articoli riguardanti la progettazione dei pozzi,dei modelli idraulici e sulla formazione di vortici. Contiene, inoltre, informazioni su problemi che possono manifestarsi in pozzi mal disegnati.Al punto 3 è indicata una bibliografia comprendente i lavori pubblicati fino al 1977.Il volume indicato al punto 8 contiene una serie di utili indicazioni per valutare le perdite di carico neivari componenti dei sistemi idraulici.

Page 20: Disegni Pozzi PL

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ITT Flygt è leader mondiale nella produzione e fornitura di sistemi sommergibili per ilpompaggio e la miscelazione.I nostri prodotti sono destinati agli impianti fognari, ai sistemi di trattamento delleacque reflue, nell'irrigazione, in opere civili, miniere e nell’industria.ITT Flygt ha 36 filiali nazionali ed è presente in oltre 130 Paesi nel mondo.ITT Flygt fa parte del gruppo Americano ITT Industries.

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