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Benvenuti su FotoinSchemi.com 01/03/2017 20:53:07
Utilizzo di Inverter per gestire Elettropompe
Cenni Preliminari
Per gestire al meglio una Elettropompa Trifase può venire in aiuto un bel inverter.
Il motivo principale per l'implementazione di un inverter in un sistema autoclave o in un sistema industriale è la gestione di pressione e portata in maniera modulare a seconda delle richieste.
Pensiamo ad un condominio, quello che ci interessa è che la pressione rimanga costante, non vogliamo che la pompa si accenda e spenga continuamente dandoci sbalzi continui sull'erogazione ed erodendo più velocemente le parti in funzione.
Inoltre ci sarebbe da considerare il fattore consumi. L'avvio di un motore trifase può richiedere fino a 6 volte la corrente nominale del motore (corrente di spunto), il che comporta un eccessivo riscaldamento del motore senza la corretta refrigerazione da parte della ventola.
Nel comparto industriale valgono le stesse considerazioni. In caso di una richiesta variabile di portata o di pressione posso modulare la velocità della pompa per rientrare nelle condizioni richieste.
L'intento di questa pagina è illustrare le grandezze da tenere in considerazione e il loro comportamento in funzione dei giri del motore, in modo da poter calcolare al meglio il campo di lavoro più idoneo all'uso che vogliamo farne.
Grandezze che entrano in gioco
Bisogna tener conto delle grandezza che ci interessano per la nostra elaborazione; chiaramente abbiamo il numero dei giri del motore che rappresenteremo con N, la prevalenza che rappresenteremo con H ed infine la portata che rappresenteremo con P.
Ora scriviamo alsune semplici relazioni che ci permetteranno di ricavare le relazioni tra queste grandezze.
Andremo a scrivere 0 ai valori nominali dell'elettropompa mentre 1 ai valori derivati. Quindi:
H1 -
H0 -
Portata
flow picture
La portata ci indica la quantità di liquido che la pompa può erogare. Non è un valore fisso, varia in base alla pressione di lavoro della pompa. Il valore che vediamo espresso sulla targhetta della pompa si riferisce ad un punto di lavoro di massima efficienza, mentre in realtà noi avremo una portata pari a zero alla pressione massima alla quale può lavorare la pompa, mentre a pressione nulla avremo la massima portata. Le unità di misura della portata in genere sono:
l/min (litri al minuto)
m3/h (metri cubi l'ora)
Nell'utilizzo civile è più pratico utilizzare i l/min anche perchè é un valore che possiamo apprezzare molto meglio del metro cubo (1000 litri, calcolare la mandata della doccia in metri cubi l'ora sarebbe da ridere!). In ogni caso il fattore di conversione è semplice da ricavare:
1 l/min = 0.001 m3/min = 0.060 m 3 /h
All'inverso avremo:
1 m3/h = 1000 l/h = 16.667 l/min
Prevalenza
pressure
La prevalenza non è altro che la pressione alla quale la pompa lavora, la forza che quest'ultima può applicare al fluido per sollevarlo. In pratica una pompa con una prevalenza di 57 metri potrà sopportare, al massimo della potenza, una colonna d'acqua alta 57 metri; Portata 0 l/min. Chiaramente viene misurata in metri. Un'ottima approssimazione è considerare 10 metri di colonna d'acqua equivalenti ad 1 bar di pressione, vediamo come.
1 bar = 10 N/cm2
Trasformando i cm2 in m2 abbiamo:
10 N/cm2 = 100000 N/m2
Vediamo questa pressione a quanti metri di acqua corrisponde, applicchiamo la formule P = ρgh (ρ densità dell'acqua 1000 kg/m3, g accelerazione gravitazionale 9.8 m/s2, h altezza colonna d'acqua)
Volendo conoscere solo la h mi viene naturale scrivere:
h = P/ρg quindi h = 100000 / (1000 x 9.8) avremo h = 10.20 m
Scelta della Pompa
La scelta della pompa non è da prendere alla leggera. Spesso si è soliti basarsi sulla potenza del motore, ma senza tenere in considerazione la curva di lavoro della pompa. Si guarda all'assorbimento di potenza senza tener conto che quando si vorrà fare la doccia vogliamo un bel getto dal soffione! Andiamo ad utilizzare la curva di lavoro della pompa, uno strumento che ci darà la possibilità di poter scegliere con più accuratezza il nostro prodotto.
Curva di Lavoro
curvadilavoro L'immagine rappresenta la curva di lavoro di una pompa. Sull'asse delle ascisse (quello orizzontale) troviamo la portata espressa in metri cubi all'ora, mentre sull'asse delle ordinate (quello verticale) troviamo la prevalenza espressa in metri. La linea che percorre il grafico è esattamente la curva di lavoro, il comportamento della pompa in funzione della portata. Questa rappresentazione aiuta a capire la pressione massima che può sviluppare la pompa con una determinata portata. Per gli amanti della matematica la funzione che più si avvicina a quella curva è una del tipo y = ax2 + bx + c.
Come si legge? La lettura diviene molto semplice dopo alcuni secondi. Poniamo il caso che io mi trovi a 40 metri di altezza dalla pompa. Che Faccio? Mi porto sul grafico, asse delle ordinate, cerco la linea col 40 che mi indica la prevalenza. Dopo scorro lungo la linea fino ad incrociare la curva di lavoro della pompa e leggo il valore di portata, all'incirca 140 m3/h. Abbiamo scelto una bella Pompa!
Come procedere per la scelta (Esempio)
Prima di tutto dobbiamo definire il punto più alto dal quale vogliamo spillare acqua senza problemi.
Mettiamo il caso che sia una palazzina di tre piani e che il terzo piano abbia un dislivello di 20 metri dalla pompa.
Che faccio, scelgo una pompa con prevalenza 20 metri? Direi proprio di no, poichè una pompa con tale prevalenza avrà portata zero l/min e quel poveretto al terzo piano potrà al massimo sentire l'odore dell'acqua!
Quindi? Facciamo alcune considerazioni. Il poveretto ha una caldaia? Si, ha una caldaia. La caldaia ha bisogno di 1,5/2 bar minimi per il corretto funzionamento, quindi per restare in sicurezza aggiungo altri 20 metri di prevalenza (2 bar sono circa 20 metri di colonna d'acqua).
Abbiamo raggiunto una prevalenza di 40 metri, 20 di dislivello e 20 per la caldaia. Ho finito?
Manca la doccia!
Definendo la prevalenza abbiamo una sola caratteristica della pompa, serve capire anche la portata quale debba essere.
Pioggia primaverile o Temporale estivo?
Pioggia primaverile - 5 l/min
Temporale Estivo - 20 l/min
Inoltre quanti appartamenti compongono l'edificio?
Facciamo il calcolo per 3 appartamenti e temporale estivo.
3 x 20 = 60 l/min
Quindi stiamo cercando una pompa che ci dia una prevalenza di 40 metri ed una portata di 60 l/min a quell'altezza. Consideriamo un grafico preso da Lowara.
seleziona pompa
Anche in questo grafico vengono rappresentate delle curve di lavoro. Come possiamo ben vedere la tipologia di pompa e 3HM..P, al posto dei puntini metteremo il codice della pompa che gradiamo. Eseguiamo le operazioni fatte pocanzi per l'individuazione del punto di lavoro. Portiamoci a 40 metri e tiriamo una linea orizzontale. Parimenti per la portata portiamoci a 60 l/min e tiriamo una linea verticale. L'incrocio delle due linee ci darà il nostro Punto di Lavoro.
Nell'intorno del nosro punto di lavoro (rettangolo giallo) troviamo due linee che fanno capo alla pompa 06. Quindi ricostituendo il nome della pompa abbiamo 3HM06P.
Perchè due linee?
Se guardiamo bene l'immagine in alto a destra si trova un rettangolo che ci mostra 1~ e 3~, significano rispettivamente monofase e trifase. Quindi ci dice che possiamo avere un motore monofase ed uno trifase abbinato alla stessa pompa. Chiaramente il motore trifase è più performante quindi avremo un comportamento migliore della pompa. Inoltre è possibile abbinare ad un motore trifase un inverter che ci permette di regolare la velocità del motore in modo da migliorare l'utilizzo della pompa stessa.