Considerando un impianto di trattamento delle acque reflue che affronta effluenti ad alta concentrazione e carichi di solidi, la scelta errata della girante potrebbe portare a intasamenti, inefficienza, manutenzione frequente o persino al completo guasto del sistema. Essendo il componente principale delle pompe centrifughe, la selezione della girante determina direttamente le prestazioni, l'efficienza e la durata della pompa. Questo articolo esamina i tipi di giranti, le applicazioni, i criteri di selezione e come la progettazione ottimizzata della girante migliora le prestazioni complessive della pompa per applicazioni complesse di trasferimento di fluidi.

La girante funge da componente rotante cruciale di una pompa centrifuga, convertendo l'energia meccanica del motore in energia cinetica e di pressione del fluido. Attraverso una rapida rotazione, crea una pressione di vuoto per aspirare il fluido, quindi utilizza la forza centrifuga per scaricarlo attraverso l'uscita.

Le prestazioni della girante influiscono fondamentalmente sulla portata, sulla prevalenza, sull'efficienza e sulla resistenza alla cavitazione di una pompa. Comprendere i tipi di giranti, le caratteristiche e le applicazioni si rivela essenziale per la corretta selezione della pompa centrifuga.

Il funzionamento della pompa centrifuga si basa sulla rotazione della girante. Le pale della girante, azionate dal motore, spingono il fluido verso l'esterno tramite il moto centrifugo, creando una zona a bassa pressione al centro che aspira il fluido attraverso l'ingresso. Man mano che il fluido guadagna energia, la sua pressione aumenta prima di essere scaricato attraverso l'uscita.

Il design geometrico, il numero di pale e la velocità di rotazione influenzano tutti le prestazioni. Ad esempio, le giranti con angoli delle pale maggiori generano una prevalenza maggiore, mentre quelle con più pale producono portate maggiori.

Le giranti sono classificate per struttura e applicazione:

• Definizione: Le pale si collegano direttamente al mozzo senza calotte anteriori o posteriori, semplificando la produzione e la pulizia, ma riducendo l'efficienza.
• Applicazioni: Liquidi puliti come acqua o oli leggeri senza solidi: comuni nelle industrie chimiche, di trattamento delle acque e alimentari.
• Vantaggi: Costruzione semplice, facile manutenzione, resistente agli intasamenti.
• Svantaggi: Efficienza inferiore, inadatta per fluidi contenenti solidi.

• Definizione: Pale completamente racchiuse da calotte anteriori e posteriori per una maggiore resistenza ed efficienza con capacità di gestione dei solidi.
• Applicazioni: Industrie delle acque reflue, della carta e minerarie per fluidi con solidi sospesi, fibre o particelle.
• Vantaggi: Alta efficienza, gestisce i solidi.
• Svantaggi: Costruzione complessa, manutenzione più elevata, incline all'intasamento.

• Definizione: Pale con solo una calotta posteriore bilanciano i vantaggi delle giranti aperte e chiuse.
• Applicazioni: Fluidi con solidi minimi come acqua sabbiosa o acque reflue leggermente contaminate in sistemi chimici, di trasformazione alimentare o di irrigazione.
• Confronto: Più efficienti delle giranti aperte ma più difficili da mantenere.

• Definizione: Le pale incassate creano un vortice per un eccezionale passaggio di solidi e fibre.
• Applicazioni: Fanghi ad alta viscosità o acque reflue pesantemente contaminate in operazioni di trattamento, cartiere e miniere.
• Vantaggi: Gestione superiore dei solidi, resistente agli intasamenti.
• Svantaggi: Efficienza molto bassa, prevalenza limitata.

• Definizione: Canali di flusso larghi e corti ottimizzano il passaggio dei solidi mantenendo un'efficienza moderata.
• Applicazioni: Acque reflue e fanghi a particelle grandi in drenaggi municipali, costruzioni e miniere.

La selezione della girante appropriata richiede la valutazione di:

• Proprietà del fluido: Viscosità, densità, contenuto di solidi, corrosività.
• Esigenze di prestazione: Portata e prevalenza richieste.
• Obiettivi di efficienza: Un'efficienza maggiore riduce i costi energetici.
• Fattori di manutenzione: Accessibilità e frequenza di sostituzione.
• Considerazioni sui costi: Spese di acquisto rispetto a quelle operative.

Le linee guida generali suggeriscono giranti aperte o chiuse per liquidi puliti, design semi-aperti o a canale per basso contenuto di solidi e giranti a vortice per solidi pesanti o materiali fibrosi.

Il diametro della girante influisce in modo significativo sulle caratteristiche della pompa:

• Diametri maggiori: Aumentano la portata e la prevalenza, ma richiedono maggiore potenza.
• Diametri minori: Riducono la richiesta di potenza ma diminuiscono le prestazioni.

1. Portata: Volume per unità di tempo (m³/h o GPM).
2. Prevalenza: Capacità di elevazione del liquido (m o ft).
3. Peso specifico: Densità del fluido rispetto all'acqua.
4. Viscosità: Resistenza al flusso che influisce sull'efficienza.
5. Concentrazione di solidi: Contenuto di particelle che influenza l'usura e i rischi di intasamento.

I materiali della girante devono corrispondere alle caratteristiche del fluido:

• Ghisa: Economica per acqua e fluidi generici.
• Acciaio inossidabile: Resistente alla corrosione per prodotti chimici aggressivi.
• Bronzo: Resiste alla corrosione e all'abrasione dell'acqua di mare.
• Materie plastiche tecniche: Leggere, convenienti per prodotti chimici delicati.

Una corretta cura della girante garantisce un funzionamento affidabile:

• Ispezione regolare per usura, corrosione o crepe.
• Pulizia per rimuovere detriti e depositi.
• Sostituzione tempestiva dei componenti danneggiati.
• Bilanciamento dinamico per garantire un funzionamento regolare.

Ulteriori fattori includono:

• Aspirazione singola contro doppia: I doppi ingressi forniscono un flusso maggiore e una spinta assiale bilanciata.
• Potenziale di retrofitting: La maggior parte delle giranti può essere aggiornata per migliorare le prestazioni.
• Analisi idraulica: Il dimensionamento preciso richiede l'abbinamento delle dimensioni della girante ai requisiti del sistema.

Il design ottimizzato della girante massimizza l'efficienza energetica riducendo al minimo il consumo, una considerazione fondamentale per la riduzione dei costi operativi.