Il motivo per cui la prevalenza di una pompa centrifuga diminuisce all'aumentare della portata può essere spiegato da molteplici aspetti. Di seguito sono riportati alcuni dei motivi riassunti dai tecnici di Lutsee Pump Industry, produttore di pompe centrifughe. Accogliamo con favore la discussione e la correzione.
1. Caratteristiche della girante:
La velocità della girante e la forma delle pale di una pompa centrifuga sono fattori importanti che influenzano le variazioni di prevalenza e portata. La relazione tra prevalenza e portata può essere espressa dalla formula H=KQ ², dove H è la prevalenza, K è costante e Q è lo spostamento (portata). Questa formula indica che la prevalenza è proporzionale al quadrato della portata. Quando però la portata supera un certo valore, aumenta di conseguenza anche la resistenza incontrata dalla girante e l'attrito del fluido, con conseguente diminuzione della prevalenza.
2. Principi della fluidodinamica:
All'aumentare della portata, aumenta anche la velocità del flusso del fluido all'interno della pompa, con conseguente aumento della resistenza all'attrito tra il fluido e componenti come il corpo della pompa e la girante. Questa resistenza consumerà energia e ridurrà la prevalenza della pompa.
3. Progettazione della pompa e condizioni di lavoro:
Le pompe centrifughe hanno un punto di funzionamento ottimale (cioè il punto di efficienza ottimale) in fase di progettazione, che corrisponde ad una determinata portata e prevalenza. Quando la portata della pompa supera questo punto di funzionamento ottimale, la prevalenza della pompa inizierà a diminuire. Inoltre, anche le effettive condizioni di funzionamento della pompa (come la resistenza del tubo di ingresso, l'altezza di uscita, ecc.) possono influenzarne la prevalenza.
4. Il principio di conservazione dell'energia:
Durante il funzionamento della pompa, l'energia viene conservata. Quando la portata aumenta, anche se aumenta di conseguenza anche la potenza assorbita dalla pompa, l'energia effettiva (cioè la prevalenza) che la pompa può trasferire al fluido diminuisce a causa dell'aumento dell'attrito e della resistenza interna.
In sintesi, il motivo per cui la prevalenza di una pompa centrifuga diminuisce all’aumentare della portata è dovuto principalmente agli effetti combinati delle caratteristiche della girante, dei principi della fluidodinamica, della progettazione e delle condizioni di lavoro della pompa, nonché dei principi di risparmio energetico. Nelle applicazioni pratiche, per mantenere un funzionamento efficiente delle pompe centrifughe, è necessario controllarne ragionevolmente la portata e la prevalenza ed evitare di far funzionare la pompa per lungo tempo in condizioni che esulano dal range di progetto.