Disegno pozzi con pompe idrovore ad elica PL - Water Solutions

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

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

LE POMPE SOMMERGIBILI AD
ELICA DELLA SERIE 7000
Da oltre 20 anni, le pompe sommergibili ad elica
della serie 7000, operano in tutto il mondo in un
vasto campo di applicazioni. La nuova serie è stata
realizzata per gli stessi utilizzi: impianti di
sollevamento di acque piovane e di trattamento
acque, in agricoltura (bonifica ed irrigazione), allevamenti
ittici, centrali elettriche, cantieri navali ed
in tante altre applicazioni ove esiste la necessità di
sollevare e trasportare acqua.
Le elettropompe sommergibili offrono parecchi
vantaggi poichè in una unica unità compatta comprendono
sia il motore sia la parte idraulica. Dal
momento che non esiste il motore esterno ed i relativi
organi di trasmissione meccanica, le elettropompe
sommergibili, in virtù della loro compattezza,
consentono una facile maneggevolezza
durante le fasi di installazione e di manutenzione.
La pompa è normalmente installata in tubo
contenitore di acciaio o cemento armato verticale
che può essere costruito localmente.
Questo sistema riduce i costi di trasporto e di costruzione
con notevoli vantaggi economico-gestionali.
La pompa viene appoggiata su una flangia di
supporto fissata all’estremità inferiore della colonna
(tubo contenitore).
Ciò permette di eseguire l’installazione della
pompa in modo estremamente semplice, calandola
nel tubo contenitore con un paranco o una gru.
diametro nominale
3
Un apposito tassello di bloccaggio evita il rischio
che ruoti intorno al suo asse per effetto della coppia
di reazione all’avviamento.
La tabella seguente indica il diametro nominale
del tubo contenitore per i diversi tipi di pompa:
Pompa tipo Diam. nom.
del tubo contenitore (mm)
P 7050/7051, P 7045 700
P 7061, P 7055 800
P 7081, P 7076 1000
P 7101 1200
P 7121, P 7115 1400
I dati tecnici sono riportati in una apposita specifica
tecnica.
La sicurezza ed il buon funzionamento dipendono
dall’accuratezza nella progettazione del pozzo
e dalla configurazione prescelta per la stazione di
pompaggio. Questo opuscolo illustra gli aspetti
idraulici per una corretta progettazione ed è un
valido ausilio per selezionare la migliore configurazione
delle stazioni di pompaggio.

INSTALLAZIONI TIPICHE E COMPONENTI
DELLE STAZIONI DI SOLLEVAMENTO
Nel 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 pratiche.
Normalmente, i componenti vengono realizzati
localmente utilizzando nostri disegni.
Questi disegni possono anche servire come base
per sviluppare nuovi componenti, o adattati per
meglio rispondere alle esigenze costruttive locali.
Sono disponibili i disegni dei seguenti componenti:
D1, D2, D3: Tubi contenitori per il posizionamento
delle pompe. In funzione della profondità
della stazione può essere costituito da un
solo pezzo (D1) oppure da più pezzi
flangiati uniti (D2), oppure semplicemente
da un tronchetto di tubo predisposto per
essere annegato nel cemento (D3).
E1: Curva di mandata flangiata, a sezione
rettangolare.
E2, E3, E4: Curve di mandata flangiate, a sezione
circolare
F1: Telaio di supporto per sospendere la
colonna.
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 componenti.
In funzione del tipo di mandata, possono
essere 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
Tubo contenitore
e di
mandata D3
Setto rompivortice
1
Questa disposizione
è molto
semplice e richiede il
minor numero di componenti
in acciaio.
La pompa è installata
in un pozzo circolare
di cemento armato.
All’interno del
pozzo è stato incorporato
un tubo relativamente
corto, che
serve da base per la
pompa (componente di
installazione D3).
Risulta particolarmente
adatta quando
il liquido viene pompato in una derivazione, in un tunnel, in
un canale o bacino con un livello d’acqua pressochè costante
e dove non sono richiesti dispositivi di intercettazione.
Posizionando la sommità della colonna (circa 300 mm)
sopra il massimo livello d’acqua nel canale, si impedisce
l’eventuale riflusso dell’acqua dal canale verso la pompa,
quando quest’ultima si arresta.
4
d’acqua. Questa soluzione non richiede valvole e,
pertanto, risulta di semplice realizzazione. L’unico
svantaggio è che la prevalenza di lavoro è sempre
maggiore rispetto al livello d’acqua allo scarico
per mantenere il margine di sicurezza necessario
per assicurare lo scarico libero.
Con lo scarico sommerso, invece, la pompa lavorerebbe
sempre con la prevalenza effettiva del
livello d’acqua allo scarico. Questa riduzione di
prevalenza può risultare significativa se il livello
d’acqua può variare in maniera considerevole. Per
evitare riflussi d’acqua all’arresto della pompa, è
necessario installare opportuni dispositivi di protezione.
L’esempio 4 illustra uno scarico con una valvola
a clapet, mentre l’esempio 5 mostra un impianto a
sifone con valvola di disadescamento.
Telaio di
supporto F1
Tubo contenitore
e
di mandata
D1
Setto rompi
vortice
2
La pompa è installata
in un tubo contenitore
d’acciaio (componente D1)
appoggiata su un telaio di
supporto annegato nel
getto (componente F1). Il
tubo può essere supportato
inferiormente tramite
una apposita lamiera che
ha funzione di antirotazione
del flusso.
La parte superiore del
tubo deve sporgere rispetto
al massimo livello d’acqua,
in modo da evitare
riflussi verso la pompa.

3
Come principio, questa disposizione è simile agli
esempi precedenti e può essere realizzata in luogo
dell’esempio 1, nel quale lo scarico avviene in un canale
aperto.
Quando è invece necessario un sistema chiuso, per
eliminare problemi di odori, ecc., può essere usato questo
sistema a mandata libera (come mostrato), o con una
valvola di ritegno. In entrambi i casi, se deve essere impiegato
un coperchio smontabile, è essenziale che sia posizionato
sufficientemente alto rispetto allo scarico orizzontale
per limitare le perdite e prevenire fuoriuscite di
acqua.
Una soluzione alternativa è rappresentata dall’utilizzo
di un coperchio a chiusura ermetica del tipo E4.
Coperchio
Curva di
mandata E1
Coperchio
Curva di
mandata
E2
Tubo contenitore
e di mandata D1
Setto rompi-vortice
Tubo contenitore
e di mandata D2
Setto rompivortice
5
5
Coperchio
Curva di
mandata
E2
4
Tubo contenitore
e di mandata D2
Staffa bloccaggio tubo
contenitore B1
Setto rompi-vortice
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 della
pompa è rapido e semplice. Il disegno mostra una stazione
profonda, dove sono stati utilizzati i tubi (D2)
e la staffa di sostegno (B1).
Raccomandiamo l’uso della staffa quando la colonna
è costituita da diversi tubi, o quando la lunghezza della
Valvola
disadescamento
sifone
colonna supera i 6 metri. Anche
in questo caso, è necessario che
la curva di mandata sia posizionata
in modo che il coperchio
risulti sufficientemente piú alto
rispetto all’uscita e al massimo
livello d’acqua nel canale (o
bacino) di scarico, in caso
contrario, il coperchio deve
essere a tenuta stagna.
Se la pompa deve funzionare in un impianto con sifone, deve necessariamente
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 rispetto
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 la
pompa si arresta.

PROGETTAZIONE DEI POZZI
PRINCIPI 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 sulla
girante non consentendo un funzionamento ottimale,
con conseguente riduzione del rendimento
idraulico. Un flusso non costante produce un carico
variabile sulla girante determinando rumorosità e
vibrazioni, 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 costantemente
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, devono
essere considerati i seguenti fattori:
• Condotti di afflusso: hanno la funzione di convogliare
l’acqua da una sorgente (canale, fiume,
ecc.) verso la stazione di pompaggio. L’ingresso
dovrebbe risultare perpendicolare alla
linea delle pompe, in posizione simmetrica rispetto
ad esse. La velocità di ingresso non deve
superare 1.2 m/s.
Le raccomandazioni della ITT Flygt sono conformi
a principi ben definiti di progettazione idraulica,
quali, ad esempio, quelli dell’American Hydraulic
Institute e del British Hydromechanics Group
Limited (BHRA). Le esatte dimensioni dei pozzi,
qui indicate, sono basate su risultati ottenuti con
prove su modelli o in scala reale con pompe ITT
Flygt. Questi studi sono stati condotti su differenti
configurazioni di pozzo, e diverse profondità
dell’acqua, con l’obiettivo di ridurre al minimo le
dimensioni della stazione senza comprometterne
l’efficienza idraulica e l’affidabilità delle pompe.
Tolleranze di ±10% sono da considerare accettabili
a condizione che la variazione contemporanea
di due o più parametri non influenzi, in modo
significativo, i valori di velocità.
Il principio base, a cui riferirsi per la progettazione
i una stazione a più pompe, è quello di
considerare singole camere di alimentazione per
ciascuna pompa.
6
• Canale di alimentazione: lo scopo del canale di
alimentazione è di guidare il flusso verso la
pompa, in modo che risulti uniforme e costante.
Questo opuscolo non può riportare tutte le
alternative possibili, si raccomanda, quindi, di
seguire sempre le raccomandazioni di seguito
indicate:
– Tutte le variazioni di direzione del flusso devono
essere eseguite in modo che il flusso stesso
risulti il più possibile costante ed uniforme
nelle varie fasi di avvicinamento alle pompe,
evitando anche di creare zone ad alta velocità.
– Nessun ostacolo deve interferire con il flusso
poichè potrebbe generare disturbi.
– Evitare l’ingresso d’aria.
• Pozzo pompa: in pratica, l’unica parte per cui
è possibile definire chiaramente uno standard
di riferimento per una data pompa, è il pozzo
nel quale quest’ultima è installata.
Le dimensioni del pozzo dipendono dal tipo di
pompa e dalla sua portata.
Un’appropriata progettazione del pozzo è il requisito
essenziale affinchè il flusso giunga alla
pompa in modo corretto. E’ comunque necessario
che anche il flusso in arrivo al pozzo risulti
costante, affinchè si possano garantire condizioni
di buon funzionamento alle pompe.
CONFIGURAZIONI E DIMENSIONI RACCOMANDATE DEI POZZI
Si raccomandano tre differenti alternative, di sequito
indicate:
1) Configurazione ”A” – un pozzo standard aperto,
come raccomandato da Prosser, ma adattato
alle pompe ITT Flygt.
2) Configurazione ”B” – Pozzo compatto.
3) Configurazione ”C” – Pozzo con convogliatore
di flusso in ingresso.
L’importanza attribuita al flusso in alimentazione
varia nei tre casi;
la configurazione ”A” richiede un flusso costante
ed uniforme, con ampia sommergenza, mentre la
configurazione ”C” risente in misura minima della
qualità del flusso e di una minore necessità di
sommergenza.

CONFIGURAZIONE “A”
E’ la più semplice da realizzare e, pertanto, è spesso
la prima ad essere presa in considerazione.
Questa soluzione richiede però costi totali di realizzazione
più alti perchè necessita di sommergenze
maggiori e canali di alimentazione più lunghi.
La variante alla configurazione “A”, denominata
“A-1”, è in assoluto la più sensibile alle condizioni
del flusso in alimentazione alla pompa ed
è pertanto raccomandata solo nei casi in cui esistano
condizioni ideali con canali di alimentazione
frontali. Nei casi in cui debbano essere installate
più pompe nella stessa stazione di pompaggio, è
preferibile optare per le varianti “A-2” e “A-3”.
Queste ultime prevedono l’inserimento di deviatori
di flusso ed idroconi, allo scopo di minimizzare gli
effetti causati da ingressi asimmetrici. Per pompe a
bassa prevalenza (P7045, P7055, P7076 e P7115)
la configurazione “A-1” non deve essere utilizzata.
La sommergenza minima in aspirazione, in un
pozzo del tipo indicato nella configurazione “A”,
è definita in funzione della portata della pompa,
del diametro del tubo contenitore e del tipo di distribuzione
del flusso verso la pompa.
Per la definizione della sommergenza, occorre
riferirsi ai diagrammi delle pagine seguenti, nei
quali detto valore è indicato, per ciascuna pompa,
in funzione della portata. Ciascun diagramma contiene
tre curve indicanti il valore di sommergenza
per altrettante condizioni di funzionamento.
CONFIGURAZIONE A - 1 (tutte le dimensioni sono in m)
Pompa 7045/ 7055/ 7076 7101 7115
7050/
7051
7061 7081 7121
D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
B 0,53 0,6 0,75 0,9 1,05
C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
E 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
L min. 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6
S In funzione della portata – vedere le curve di sommergenza minima pag.9
W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8
7
I vortici si originano più facilmente quando la distribuzione
del flusso non è uniforme; risulta pertanto
necessario, in questi casi, incrementare la
sommergenza. La curva superiore nei diagrammi si
riferisce ai casi con alimentazione laterale, mentre
quella intermedia indica la condizione necessaria
per alimentazioni frontali.
Si consiglia, pertanto, di utilizzare la curva riferita
alle reali condizioni di alimentazione della
pompa. In particolari circostanze, in cui risultano
accettabili livelli di vorticosità e rumorosità superiori,
è possibile ridurre ulteriormente il valore di
minimo livello nel pozzo. In questi casi, il funzionamento
della pompa non deve essere superiore a
500 ore all’anno.
La curva inferiore, indicata come “limite di sicurezza”
è applicabile ad alimentazioni frontali.
Per alimentazioni laterali, la curva intermedia, denominata
“alimentazione frontale”, costituisce il
limite di sicurezza. Il livello di funzionamento non
deve mai scendere sotto il limite di sicurezza, per
evitare danni alle pompe.
Min. liv.
acqua

CONFIGURAZIONE A – 2 (tutte le dimensioni sono in m)
Pompa 7050/
7051/
7045
7061/
7055
7081/
7076
7101 7121/
7115
D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
B 0.53 0,6 0,75 0,9 1,05
C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
E 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
J 0,87 1,0 1,25 1,5 1,75
K 1,23 1,4 1,75 2,1 2,45
L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6
M 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
N 0,18 0,2 0,25 0,3 0,35
P 0,26 0,3 0,38 0,45 0,53
S In funzione della portata – vedere le curve di sommergenza minima, pag. 9
W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8
Min. liv.
acqua
8
CONFIGURAZIONE A – 3 (tutte le dimensioni sono in m)
Pompa 7050/
7051/
7045
7061/
7055
7081/
7076
7101 7121/
7115
D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
B 0.53 0,6 0,75 0,9 1,05
C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
E 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
J 1,23 1,4 1,75 2,1 2,45
K 1,58 1,8 2,25 2,7 3,15
L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6
M 0,4 0,46 0,58 0,69 0,81
S In funzione della portata – vedere le curve di sommergenza minima, pag. 9
W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8
Min. liv.
acqua

CURVE DI SOMMERGENZA MINIMA
S [m] S [m]
S [m]
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
P 7050/7051, P 7045
Ingresso laterale
Ingresso frontale
Limite di impiego
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
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
Ingresso laterale
Ingresso frontale
Limite di impiego
Q [m 3 /s]
P 7061/7055
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 1.3 1.4
Q [m 3 /s]
P7081/7076
3.00
2.75
Ingresso laterale
2.50
Ingresso frontale
2.25
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
0.25
0
Limite di impiego
0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50
Q [m 3 /s]
9
S [m]
S [m]
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
Ingresso laterale
Ingresso frontale
Limite di impiego
Ingresso laterale
Ingresso frontale
Limite di impiego
P 7101
0
0 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
Q [m 3 /s]
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
P 7121/7115
0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
Q [m 3 /s]

CONFIGURAZIONE “B” CONFIGURAZIONE B (tutte le dimensioni sono in m)
Costituita da un ingresso di tipo semplice la cui forma
è stata adattata per essere realizzata in cemento
armato. Le caratteristiche geometriche, quali la curvatura
del muro frontale, i riempimenti angolari ed
il gradino sul muro posteriore, sono state sviluppate
per consentire una graduale accelerazione ed una
costante variazione di direzione del flusso dal pozzo
alla pompa.
Min. liv. acqua
10
Pompa 7050/
7051/
7045
7061/
7055
7081/
7076
7101 7121/
7115
D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
B 0.35 0,4 0,5 0,6 0,7
C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
E 0,28 0,32 0,4 0,48 0,56
F 0,56 0,64 0,8 0,96 1,12
J 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
K 1,05 1,2 1,5 1,8 2,1
L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6
P 0,26 0,3 0,38 0,45 0,53
R 0,2 0,2 0,25 0,25 0,3
S 1,05 1,2 1,5 1,8 2,1
T 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55
W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8
CONFIGURAZIONE “C”
E’ costituita da un ingresso con convergente di
flusso ed è realizzabile con parti in cemento ed altre
in lamiera.
Questo ingresso riduce gli effetti dovuti a disuniformità
del flusso e vortici, e rappresenta la
migliore soluzione in assoluto dal punto di vista
idraulico: la parete frontale inclinata ha lo scopo
di evitare il deposito in superficie di sostanze stagnanti.
Max. liv.
acqua
Min. liv.
acqua

Le caratteristiche geometriche di questa configurazione
sono tali da garantire il convogliamento
del flusso verso la pompa in modo ottimale. In tal
senso la sommergenza minima può essere ridotta
a valori pari a 1D.
Max. liv.
acqua
Min. liv.
acqua
11
CONFIGURAZIONE C (tutte le dimensioni sono in m)
Pompa 7050/
7051/
7045
7061/
7055
7081/
7076
7101 7121/
7115
D 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
B 0.35 0,4 0,5 0,6 0,7
C 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
E 0,28 0,32 0,4 0,48 0,56
F 0,56 0,64 0,8 0,96 1,12
G 0,77 0,88 1,1 1,32 1,54
H 0,35 0,4 0,5 0,6 0,7
J 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
K 1,05 1,2 1,5 1,8 2,1
L 2,8 3,2 4,0 4,8 5,6
M 0,55 0,63 0,8 0,95 1,1
N 0,6 0,7 0,8 1,0 1,2
P 0,26 0,3 0,38 0,45 0,53
S 0,7 0,8 1,0 1,2 1,4
W 1,4 1,6 2,0 2,4 2,8
NOTA:
PER TUTTE LE CONFIGURAZIONI
In alcuni casi, la minima sommergenza sull’aspirazione
della pompa, indicata sui diagrammi, può
risultare insufficiente a soddisfare la richiesta di
NPSH.
Occorre, pertanto, incrementare tale valore fino
a raggiungere il livello di NPSH richiesto, e riportato
sulla curva caratteristica della pompa, al fine
di non incorrere in fenomeni di cavitazione.

STAZIONI DI POMPAGGIO CON PIU’POMPE
Le stazioni di pompaggio vengono solitamente
equipaggiate con due o più pompe per fornire elevate
quantità d’acqua e garantire un funzionamento
flessibile ed affidabile. Queste stazioni dovrebbero
essere realizzate secondo un concetto modulare.
Dal momento che il flusso verso ciascun modulo
deve risultare il più possibile uniforme, occorre
porre particolare attenzione alla progettazione del
tratto tra canale di afflusso e le singole camere di
aspirazione, seguendo le indicazioni di seguito specificate.
I convogliatori di flusso, installati sui tubi
di aspirazione delle pompe, risultano poco sensibili
alla disuniformità del flusso che normalmente si
verifica in pozzi con molte pompe. Tale disuniformità
si manifesta principalmente per effetto di variazioni
di direzione o nel caso di funzionamento
di singole pompe a carico parziale. Pertanto, la
configurazione “C” rappresenta quasi sempre la
migliore soluzione adottabile.
La configurazione “A” è la più sensibile alle
disuniformità di flusso e necessita, di conseguenza,
rispetto alle configurazioni “B” e “C”, di pozzi
con muri divisori più lunghi. Nel caso venga -
adottata la configurazione “A” per più di tre pompe,
la lunghezza dei muri divisori deve risultare almeno
2/3 della larghezza totale della vasca. Qualora,
in corrispondenza della vasca pompe, si verificasse
una riduzione di sezione (per effetto di paratoie
e griglie), la lunghezza dei pozzi deve risultare
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 simmetricamente
rispetto ala stazione (da preferire). Nel caso la
larghezza del canale risultasse minore rispetto alla
12
larghezza della vasca, il raccordo idraulico tra le
dua parti dovrebbe divergere in modo simmetrico.
L’angolo di divergenza non deve superare, per le
configurazioni “B” e “C”, i 40°. Per la configurazione
“A”, l’angolo di divergenza non deve invece
superare i 20°. L’inclinazione del fondo, nel raccordo
idraulico, deve essere inferiore a 10°. Se
questi criteri non possono essere soddisfatti, risulta
necessario adottare dei muri divisori o deflettori,
al fine di migliorare la distribuzione del flusso.
Tali accorgimenti, e schemi più complessi, devono
essere valutati con l’ausilio di modelli idraulici.
2) Ingresso laterale che è perpendicolare all’asse
della vasca (parallela alla linea delle pompe), un
muro di smorzamento può contribuire ad una migliore
distribuzione del flusso, come mostrato sotto.
Un’elevata perdita di pressione sul muro di
smorzamento risulta necessaria a dissipare gran
parte dell’energia cinetica del flusso in ingresso. In
alternativa, possono essere impiegati deflettori allo
scopo di dirigere il flusso; in questo caso però è
necessario ricorrere ad uno studio su modello, in
modo da poterne determinare con esattezza il profilo,
la posizione e l’orientamento. La distanza tra
il muro di smorzamento (o deflettori) ed i moduli
della vasca deve risultare sufficiente ad uniformare
il flusso ed evacuare l’aria, prima che l’acqua
raggiunga l’aspirazione delle pompe.
L’esperienza maturata, con impianti già realizzati,
fornisce valide indicazioni per la progettazione
di stazioni di pompaggio con più pompe.
Stazioni esistenti e ben collaudate possono spesso
fornire soluzioni a problemi complessi, senza ricorrere
allo studio su modelli.

VALUTAZIONE DELLE PERDITE DI CARICO
Le perdite di pressione, nei sistemi che utilizzano
pompe, sono in genere relativamente contenute.
E’ comunque buona norma valutarne l’entità al
fine di poter ben definire la prevalenza totale e,
quindi, poter scegliere la pompa più idonea.
Le pompe a elica hanno, generalmente, curve caratteristiche
di prevalenza e potenza molto “ripide”
e, pertanto, un errore nella valutazione delle
perdite può trasformarsi in un significativo aumento
della potenza richiesta.
Una situazione critica si verifica quando la perdita
di carico viene sottovalutata o, addirittura,
ignorata. In questi casi, la pompa opererà con una
prevalenza maggiore di quella ipotizzata, a fronte
di una minor portata d’acqua ed una maggiore
potenza assorbita, con il rischio che la portata risulti
insufficiente e che il motore elettrico venga
sovraccaricato oltre i limiti consentiti. Per tutte le
tipologie di installazione descritte, le perdite di
pressione, che devono essere considerate, sono
quelle concentrate dei componenti della linea di
scarico.
Le perdite di pressione, in tratti brevi di tubazione
rettilinee, sono in genere trascurabili. In alcuni
casi è peraltro necessario considerare gli effetti
di interazione che possono nascere tra due
diversi componenti.
I valori relativi ai coefficienti di perdita, per vari
componenti del sistema di tubazioni, possono
essere richiesti ai costruttori, oppure possono essere
ricavati dalla letteratura esistente. Il testo citato
al n° 8 della bibliografia costituisce certamente
un’ottima fonte di dati. I coefficienti dei componenti
tipici di questi impianti sono mostrati nella
seguente tabella.
Il coefficiente di perdita di scarico di ciascun
componente dipende strettamente dalle caratteristiche
geometriche di quest’ultimo. Evitare cambi
bruschi di sezione, spigoli vivi ed imbocchi non
raccordati.
Nei diagrammi vengono indicate le perdite di
pressione, in funzione della portata, relative a
componenti progettati dalla ITT Flygt.
13
Componenti
Perdite di carico
Coefficienti
tipici
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 farfalla
(aperta)
0,1 – 1,0
Valvola a clapet
(aperta)
0,5 – 3,0

H [m]
H [m]
H [m]
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
VALUTAZIONE DELLE PERDITE
DI CARICO
P 7050/7051, P 7045
E1 W=700 m=0.45
E5 W=1050 m=0.37
E5 W=1400 m=0.35
E5 W=1750 m=0.34
E5 W=2100 m=0.33
m · W · 2g
Diametro
aspirazione
Do=500 K1=2.5
Do=600 K1=1.3
Do=700 K1=1.13
Do=500 K2=2.0
Do=600 K2=0.86
Do=700 K2=0.77 Diametro
aspirazione
r
K1: Curva stretta = 0
Do
r
K2: Curva ampia > 0,1
Do
Do=500 E3 K=0.32
Do=600 E3 K=0.32
Do=700 E3 K=0.32
Do=500 E4 K=0.35
Do=600 E4 K=0.35
Do=700 E4 K=0.35
E1, E5
E2
Diametro
aspirazione
Diametro
mandata
Diam mandata
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
E5 lato
700 850 E5 Sommitá
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
3
Q [m /s]
Diametro
aspirazione
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
3
Q [m /s]
Diametro
mandata
14
H [m]
H [m]
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.8
0.7
0.6
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.2
0.1
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
VALUTAZIONE DELLE PERDITE
DI CARICO
P 7061, P 7055
E1 W=800 m=0.45
E5 W=1200 m=0.37
E5 W=1600 m=0.35
E5 W=2000 m=0.34
E5 W=2400 m=0.33
m · W · 2g
Do=600 K1=2.1
Do=700 K1=1.27
Do=800 K1=1.13
Do=600 K2=1.5
Do=700 K2=0.85
Do=800 K2=0.77
r
K1: Curva stretta = 0
Do
r
K2: Curva ampia > 0,1
Do
Do=600 E3 K=0.32
Do=700 E3 K=0.32
Do=600 E4 K=0.32
Do=800 E3 K=0.35
Do=700 E4 K=0.35
Do=800 E4 K=0.35
Diametro
aspirazione
E2
Diametro
aspirazione
E3, E4
Diametro
aspirazione
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
Diametro
mandata
E5 lato
800 950 E5 Sommitá
0.1
Diametro aspirazione
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
0.1
Diametro aspirazione
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
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 1.3 1.4
Q [m 3/s]
Q [m 3/s]
E3, E4
H [m]
E1, E5
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 1.3 1.4
3
Q [m /s]
Diametro
aspirazione
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
3
Q [m /s]
Diam mandata
Diametro
mandata

H [m]
H [m]
H [m]
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
VALUTAZIONE DELLE PERDITE
DI CARICO
P 7081, P 7076
E1 W=1000 m=0.45
E5 W=1500 m=0.37
E5 W=2000 m=0.35
E5 W=2500 m=0.34
E5 W=3000 m=0.33
m · W · 2g
Diámetro de
entrada
Do=800 K1=1.75
Do=900 K1=1.23
Do=1000 K1=1.13
Do=800 K2=1.2
Do=900 K2=0.83
Do=1000 K2=0.77 Diametro
r
aspirazione
K1: Curva stretta = 0
Do
r
K2: Curva ampia > 0,1
Do
Do=800 E3 K=0.32
Do=900 E3 K=0.32
Do=1000 E3 K=0.32
Do=800 E4 K=0.35
Do=900 E4 K=0.35
Do=1000 E4 K=0.35
E1, E5
Diametro
aspirazione
Diametro
mandata
Diam mandata
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
3
Q [m /s]
E2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
3
Q [m /s]
E3, E4
E5 lato
1000 1200 E5 Sommitá
Diametro aspirazione
Diametro
aspirazione
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
3
Q [m /s]
Diametro
mandata
15
H [m]
H [m]
H [m]
1.4
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
0
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.5
VALUTAZIONE DELLE PERDITE
DI CARICO
P 7101
E1 W=1200 m=0.45
E5 W=1800 m=0.37
E5 W=2400 m=0.35
E5 W=3000 m=0.34
E5 W=3600 m=0.33
m · W · 2g
Do=1000 K1=1.51
Do=1200 K1=1.13
Do=1000 K2=0.99
Do=1200 K2=0.77
r
K1: Curva stretta = 0
Do
r
K2: Curva ampia > 0,1
Do
Do=1000 E3 K=0.32
Do=1200 E3 K=0.32
Do=1000 E4 K=0.35
Do=1200 E4 K=0.35
E1, E5
Diámetro de
entrada
E2
Diametro
aspirazione
E3, E4
Diametro
aspirazione
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6
3
Q [m /s]
0 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6
3
Q [m /s]
0 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6
3
Q [m /s]
Diametro
mandata
Diam mandata
E5 lato
1200 1450 E5 Sommitá
Diametro aspirazione
Diametro
aspirazione
Diametro
mandata

H [m]
H [m]
H [m]
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
VALUTAZIONE DELLE PERDITE
DI CARICO
P 7121, P 7115
Diametro
aspirazione
E1 W=1400 m=0.45
E5 W=2100 m=0.37
E5 W=2800 m=0.35
E5 W=3500 m=0.34
E5 W=4200 m=0.33
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
E1, E5
m · W · 2g
HS=Prevalenza statica
H=Perdite di carico
0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0
D=1200 K1=1.45
D=1400 K1=1.13
D=1200 K2=0.95
D=1400 K2=0.77
r
K1: Curva stretta = 0
Do
r
K2: Curva ampia > 0,1
Do
3
Q [m /s]
E2
Diametro
aspirazione
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
3
Q [m /s]
Diametro
aspirazione
Do=1200 E3 K=0.32
Do=1400 E3 K=0.32
Do=1200 E4 K=0.35
Do=1400 E4 K=0.35
Diam mandata
Diametro
aspirazione
Diametro
mandata
E3, E4
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
3
Q [m /s]
Diametro
mandata
E5 lato
1400 1700 E5 Sommitá
Diametro aspirazione
16

CONSIDERAZIONI GENERALI
MISURE CORRETTIVE
La progettazione delle stazioni, descritta in questo
opuscolo, è stata verificata su impianti reali. Non
è però sempre possibile soddisfare tutti i requisisti
ottimali, dovendo spesso operare in spazi limitati,
installare pompe nuove in stazioni esistenti o con
condizioni di afflusso particolari. A volte, può risultare
impossibile garantire la minima sommergenza
richiesta, con conseguente rischio di formazioni
di vortici. Per eliminare questo problema,
bisogna ricorrere a misure correttive atte a garantire
condizioni di lavoro ottimali per le pompe.
Con sommergenza insufficiente, esiste difatti l’eventualità
che possano formarsi vortici intorno al tubo
contenitore, con conseguente aspirazione di
aria nella pompa, oppure vortici sommersi.
La turbolenza intorno alla pompa è in genere
causata da una distribuzione asimmetrica nel canale
di alimentazione. Per migliorare questa situazione,
si può ricorre all’inserimento di opportune
strutture, quali, ad esempio, raddrizzatori di flusso,
muri divisori, convogliatori e lamiere anti-turbolenza.
Per minimizzare gli effetti negativi, dovuti
ad ingressi asimmetrici, si può operare, in alternativa,
una riduzione della velocità del flusso incrementando,
ad esempio, il livello di acqua nel pozzo.
Leggere asimmetrie del flusso possono essere
corrette tramite l’inserimento di lamiere anti-rotazione
tra il tubo contenitore ed il muro retrostante,
oppure tra il tubo ed il pavimento del pozzo.
Queste lamiere interrompono i vortici intorno al
tubo e prevengono la formazione di vortici di parete.
I vortici, che determinano ingresso d’aria nella
pompa, si formano lungo la traiettoria del flusso
quando la velocità è troppo elevata (o profondità
d’acqua insufficiente) o intorno al tubo contenitore,
se la velocità è troppo bassa. In entrambi i casi,
possono essere eliminati conferendo turbolenza al
flusso in superficie, inserendo delle lame o panconi
perpendicolari alla direzione del flusso. Queste
strutture, posizionate in superficie, devono risultare
immerse nel liquido ad una profondità pari a
circa un quarto del diametro del tubo contenitore
ed ad una distanza pari a circa 1.5÷2.0 volte il suo
diametro. Se il livello d’acqua è variabile, è preferibile
utilizzare una struttura galleggiantte.
In alcuni casi, una zattera galleggiante, posizionata
davanti al tubo contenitore, contribuisce ad
eliminare l’ingresso d’aria. Questa zattera può essere
costituita da un unico elemento piano o da
più elementi affiancati con spazi aperti (griglia o
17
rete). Entrambe le forme impediscono la formazione
di vortici. In alternativa, può essere usata una
lamiera inclinata simile a quella descritta nel disegno
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 vortici
viene segnalata dal cattivo funzionamento della
pompa o dall’erosione sulle pale dell’elica. E’
possibile osservarli direttamente solo in modelli
idraulici in scala ridotta, appositamente realizzati.
La distribuzione del flusso può essere migliorata
con inserimento di un cono o di un divisore prismatico
sotto la pompa, o tramite l’adozione di
altre strutture descritte in alcune delle nostre configurazioni
standard.
Setti a parete
e di fondo
Setti rompi-vortici Vortici sulla parete posteriore
causati dal solo setto sul fondo
Deflettori di superficie per sopressione vortici
Zattera galleggiante
a griglia rompi-vortice

PROVE SU MODELLO
I modelli idraulici sono spesso essenziali per la
progettazione di strutture usate per convogliare il
flusso d’acqua. Essi possono fornire valide soluzioni
a problemi idraulici complessi. I loro costi
vengono spesso ripagati dal raggiungimento di
miglioramenti nella progettazione sotto il profilo
tecnico ed economico.
Le prove su modello sono particolarmente consigliate
per stazioni di pompaggio la cui geometria
differisce 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 pompa
eccede i 2.5 m 3 /sec, o in stazioni a più pompe.
Risultano particolarmente importanti se:
– il livello di acqua nel pozzo è inferiore al minimo
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 raddrizzatori
di flusso per migliorare la distribuzione
del flusso,
– vengono utilizzate stazioni esistenti con significativo
aumento della portata.
Il modello di una stazione di pompaggio normalmente
riproduce il canale di adduzione, la struttura
di ingresso, la camera di distribuzione ed i pozzi
SISTEMI DI PROGETTAZIONE ITT FLYGT
ITT Flygt può fornire l’assistenza alla progettazione,
grazie all’esperienza maturata nel dimensionamento
e nella realizzazione di stazioni di
pompaggio, utilizzando programmi di calcolo sviluppati
autonomamente. E’ inoltre in grado di
fornire consulenza per:
1) Scelta delle pompe da installare nella stazione
con le dovute considerazioni sulle variazioni di
portata per ottenere i minori costi di esercizio
possibili.
2) Ottimizzazione del disegno del pozzo per
pompe già definite in situazioni specifiche. I
disegni dimensionali delle pompe e dei pozzi
possono essere forniti su copia in carta o file
in Autocad.
delle pompe. La parte relativa allo scarico viene
inclusa 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 di
sedimenti e detriti.
• Camera di distribuzione e pozzo: distribuzione
del flusso, vortici di fondo e di superficie, trasporto
di sedimenti.
• Condizioni di funzionamento: alternanza di
funzionamento tra le pompe, livelli di avvio ed arresto,
fase di svuotamento.
I modelli idraulici possono essere eseguiti per
verificare soluzioni a problemi relativi ad impianti
esistenti. Se la causa del problema è sconosciuta, è
preferibile sperimentare rimedi con studi sul modello
piuttosto che sull’impianto. Il coinvolgimento
del costruttore delle pompe è spesso necessario
per la corretta valutazione dei risultati del modello
idraulico. L’esperienza è necessaria per interpretare
se i risultati ottenuti sono soddisfacenti per il funzionamento
dell’impianto nel suo complesso.
ITT Flygt può suggerire in quali casi è necessario
eseguire la prova su modello e fornire la relativa
assistenza per la pianificazione, realizzazione e
valutazione.
3) Analisi di sistemi complessi inclusi i calcoli relativi
ai transitori idraulici di arresto e le verifiche
di avviamento.
4) Consigli per la necessità di verifiche su modelli
idraulici ed assistenza per la loro organizzazione.
I tecnici di progettazione della ITT Flygt sono
sempre pronti a propor Vi la soluzione più conveniente
per le Vostre necessità, per qualsiasi dimensione
dell’impianto

BIBLIOGRAFIA
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 nei
vari componenti dei sistemi idraulici.
1) Hydraulic Institute Standard for Centrifugal
and Reciprocating Pumps.
Hydraulic Institute
(Cleveland, Ohio), 14 Edition; 1983.
2) Prosser, M.J. The Hydraulic Design of
Pump Sumps and Intakes.
British Hydromechanics Research
Association/Construction, Cranfield, England; 1977.
3) Prosser, M.J. A Bibliography with abstracts on
pump 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 swirl
and 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 power
Plants, I.A.H.R. Technical Meeting, Amsterdam,
Netherlands, Sept. 1982.
7) Sweeney, C.E.
Pump sump design acceptance through hydraulic
model testing.
Operating Problems of Pump Stations and Power
Plants, 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-editor
Swirling Flow Problems at Intakes,
Hydraulic Structures Design Manual 1, IAHR,
Rotterdam, Netherlands, 1987.

ITT Flygt è leader mondiale nella produzione e fornitura di sistemi sommergibili per il
pompaggio e la miscelazione.
I nostri prodotti sono destinati agli impianti fognari, ai sistemi di trattamento delle
acque 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.
www.flygt.it
P-design 02.05. It.2M.04.04. ©ITT Flygt AB / AB Stjärntryck. Stockholm 892023