La viscosità e la densità dei fluidi. Una guida conoscitiva.

 FOTO: Molte persone pensano che tutti i liquidi che attraversano una pompa si comportino come l'acqua (in figura: l'olio di colza), ma questo fraintendimento può portare ad effettuare errori grossolani.
Viscosità e Densità

Perchè la viscosità e la densità sono importanti per una pompa?

Perchè potresti aver bisogno di specificare una pompa che fornisce 10 bar di pressione, ma se non consideri le proprietà del liquido pompato, è molto improbabile che effettuerai la scelta corretta.

"Se non si considera la viscosità e la densità dei liquidi, potresti ritrovarti con una pompa sovradimensionata, che produrrebbe costi significativi in termini di costo di acquisto e di funzionamento e che offre un ingombro notevole," afferma Søren Mortensen, Grundfos Application Manager. "Se la pompa è troppo piccola, non potrà spostare la quantità di liquido richiesto. Se poi anche il motore dovesse essere troppo piccolo per l'applicazione richiesta, potrebbe fondersi, oppure il sistema di sicurezza dell'impianto potrebbe spegnere la pompa."

Cosa sono la "viscosità" e la "densità"?

La viscosità misura lo "spessore" di un liquido, mentre la densità misura il peso di un liquido

La difficoltà di pompaggio di un liquido cresce con la viscosità del liquido?

La viscosità di un fluido ne influenza il comportamento in una pompa, ma è difficile parlare in termini generici perchè la viscosità dei fluidi può cambiare in funzione delle differenti condizioni. Esistono quattro gruppi principali di fluidi - ogni gruppo si comporta in un certo modo nonostante la specifica viscosità.

Esistono fluidi come l'acqua, l'olio, l'alcol ed i diluenti per vernici. Questi fluidi sono definiti "fluidi Newtoniani". Non dipendono da quanto siano veloci o dall'agitazione. Essi fluiscono comunque.

Il secondo tipo di fluidi è costituito dai cosidetti "fluidi dilatanti" come la crema ed il burro, la cui viscosità aumenta facendoli divenire quasi solidi. "Pompare questi liquidi è difficile da effettuare con pompe centrifughe. Questi liquidi richiedono mezzi speciali per poter essere pompati," ci spiega Søren Mortensen.

Il terzo tipo di liquidi è composto dai cosidetti "fluidi plastici" che hanno un fattore di resa (il punto di resistenza) che deve essere oltrepassato prima che possano iniziare a fluire. Dopo tale punto, la viscosità decresce man mano che aumenta l'agitazione. "Il miglior esempio di fluido plastico è il ketchup," afferma Søren Mortensen. "Pensate a come è necessario scuotere la bottiglia prima che inizi a scorrere. Una volta iniziato lo scorrimento, fluisce con estrema facilità."

Il quarto gruppo, composto dai cosidetti "fluidi tissotropici", è il più difficile da teorizzare e spiegare e anche quello più difficile da gestire con delle pompe. I collanti, le pitture che "non colano", i preparati con cellulosa, i saponi, gli amidi ed il catrame fanno parte di questa categoria. Questi fluidi sono di consistenza viscosa (spessi) da fermi, ma diventano meno viscosi (più sottili) nel tempo se sono agitati in modo costante.

Sono molto difficili da gestire. Come si misura la viscosità?

Ci sono due tipologie di viscosità - la viscosità "dinamica" e quella "cinematica"...


"La maggior parte delle persone pensa che ogni fluido si comporti come l'acqua in una pompa. Questo è il fraintendimento che riscontriamo il 95% delle volte e può portare a errori molto gravi."

Søren Mortensen, Grundfos Application Manager – Industry Segment

Qual è la cosa più importante che devo sapere in merito alla viscosità quando si parla di pompe?

La cosidetta "viscosità cinematica" è un fattore fisico reale che è in grado di influenzare le curve delle pompe. Ecco perchè è importante conoscere cosa sia.

La viscosità cinematica è misurata in centistokes (cSt) ed è misurata in mm2/s. L'acqua, per esempio, ha una viscosità bassa di 1 cSt a 20 °C, mentre l'olio del motore ha un'elevata viscosità ovvero maggiore di 500 cSt alla stessa temperatura.

"La viscosità è essenzialmente resistenza alla portata e questo ha delle implicazioni per le pompe," dice Søren Mortensen. "Se hai del fluido appicicoso sulle mani ad elevata viscosità è quasi sicuramante più difficile da rimuovere rispetto ad un fluido a bassa viscosità. Lo stesso ragionamento si applica ad una pompa, in cui le giranti devono muovere il fluido. Il pompaggio di fluidi come l'olio motore che si attaccano alla superficie della girante, è qualcosa di cui tenere conto."

Qualche informazione in più sulla densità.

Liquidi differenti possono avere densità differenti (o pesi, misurati in g/cm3 o kg/m3) e la densità di un unico tipo di fluido varia con la temperatura.

Quando si effettua il dimensionamento di una pompa, poniamo molta attenzione alla "prevalenza", ovvero a quanti metri in linea retta possiamo pompare un fluido con una pressione di un bar. Per pompare fluidi più pesanti è necessario applicare una pressione maggiore.

Come è possibile vedere in Figura 1, qui sotto, questo può variare in modo significativo. La salamoia (1,300 kg/m3) è molto più pesante (più densa) dell'olio diesel (800 kg/m3), mentre l'acqua a 20°C (997 kg/m3) è più pesante dell'acqua a 95°C (960 kg/m3).

FIGURA 1: Il pompaggio di quattro liquidi differenti a 1 bar al lato mandata della pompa crea quattro prevalenze diverse (m), quindi quattro punti di lavoro differenti. Liquidi raffigurati: A) Salamoia a 20 °C, B) Acqua a 20 °C, C) Acqua a 95 °C, D) Olio Diesel a 20 °C.

Qual è il fraintendimento più comune relativo alla viscosità e alla densità in un contesto di pompe idrauliche?

"Molte persone pensano che ogni fluido si comporti all'interno di una pompa come l'acqua," dice Søren Mortensen, "ma come vediamo, non è questo il caso. Questo è il fraintendimento che riscontriamo il 95% delle volte e può portare ad errori molto gravi."

Come può Grundfos aiutarmi a evitare che ci siano problemi?

Vai al Grundfos Product Center, inserisci i dati del fluido da pompare e la nostra guida "Liquidi" ti proporrà le soluzioni in grado di gestire il liquido in questione. Provalo!

Hai delle domande relative alle pompe o ai sistemi di pompaggio e vorresti avere delle risposte? Scrivici sulla nostra pagina Grundfos Engineering Facebook.





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