Efficienza energetica dei sistemi di pompaggio

Il presente elaborato prende spunto dalla costante esigenza di risparmio energetico in tutti i settori ed in particolare in ambito idraulico al fine di minimizzare l'impatto ambientale, ponendosi l'obiettivo di comprendere, evidenziare ed affrontare i problemi riguardanti l'efficienza energetica nel settore dei sistemi di pompaggio. A tale scopo ਠstato svolto uno studio su differenti tipologie di unità  di pompaggio costituite da diverse macchine idrauliche (monogirante di superficie “ESOB”, multistadio orizzontale di superficie “MS-H” e elettropompa sommergibile “MSS”), impiegate sia per il sollevamento delle acque chiare che per quello delle acque reflue. Fine ultimo della tesi ਠstata la ricerca delle condizioni di lavoro tipiche delle diverse tipologie di pompe in uso nel servizio idrico integrato e la ricerca di indici che potessero interpretare le prestazioni delle unità  e valutarne al contempo l'efficienza energetica globale. Si sono dapprima esaminati due gruppi di superficie formati da due pompe idrauliche differenti, la prima monogirante di superficie, la seconda multistadio orizzontale di superficie, entrambe accompagnate dai loro rispettivi motori. Inizialmente sono stati sottoposti a prova i singoli elementi quali pompa e motore, successivamente sono state sottoposte a prova le unità  composte da pompa + motore; in ultima fase ਠstato collegato un inverter al motore e dunque si sono esaminati i gruppi costituiti da pompa + motore + inverter. Tali gruppi sono stati collaudati nel nuovo laboratorio di Idro-Energetica, HELab della Università  di Napoli Federico II, in conformità  con la norma riguardante le prove di prestazioni idrauliche e criteri di accettazione UNI EN ISO 9906, il regolamento UE 547/2012 e la bozza di normativa prEN16480. Nell'ambito della tesi sono state messe a punto le tecniche di misura presso l'HELab, definita l'accuratezza strumentale e stilato un protocollo di prova. Analizzando i dati ottenuti mediante la campagna sperimentale ਠstato possibile costruire i diagrammi portata-prevalenza (Q, H), portata-potenza (Q, P) e portata-rendimento (Q, ?) di tutti gli elementi collaudati. Una prima analisi ਠstata svolta sulle differenze prestazionali che si ottengono con e senza la presenza di un inverter. In seconda analisi i diagrammi ottenuti per i due gruppi sono stati utilizzati per un confronto sull'energia assorbita in condizioni di funzionamento variabile nell'ambito dell'Extended Product Approach (EPA) mediante la definizione di particolari indici prestazionali. Tali indici hanno permesso di dedurre che, se da un lato le curve di funzionamento previste dagli standard europei esaltano la differenza tra le prestazioni energetiche dei gruppi, dall'altro potrebbero sopravvalutare, in condizioni di reale funzionamento, questa differenza. Infine, il lavoro svolto sulla elettropompa sommergibile ਠstato finalizzato all'ottimizzazione dei processi che caratterizzano il funzionamento di un pozzetto di sollevamento con l'obiettivo primario di ridurre l'energia consumata. I dati sperimentali ottenuti sottoponendo l'elettropompa a test in un sistema reale hanno permesso di giungere alla creazione di un modello matematico di regolazione della pompa all'interno di un pozzetto di sollevamento, finalizzato alla minimizzazione dell'energia consumata. La stessa elettropompa sommersa ਠstata successivamente sottoposta a test simulando l'effetto di una usura meccanica dovuta al sedimento trasportato dalla corrente idrica. I risultati dello studio hanno mostrato che la presenza di usura simulata produce effetti significativi sulle prestazioni della pompa idraulica. Gli scarti osservati in termini di efficienza dell'elettropompa dimostrano che in presenza di usura la riduzione di efficienza della elettropompa ਠconsiderevole ed ਠmaggiore all'aumentare della velocità  di rotazione.