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n.8 novembre 2012
Ritorno immediato
Prima delle modifiche, le efficienze delle pompe erano accettabili, ma ora
sono notevolmente più alte. Nell’analisi finale, l’utilizzo della simulazione
fluidodinamica ha portato a miglioramenti dell’efficienza fino al 50%. Per
i clienti, la pompa consuma meno potenza e richiede meno manutenzio-
ne. “L’anno scorso, dovevamo rimpiazzare le pompe dell’olio per due
scambiatori di calore di grandi dimensioni. Il risparmio energetico fu così
grande che l’investimento si ripagò da solo nel giro di un anno,” dice Urs
Wursch, presidente di CP Pumpen. Se l’efficienza idraulica della pompa
cresce, il consumo di energia scende. Questo consente ai clienti di CP
Pumpen di raggiungere gli obiettivi di sostenibilità. I componenti idraulici
ottimizzati con Ansys CFX assicurano alte efficienze, e risparmi di ener-
gia fino a migliaia di euro all’anno sono possibili.
www.ansys.com
Investimento utile
Numerose delle giranti sviluppate con l’ausilio della CFD migliorarono
sensibilmente le prestazioni idrauliche della pompa, come poi verificato
al banco prova. Altri design che inizialmente sembravano promettenti, si
rivelarono inadeguati dopo le analisi CFD, e quindi la costruzione dei
prototipi (e i costi relativi) furono evitati. Originariamente, la girante era
l’obiettivo del nuovo design. Tuttavia, il team di sviluppo comprese rapi-
damente che l’interazione tra il diffusore e la girante era molto più impor-
tante di quanto originariamente pensato. Non era sufficiente simulare
una parte isolata; era bensì necessario includere l’intera macchina nella
simulazione. Dopo una ricerca di mercato e la positiva esperienza con i
software Ansys, CP Pumpen decise per l’uso sistematico dei software di
simulazione nella progettazione delle pompe. Inizialmente, il team ese-
guì simulazioni stazionarie poiché, ai tempi, l’azienda non aveva suffi-
cienti risorse (potenza di calcolo inclusa, allora molto più costosa rispetto
ad oggi) per eseguire analisi transienti. Le analisi transienti forniscono
risultati più dettagliati ma sono molto più onerose dal punto di vista com-
putazionale. Per poter usufruire dei benefici delle simulazioni transienti,
l’azienda investì in un sistema High-Performance Computing (HPC) con
processori multipli, elevata memoria e diverse licenze software. Il team di
sviluppo dovette, innanzitutto, convincere la dirigenza che questo investi-
mento era utile; quando la prima pompa sviluppata con la CFD lasciò il
banco test, pochi mesi più tardi, la dirigenza si convinse. L’investimento
di CP Pumpen in software, hardware e personale è considerevole. Ad
ogni modo, anche se l’azienda sviluppa con la CFD solo quattro pompe
all’anno, l’investimento si ripaga ampiamente da sé poiché la metodolo-
gia non ha bisogno di essere alterata per pompe aventi diverse dimen-
sioni.
Ottimizzata in tempo record
Un ulteriore vantaggio dell’analisi transiente è che, oltre alla stima dei dati
idraulici (prevalenza, potenza richiesta ed efficienza), l’utilizzatore ottiene
anche informazioni circa l’andamento della distribuzione di pressione nel
tempo. Grazie alla simulazione, l’azienda riuscì a migliorare le prestazio-
ni idrauliche di tutte le 18 varianti del suo modello MKP e a minimizzare il
carico meccanico sui cuscinetti della girante, portando così anche dei
miglioramenti circa la vita operativa della pompa. Un ulteriore vantaggio
dell’ottimizzazione idraulica è la riduzione del rumore prodotto dalle pom-
pe. Senza la CFD, il tempo per sviluppare gli stessi prodotti sarebbe
stato di tre volte superiore.
In alto a destra. Figura 1 - Il software di simulazione fluidodinamica Ansys CFX
consente di ottenere informazioni circa la prevalenza, la potenza assorbita e
l’efficienza. Il progettista, inoltre, riesce anche ad avere un’idea della morfologia
del flusso all’interno della macchina.
In alto a sinistra. Figura 2 - Pompa completa
Nel grafico sopra. Figura 3 - Distribuzione di pressione sulla girante
Nella pagina a fianco. Figura 4 - Miglioramenti delle prestazioni idrauliche
raggiunti utilizzando la CFD per le pompe MKP 65-40-160