Ha fatto molto scalpore negli Stati Uniti un articolo uscito su Advanced Aquarist e redatto da Michael Sandford, William Straka e Sanjay Joshi in cui si propone un nuovo metodo per calcolare la portata delle pompe con girante ad elica.
Si perché il problema in effetti non è di banale risoluzione. Come è possibile infatti misurare la reale portata di una Stream o di una Vortech?
Vediamo quindi di approfondire questa ed altre interessantissime questioni commentando l’articolo citato.
Questo cambia lo stato delle cose? Secondo me no. Non credo sia questo il punto del problema.
Lo studio a mio parere è stato svolto in maniera molto approfondita, non è perfetto (ricordate che sono sempre ingegnere idraulico 😉 ), ma è molto verosimile. Ed il fatto che sia stato sponsorizzato da Ecotech Marine non lo vedo nè come una scorrettezza nè come un colpo basso. Più sono le informazioni che girano meglio è per tutti, sia per gli acquariofili che per le ditte. Sandford, Straka e Joshi hanno infatto cercato di porre l’accento sul fatto che non esiste una metodologia universalmente riconosciuta per misurare la portata delle pompe ad elica, e che quindi propongono questo metodo come metodo universale che venga accettato da tutte le ditte, per avere finalmente un metro di paragone per tutti.
Vediamo brevemente come è stato eseguito il test, non voglio infatti annoiarvi, ma l’articolo è veramente ben fatto e ve ne consiglio la lettura in inglese Experimental Comparison of Measured Flow Output of Aquarium Propeller Pumps io cercherò di accennare a come è stata fatta la misurazione.
In breve si è misurata la velocità dell’acqua a partire ad un diametro di distanza dalla pompa stessa, e poi ci si è spostata lungo i due assi, in verticale ed in orizzontale, fino ad arrivare ad un punto in cui velocità non era più sensibile utilizzando un velocimetro Sontek a 10 Mhz ad accoppiamento acustico. E’ stato poi valutato il contributo della turbolenza in maniera attenta perché trovandoci in una vasca in cui per ovvii motivi si andrà a mischiare sia il flusso di andata che quello di ritorno, era importante poterne scorporare i diversi contributi. Quindi è stato anche valutato per quanto tempo misurare la velocità. Poi avendo il profilo di velocità espresso su di in una superficie, non si è fatto altro che un integrale su tutta la superficie che ci ha fornito appunto la portata. Inoltre è stato misurato il consumo e la velocità di rotazione.
Le pompe sottoposte a misurazione sono state l’Aquaeon 2400, la Coralife CP 2900, le Vortech Mp-10, Mp-40 ed Mp-60, le Koralia 5, 6, 7 ed 8, le tunze 6105, 6205 e 6305 ed infine a scopo di paragone una maxijet 1200.
I risultati che sono venuti fuori sono abbastanza curiosi, e li riporto integralmente:
In blu si vedono le portate dichiarate ed in verde quelle misurate.
La prima lettura ci porta a considerare soprattutto che le Tunze abbiano una portata molto inferiore a quanto dichiarato, da un minimo del 30% delle 6105 fino ad arrivare ad un 55% delle 6305. Contestualmente le Vortech mostrano un miglioramento del 14, 18 e del 56% rispettivamente! Ottime impressioni anche da parte delle Koralia molto vicino a quanto misurato a parte l’anomalia della koralia 5 che spinge addirittura più della 6.
Prima di commentare questi risultati, che farò alla fine dell’articolo, però vorrei arrivare alla fine dello studio originale.
Infatti nello studio hanno anche fatto un grafico che mostri l’efficienza delle pompe, e cioè i galloni (visto che sono americani) per singolo watt ed il consumo di ogni singola pompa, considerata al massimo della potenza.
Qua si possono subito fare alcune considerazioni. Per la misura del consumo si è provveduto con un wattmetro, anche se non è chiaro se il wattmetro era in grado di ragionare in termini di cos(fi) e cioè dello sfasamento della corrente. A parte questo si passa da un massimo della koralia 7 al minimo della tunze 6205, senza considerare la maxijet. Ovvio che il tutto risente della misurazione della portata come al punto precedente.
Ancora più interessanti sono, secondo me, i profili di velocità, che riporto qua a seguire solo per 3 pompe:
Qua è infatti possibile vedere il profilo di velocità di due pompe considerate universalmente come antagoniste, la Ecotech Marine Vortech MP-40 e la Tunze Stream 6105.
E dal profilo di velocità si nota come la velocità centrale sia maggiore nella tunze, mentre il flusso sia più distribuito nella vortech. Infatti la velocità di punta della stream raggiunge quasi i 5 piedi al secondo, contro i 4 della vortech. Inoltre il flusso è molto più centrale. E devo dire che questo si evince anche dalla pratica, avendo io entrambe le pompe, che anzi per un periodo sono state anche assieme nella mia vasca.
Ho riportato però anche il grafico della 6205 perché aumentando in questa la potenza e la portata, ma avendo una calotta diversa che distribuisce maggiormente il flusso abbiamo paradossalmente meno spinta della 6105 ma una distribuzione molto più ampia e regolare di quella della vortech, sebbene leggermente disassata in questo particolare esemplare.
La stessa calotta si può montare sulla 6105 portando quindi la pompa ad avere molta meno spinta centrale ma distribuendola maggiormente ai lati, più in vortech-style se vogliamo.
Secondo me questi risultati sono però viziati dal fatto che non si considera il costo delle singole pompe, perché come mi hanno insegnato all’università, fino a quando non si discute sui costi è impossibile paragonare 2 oggetti. Se le pompe costassero uguali già il discorso della efficienza avrebbe un senso, ma in questo caso…
Se facciamo un piccolo confronto con Ecotech Marine, Tunze e Koralia otteniamo i seguenti prezzi ed efficienze economiche:
Tunze 6105: 274 euro (www.tunze.com) e 8,6 galloni per euro
Tunze 6205: 436 euro (www.tunze.com) e 7,4 galloni per euro
Tunze 6305: 626 euro (www.tunze.com) e 5,75 galloni per euro
Ecotech Marine Vortech MP-10: 279 euro (www.thereefer.it) e 8,8 galloni per euro
Ecotech Marine Vortech MP-40: 439 euro (www.thereefer.it) e 8,6 galloni per euro
Ecotech Marine Vortech MP-60: 729 euro (www.thereefer.it) e 11,7 galloni per euro
Hydor Koralia 5: 123 euro (www.ippopet.it) e 21,1 galloni per euro
Hydor Koralia 6: 156 euro (www.ippopet.it) e 14,1 galloni per euro
Hydor Koralia 7: 189 euro (www.ippopet.it) e 14,1 galloni per euro
Hydor Koralia 8: 223 (www.ippopet.it) e 14,3 galloni per euro
Ecco che portandoli in un grafico otteniamo una distribuzione molto diversa da quella precedente
Infatti le Hydor Koralia svettano a causa del loro costo molto basso, ma curiosamente hanno tutte la stessa resa energetica, a parte la Koralia 5 che infatti anche nell’articolo la additano per una performance straordinaria. Le Vortech ora sono molto più allineate alle Tunze, sebbene queste ultime siano molto penalizzate da questa metodologia di calcolo, però guarda caso la 6105 diventa perfettamente sovrapponibile alla mp-40… casualità?
L’articolo una volta completato è stato inviato alla Tunze ed alla Hydor prima della sua pubblicazione, e stando a quanto riportano su Advance Aquarist le due aziende hanno confermato i risultati ottenuti.
Il problema, per altro, come sottolineato dai tre curatori del progetto Michael Sandford, William Straka e Sanjay Joshi è che precedentemente a questo studio, e forse anche successivamente, questo non è il solo metodo di misurazione possibile. Tunze infatti per la misurazione del flusso utilizza un sistema cosiddetto a palloncino, che consiste nel far riempire d’acqua un palloncino posto anteriormente alla pompa, ed in questo modo ricavano la portata totale, che ovviamente deve essere in linea con i dati calcolati da progetto. Quindi il metodo non è assolutamente sbagliato, è solo diverso, e come tale può portare a risultati diversi.
Ma prima dei miei commenti andiamo avanti con le reazioni ufficiali di Tunze, che ovviamente non si sono fatte attendere.
Come è possibile intuire infatti un simile articolo su una rivista con grande credibilità quale è Advance Aquarist ha portato, soprattutto in america, tantissime critiche alla nota casa tedesca, secondo me immeritate, ma questo non conta.
Quindi Tunze ha risposto con un video, attualmente solo in inglese che riporto qua di seguito, dove in sostanza hanno fatto una introduzione in cui spiegano l’importanza di un moto non completamente turbolento, che è definito come quello in cui il numero di Reynolds sia maggiore di 13.000 e cioè un moto in cui il vettore velocità sia spinto in tantissime direzioni, e che questo moto è anche quello che si riscontra nelle correnti, poi hanno preso due velocimetri, sebbene diversi da quelli utilizzato nello studio originario, in cui hanno misurato il flusso di diverse pompe, Tunze e Vortech per la verità, davanti alla pompa al solito diametro di distanza ed alla fine dell’acquario.
Poi hanno fatto vedere in una vasca da 150x60x60cm come iniettando una soluzione colorata all’interno delle pompe, ed anche dell’aria, fosse possibile confrontare e paragonare il flusso. Hanno fatto la stessa cosa per coppie omologhe di pompe, quindi ad esempio 6105 contro mp-40, e ne hanno postato i video anche in comparazione diretta.
Come a dimostrare che anche se la portata fosse ridotta rispetto a quanto sempre da loro misurato e calcolato, la qualità del flusso rimane ottimale.
Il risultato è stato molto pratico.
Se poi si va a leggere nelle note del video, secondo me molto interessanti, fanno una comparazione fra la potenza sviluppata dalle pompe, che è molto simile, e quindi utilizzando alla fine lo stesso sistema per muovere la girante, che ancora è simile, arrivano alla conclusione che il trasferimento di energia fra le due pompe e l’acqua è ancora molto simile, quindi il contributo al movimento deve essere ancora molto simile. Il ragionamento in se non fa una piega in effetti, e sebbene vi siano differenze costruttive fra le due pompe, è vero che l’efficienza non deve essere poi tanto diversa. In pratica Tunze dice che il flusso totale è equivalente, ma la forma è differente.
Le mie conclusioni
Cominciamo con le misurazioni sulla velocità, siamo sicuri che questo dato sia poi così interessante? Da un punto di vista accademico sono interessatissimo a queste prove, ne sono goloso e mi appagano tantissimo, però mi chiedo, ha senso paragonare pompe che hanno un flusso, ad oggi, così diverso? Più centrale e potente la Tunze e più vario e distribuito la Vortech? Mi sembra un po’ come confrontare una moto da rally con una da strada, sono imparagonabili.
A giudicare dai grafici portati dal primo studio infatti la vortech riesce a spingere in un’area approssimata con un diametro di 120mm a partire da un diametro di distanza dalla pompa, mentre la tunze spinge per circa 8 mm, cioè una differenza, parlando di superficie, superiore del 50%.
I dati sono in ogni caso interessantissimi, ma come per i consumi dichiarati dalle case automobilistiche, soprattutto in assenza di uno standard di misurazione, che devono sempre essere presi con le pinze, così è ed era necessario fare con i dati delle pompe. Ovvio che da oggi in poi rifacendoci a questo studio considereremo le Tunze con una portata inferiore a quanto dichiarato, cosa che sembra innegabile ed anche accettata da Tunze. E che ogni volta che terremo in considerazione le efficienze non potremo che rifarci a dati misurati da terzi.
Le Vortech allargano di più e le Tunze spingono maggiormente. Questo è risaputo da tempo, e questo studio non fa altro che confermare la cosa. Ora il problema rimane su quale dei due flussi sia migliore, ma questo purtroppo non lo sappiamo, così come non sappiamo se la nostra vasca abbia bisogno di xmila litri ora di movimento, se di più o di meno. Alla fine si ragiona per convenzione, ed anche io lo faccio, e si considerano circa 20 volte il volume della vasca come movimento, quindi per una vasca da 400 litri, (che combinazione come la mia!) ci vorrebbero 2 pompe alternate da circa 8.000 litri ora. All’atto pratico la scelta è fra 2 vortech MP-40 oppure fra 2 Tunze Stream 6105, oppure una coppia delle nuove nanoStream 6095, due pompe diverse con tante caratteristiche diverse, che la scelta anche per me non è semplice, tanto che salto da una coppia di pompe all’altra, considerando anche che cambiando la calotta della 6105 con quella della sorella maggiore è possibile ottenere un flusso più distribuito. In ogni caso la Tunze ha reagito dicendo che cercherà in futuro di sviluppare un flusso ancora più largo.
Inoltre c’è da dire che la misurazione fatta da Tunze è sempre stata accettata, non solo in campo acquaristico, e come tale non è assolutamente sbagliata a priori, solo che è diversa dal metodo di misura adottato dallo studio, quindi anche qua ci troviamo di fronte a due facce della stessa medaglia. E’ innegabile poi che il ragionamento fatto da Tunze sull’energia sia del tutto condivisibile.
Ma alla fine, anche se venisse adottato il metodo di misura proposto da Michael Sandford, William Straka e Sanjay Joshi siamo sicuri che il dato sia così importante? Se risultasse che la 6205 fosse più simile alla MP-40… prenderemmo la 6205? Non credo proprio… visto che provandola in acquario ci si accorgerebbe subito della quantità di moto assurdo generato da questa pompa… almeno in una vasca da 300-400 litri. Quindi ritengo che alla fine, anche se venissero accettati questi numeri, per noi acquarifiofili non cambierebbe nulla.
Io ho sia una coppia di Tunze Stream 6105 ed una di Ecotech Marine Vortech Mp-40… (oltre che ultimamente una nano stream 6095), eppure ancora non so decidermi, pur avendo, in teoria tutti gli strumenti per farlo.
Fermo considerando che le Vortech costano quasi il doppio delle 6105 su strada, diciamo sui 420 euro le prime e sui 230 euro le seconde, vero che il controller è a parte, però mi aspetto una pompa leggermente migliore dalla Vortech visto il costo, ma non certo perché abbia un flusso con una portata maggiore. Una pompa ha un flusso più largo ed una più stretto, una è esterna ed occupa meno spazio in vasca mentre l’altra è interna però totalmente inudibile, una contribuisce al riscaldamento della vasca in inverno facendoci risparmiare diversi soldini sul riscaldamento mentre una è esterna e quindi non contribuisce a riscaldarci la vasca neppure in estate, una è direzionabile ed una non lo è.
A breve usciranno le mie prove su entrambe le pompe, sperando che vi aiutino a scegliere fra quelle che ritengo le due migliori marche di pompe attualmente in commercio.
Per altro sono convinto che studi di questo tipo non facciano altro che migliorare gli strumenti in commercio con grande beneficio di tutti noi.
Per me le Vortech sono IMBATTIBILI, anche nel prezzo altissimo! Nel 2012 vorrei riuscire proprio a comprare una mp40 e un refrigeratore, questo e’ il programma… Chiaramente dopo aver trovato un nuovo lavoro (magari nel mondo dell’acquariologia!!!), purtroppo al momento sono disoccupato 🙁
Ciao Raffaele, mi dispiace tantissimo che tu sia disoccupato, al di là dell discorso delle vortech.
Danilo
Ciao Danilo, scusa una domanda.
Ho due Koralia Magnum 6 (220V) e pensavo di comprare le 6105 per avere piu’ movimento in vasca (ho un 500 litri e le koralia non mi coprono come vorrei la vasca)..
Ora leggo questo articolo e vedo che i litri mossi sono uguali e puff.. crolla tutto!
Ciao Luca
Da quanto ho sempre visto io, che però non ho le koralia nella mia vasca, i due flussi sono poco paragonabili. Secondo me.
Danilo
Credo che sia anche da valutare un’altra cosa.
Le dimensioni della vasca.
Chi ha una vasca da 500 litri (100×50) potrebbe essere molto più propenso ad utilizzare le Tunze, mentre chi come me ha una vasca con medesimo litraggio (86x86x65) potrebbe preferire le Vortech che a parità di litraggio hanno un flusso più ampio ma meno profondo.
* Correggi 130x60x60 la prima misura *
TAnto perchè ci avviciniamo a Natale… ho notato che diverse fra le pompe in questione son calate di prezzo… forse le Koralia più di tutte, si trovano spesso in offerta. Non sono le mie preferite… però oggi possono essere un ottimo acquisto soprattutto se
– non interessa il controller per gestire più pompe (non costa poco)
– l’acquario è lungo è stretto
Bhè a parte le vortech che rimangono a prezzi altissimi, anche le Tunze si trovano con un prezzo notevolmente più basso
Danilo
[…] A questo proposito c’è stata una forte polemica qualche mese fa a seguito di uno studio fatto dall’Università della Pensilvania che aveva misurato la portata delle pompe di movimento tramite un velocimetro ad accoppiamento acustico (approfondisci l’argomento). […]
Capisco che il senso dell’articolo sia comparare soprattutto i prodotti tedeschi e quelli americani, però perchè si trascura così il prodotto italiano? Forse una spinta esterofila???
Riassumendo i dati le Koralia sono le pompe con rendimento migliore (quindi consumi più bassi a parità di portata: li chiaramente hanno misurato i VA invece che i W, dimenticado il cos(fi) ) che hanno un “salame” intermedio tra le due (qui non riportato, le Tunze sparano un tubo ferendo i coralli, le vortech arrivano a fatica a fondo acquario con acquari grandi) e inoltre sono quelle che costano sensibilmente meno.
Secondo me vincono alla grande loro questo confronto…pazienza se sono fatte in italia!!!
Ciao Simone, grazie del tuo commento.
Il tutto è nato dall’articolo su AA citato, che ha creato un vespaio, soprattutto su Tunze. Tunze ha poi risposto con il video, video creato proprio per contrapporsi a Vortech. Da qui è nato il mio articolo.
Personalmente poi ho provato e testato a lungo sia le vortech che le stream, il che mi ha permesso di essere più ferrato sull’argomento di queste pompe, conoscendole a fondo entrambe.
Tutto questo non vuole certo sminuire quelle che sono le pompe Koralia, anzi. Se leggi attentamente DaniReef.com puoi apprezzare diverse marche italiane di cui abbiamo provato molti prodotti, come Elos, LGMAquari, Teco, OceanLife, Sicce etc etc e quindi non ci sentiamo proprio esterofili, anzi!
Ti prometto però che prenderò quanto prima contatto con Hydor per effettuare una prova delle loro pompe.
Grazie ancora
Danilo
ciao Danilo, grazie della tua risposta. Ovviamente sono stato un po’ provocatorio visto che rispetto all’articolo originale nel tuo dopo un po’ sparivano le pompe di Hydor. Ora è tutto chiaro.
Rispetto a quello che scrivi concordo che abbia poco senso confrontare due pompe così diverse, dissento con Tunze sul modo di giustificarsi in quanto:
1) la tencologia è nettamente diversa, motori sincroni monofase e a trascinamento magnetico hanno rese differenti per forza, mentre loro dicono che sono simili (perchè?)
2) nell’idrodinamica centra moltissimo il fattore di forma del disegno: la forma “boccia + tubo” di Tunze non aiuta a minimizzare la prevalenza (è’ complesso da dimostrare ma entrano fattori quali Bernulli ed effetti tipo Coenda). Altro esempio tutto italiano (sennò sembra cha ce l’abbia con i tedeschi…): compara una Koralia con una della Sicce ad esempio. La seconda ha copiato la prima a livello di motore (è uscita dopo), stessi assorbimenti, però il flusso REALE non è minimamente comparabile.
Scusami se tiro queste paranoie sul tuo blog, ma realmente si sente la mancanza di test seri fatti da gente competente, spero di trovare qui in futuro qualche altra comparazione.
ciao,
Simone
Ciao Simone
Cerco di risponderti.
1) Secondo me dicono che sono simili come risultato… molto semplicemente
2) vero che in idrodinamica conta, sono ingegnere idraulico, però è anche vero che le ultime tunze 6095 ad esempio pur avendo la classica forma tunze hanno un getto molto molto largo, una via di mezzo fra le vecchie 6105 e le vortech, e le trovo secondo me con un flusso davvero ottimo. Sul discorso di Bernoulli però vorrei capire cosa intendi… non mi sembra questo il caso.
Non sono paranoie ci mancherebbe… anzi… siamo qua per approfondire quanto più possibile.
Danilo
Ammetto che le 6095 non le conosco, il mio discorso sul “tubo d’acqua” era riferito al modello precedente, quindi mi fido sul fatto che questa sia più aperta. Rimane il fatto che passare da una sezione così aperta come quella dove è presente la girante al tubo di plastica si ha un aumento di pressione (questo intendo con bernulli) con conseguente perdita di rendimento considerato densità e viscosità dell’h2o. Poi se il flusso risulta ampliato in uscita vuol dire che hanno cambiato la geometria della girante (se il resto è rimasto uguale è l’unica spiegazione di un flusso modificato) peggiorando ulteriormente la resa idraulica quindi.
Con Coanda mi riferisco invece ad un effetto presente all’ esterno della pompa. il profilo dolce della mia pompa koralia evo fa accelerare meglio l’h2o attorno alla pompa, come conseguenza della leggera depressione che si origina al confine delle linea di flusso in uscita. Io interpreto così un fatto reale che ho misurato semplicemente con la mano in acquario, non credo tuttavia di aver preso cantonate, il ventilatore dyson senza pale ad esempio sfrutta un effetto simile anche se nell’aria.
Visto che sei ing. idraulico mi piacerebbe sapere cosa ne pensi a riguardo.
ciao
Ciao Simone, parto dalla fine.
Mi sono studiato tempo fa il ventilatore Dyson perché piaceva molto ad un mio amico, ed ero giunto alla conclusione che faceva quello che prometteva… solo perché consumava molto di più di un altro ventilatore con portata simile… o perlomeno questo è quello che mi ricordo ora di quella discussione. Dovrei andarmi a ricercare i dati dei Dyson che non sono facili da trovare.
Tornando alle pompe invece, l’aumento di pressione, secondo me, lo avresti se tu avessi la girante all’interno di un tubo, e con il tubo stesso che si restringe. Pensa che però questa è anche l’effetto della reazione degli aerei… ovviamente altre potenze in gioco. In questo caso però, non potendo misurare nulla, potrebbe non essere del tutto vero. O meglio potrebbe semplicemente essere che la girante ed il diametro di uscita siano stati ingegnerizzati in modo tale che le perdite siano minime ma sia garantita una certa “profondità” del flusso. Se, come fanno in molti, togliamo la calotta di protezione otteniamo un flusso più largo, più dolce ma meno profondo. Io credo che la perdita di potenza sia “abbastanza” trascurabile, solo che viene impiegata in maniera diversa.
In verità potrebbero aver diminuito la profondità diminuendo la dimensione del condotto di uscita, quindi facendo allargare prima il flusso.
Basta infatti non solo cambiare la geometria della girante per ottenere un flusso differente, ma basta variare il rapporto dimensionale fra girante e bocca di uscita, l’avvicinamento o l’allontanamento di questo alla girante oppure la lunghezza del condotto.
L’effetto Coanda lo dovresti trovare all’interno di un condotto con moto almeno turbolento o con numero di Reynolds abbastanza alto. All’esterno non credo che Coanda centri nulla, in quanto non c’è un flusso, a velocità almeno sostenuta, che investa il rivestimento. Al limite lo dovresti avere internamente, nel condotto di uscita, ma dubito che, viste le dimensioni in gioco, sia di qualche utilità. Vero che sulla superficie, interna, vi sia più turbolenza, ma non vedo come questa possa essere diversa fra pompa e pompa, o perlomeno come possa avere una grande differenza.
Danilo
Dopo aver letto questo post sono divenuto un felice acquirente della Ecotech Marine Vortech MP-40 🙂 🙂 🙂