Pompe centrifughe chimica: tipi, funzionamento e applicazioni

Abbiamo già avuto modo di parlare di pompe centrifughe, e dato l’interesse suscitato vorrei approfondire un po’ l’argomento. Come si può intuire dal nome, le pompe volumetriche sono impiegate per spostare grandi quantità, grandi volumi di fluidi. A loro volta le pompe centrifughe si suddividono in pompe centrifughe classiche e pompe centrifughe periferiche. Sono pertanto pompe che troviamo su applicazioni che non richiedono grandissime portate. Laddove le portate richieste aumentano si impone pertanto il ricorso a pompe centrifughe classiche. Le pompe centrifughe sono molto diffuse perché offrono una notevole resistenza all’usura, elevato numero di giri, facile accoppiamento diretto con i motori elettrici e portate continue abbastanza elevate (4- 8 metri cubi al secondo).

Ogni settore di impiego richiede caratteristiche specifiche che devono essere soddisfatte a cominciare da un corretto dimensionamento del gruppo pompa-azionamento. L’uso del PVDF garantisce inoltre il corretto impiego della pompa anche in presenza di liquidi corrosivi caldi (fino a 100°C) mentre il PE HD è apprezzato per la resistenza all’abrasione (a temperature massime di circa 60°C). In moti processi di trattamento di superfici, ad esempio, vengono aggiunti additivi e sostanze chimiche pericolose, come sgrassanti, additivi di decapaggio, di basi e di brillantanti nei bagni di zincatura e lega di zinco, nichelatura elettrolitica e chimica, ramatura e stagnatura. In particolare la soda caustica, detta anche idrossido di sodio, è tra le sostanze maggiormente corrosive utilizzate nelle industrie tessili, chimiche e metallurgiche. La necessità di movimentare fluidi molto diversi ed eterogenei è esigenza comune nel settore farmaceutico e cosmetico, realtà molto dinamiche ed in forte evoluzione.

Poiché è la pressione atmosferica che spinge l’acqua nel tubo d’aspirazione, la profondità massima da cui è possibile aspirare l’acqua è quella corrispondente alla pressione atmosferica, cioè poco più di 10 m. In realtà, a causa delle perdite di carico, non è possibile sollevare l’acqua da una profondità superiore a 6-7 m dall’asse della pompa. Il movimento della girante determina una depressione nel tubo di aspirazione e il fluido, spinto dalla pressione atmosferica, percorre il tubo ed entra nella pompa. La girante per pompa centrifuga è dotata di una serie di palette curve che formano dei canali a sezione crescente dal centro verso la periferia.

Perché è importante dimensionare correttamente una pompa? Quantità e prevalenza, ovvero, qual è la portata volumetrica (m^3/h) o massica (kg/h) che deve essere raggiunta e quale prevalenza deve essere vinta. Caratteristiche del fluido. Anche il fluido riveste un ruolo fondamentale nella scelta. La temperatura a cui si trova, la densità, la viscosità, la natura stessa del fluido e la presenza o meno di particelle presenti in esso. La temperatura e la natura del fluido influiranno sulla scelta dei materiali che costituiscono la pompa. Densità e viscosità, parametri importanti da considerare rispettivamente per la scelta della potenza del motore e tipologia e dimensione della girante (aperta o chiusa e diametro esterno), senza trascurare il loro contributo al calcolo delle perdite lungo la tubazione. Posizionamento. La scelta di una pompa ad asse verticale o orizzontale, in dipendenza della sua posizione all’interno dell’impianto.

Classificazione e funzionamento delle pompe

Le pompe centrifughe sono strumenti molto efficienti. Tuttavia, i loro requisiti di funzionamento non le rendono universali. Le pompe possono essere classificate in base a due principi di funzionamento principali: dinamico e a spostamento positivo. Questa distinzione è fondamentale, poiché determina in modo significativo le caratteristiche di mandata di una pompa, il suo campo di applicazione e il suo comportamento operativo. Le pompe dinamiche, note anche come pompe centrifughe, generano il flusso convertendo l’energia cinetica di una girante rotante in flusso. Il fluido viene accelerato e convogliato grazie alla differenza di pressione che ne deriva. Le pompe dinamiche sono particolarmente adatte per fluidi a bassa viscosità e portate elevate a pressioni moderate. Sono ampiamente utilizzate, di struttura semplice ed economiche in molte applicazioni standard. Le pompe volumetriche, invece, convogliano il fluido riducendo ciclicamente il volume di una camera definita. Il volume viene spostato meccanicamente, indipendentemente dalla contropressione. Le pompe volumetriche sono caratterizzate da una relazione quasi lineare tra velocità e portata, il che le rende particolarmente adatte per operazioni di dosaggio e per il trasporto di fluidi altamente viscosi, sensibili o contenenti solidi.

Panoramica dei tipi comuni di pompe per applicazioni industriali

Pompe centrifughe. Le pompe centrifughe sono le pompe più diffuse al mondo. Tra le loro applicazioni figurano l’approvvigionamento idrico, i circuiti di raffreddamento, il trasferimento di sostanze chimiche e numerose altre applicazioni standard. Il loro punto debole risiede nella portata, che dipende in larga misura dalla viscosità: all’aumentare della viscosità del fluido, sia la portata che l’efficienza diminuiscono in modo significativo. Le pompe centrifughe non rappresentano quindi generalmente la scelta più indicata per fluidi viscosi, sensibili al taglio o contenenti solidi.

Pompe a monovite eccentrica. Le pompe a monovite eccentrica sono pompe rotative a spostamento positivo che utilizzano un Rotorerotore, rotori, rotorirotore elicoidale che ruota all’interno di uno statore flessibile, creando così camere di pompaggio definite. Garantiscono un flusso quasi privo di pulsazioni, sono autoadescanti e sono adatte a una gamma eccezionalmente ampia di viscosità - da basse ad alte. Con le pompe a monovite eccentrica è possibile convogliare delicatamente fluidi sensibili al taglio, con consistenza o contenenti solidi senza alterarne la consistenza o la composizione. Le pompe a monovite eccentrica sono ampiamente utilizzate nei settori alimentare, farmaceutico, chimico e delle acque reflue.

Pompe a lobi. Le pompe a lobi funzionano utilizzando due pistoni controrotanti, creando camere di pompaggio ben definite all’interno dell’alloggiamento della pompa. Sono adatte a fluidi viscosi e sensibili alla struttura, possono essere progettate per soddisfare gli standard igienici e sono adatte ai processi di pulizia CIP/SIP. Grazie al loro design igienico e alla facilità di manutenzione, sono particolarmente diffuse nell’industria alimentare e farmaceutica.

Pompe multivite. Le pompe multivite convogliano il fluido grazie all’interazione di diverse viti che si ingranano tra loro. Garantiscono una portata molto regolare e priva di pulsazioni e sono adatte a fluidi viscosi e lubrificanti ad alta pressione. Tra le applicazioni tipiche figurano l’industria petrolifera e del gas, l’erogazione di oli lubrificanti e il trasferimento di carburanti e fluidi idraulici.

Pompe peristaltiche. Le pompe peristaltiche convogliano il fluido esclusivamente all’interno di un tubo flessibile, che viene compresso da rulli rotanti. Il fluido non entra in contatto con alcuna parte interna della pompa. Questa completa separazione del fluido rende le pompe peristaltiche la scelta ideale per fluidi aggressivi, sensibili alla contaminazione o altamente abrasivi. Sono autoadescanti, a prova di ritorno e adatte alle operazioni di dosaggio.

Pompe a pistone e pompe a membrana. Le pompe a pistone e le pompe a membrana sono entrambe tipi di pompe volumetriche. Generano pressioni elevate a portate relativamente basse e sono spesso utilizzate in applicazioni ad alta pressione, sistemi di pulizia o per il dosaggio di volumi molto ridotti.

Parti principali e considerazioni di funzionamento

Le pompe centrifughe sono macchine che utilizzano la rotazione per conferire velocità a un liquido. In questo modo sono in grado di convertire quella stessa velocità in un flusso energetico di pressione. Girante e diffusore sono i componenti chiave delle pompe idrauliche. La girante ha lo scopo di pompare il liquido interno, girando vorticosamente. È composta da una o più palette che si estendono dal centro della stessa verso il diametro esterno. Proprio per le elevate performance che garantiscono e la grande resistenza che le contraddistinguono, queste pompe sono utilizzate in innumerevoli settori. Le pompe industriali vengono utilizzate per gestire e trasferire vari fluidi da un’area all’altra in molte applicazioni e settori diversi. Le pompe dinamiche sono dotate di giranti o pale rotanti per trasferire il fluido da un luogo all’altro. Il tipo più comune sono le pompe centrifughe. Le pompe centrifughe hanno un prezzo ragionevole ma spesso hanno una compatibilità limitata con molti fluidi. Il loro design complesso e sensibile non è adatto a fluidi contenenti abrasivi e solidi, poiché danneggiano rapidamente le giranti durante il funzionamento. Poiché funzionano a velocità di rotazione elevate, le pompe centrifughe tendono a sottoporre ad attrito e degradare i liquidi, un aspetto importante da considerare nel processo e nel trasferimento di ingredienti di tipo sanitario all’interno di un flusso di ricetta/prodotto. Inoltre, il design delle pompe centrifughe non consente molte variazioni dinamiche della portata nel sistema. Le pompe a membrana risolvono molti di questi problemi comuni. Sebbene le pompe a trascinamento magnetico abbiano risolto ampiamente i problemi causati dalle perdite dalle guarnizioni meccaniche, possono essere utilizzate solo con fluidi puliti e omogenei, il che le rende inadatte per applicazioni che prevedono solidi. Inoltre, la natura stessa del sistema di azionamento magnetico può portare al surriscaldamento o al trasferimento della scia di calore dell’azionamento nel fluido, alterando la composizione del materiale. Il calore in eccesso prodotto dalla pompa a trascinamento magnetico causa malfunzionamenti? Le pompe volumetriche sono progettate per gestire un’ampia gamma di viscosità e fornire un flusso costante, il che le rende opzioni comuni per applicazioni che richiedono portate precise o pressioni elevate. Le pompe a lobi rotativi necessitano di complessi ingranaggi di distribuzione situati nella trasmissione. Tali ingranaggi impediscono ai lobi di entrare in contatto nella testa della pompa, un’eccellente funzione di questo tipo di design. Tuttavia, questi ingranaggi sono un elemento mobile aggiuntivo che richiede una manutenzione regolare e deve essere sostituito occasionalmente. Nella testa della pompa stessa, i lobi hanno tolleranze sufficientemente ampie da consentire il passaggio di materiali abrasivi, con graduale usura dei lobi e riduzione delle prestazioni della pompa. Inoltre, l’ampia tolleranza rende difficile per la pompa trasferire in modo efficiente i materiali sottili e a bassa viscosità.

Desiderate saperne di più sulle pompe a lobi rotativi e su come le pompe elettriche a membrana possono migliorare l’efficienza di trasferimento e ridurre i costi energetici? Le pompe a ingranaggi sono uniche in quanto hanno la capacità di pompare fluidi ad alta viscosità entro un intervallo di temperature abbastanza ampio, ma a causa della complessità del loro design, presentano elevati costi di manutenzione, soprattutto considerando la necessità di costosi pezzi di ricambio. Inoltre a causa delle loro dimensioni e portate, le pompe a ingranaggi non sono adatte per operazioni con lotti di grandi portate. Siete stanchi del fatto che le vostre pompe a ingranaggi perdano efficienza troppo presto? Il funzionamento a secco è di gran lunga il motivo principale per cui queste pompe si guastano. Il fluido deve sempre essere pompato per lubrificare le superfici di contatto tra rotore e statore. L’azionamento della pompa a vite eccentrica trasmette la sua potenza alla vite interna attraverso il corpo della pompa mediante una guarnizione dell’albero rotante. Una guarnizione meccanica è una parte costosa soggetta a usura e sensibile ai picchi di calore, agli abrasivi e ai liquidi non lubrificanti, con un conseguente rischio di perdite nel tempo. Inoltre, la guarnizione meccanica pone problemi di igiene nelle applicazioni in ambito alimentare/di cura della persona ed è costosa da riparare. Le pompe a vite eccentrica comportano costi a causa della manutenzione extra e dei tempi di fermo della pompa?

Nonostante ciò, le pompe peristaltiche o a rulli sono ampiamente utilizzate e affidabili per una varietà di applicazioni, soprattutto nel caso di portate ridotte, gli utenti tendono però a essere frustrati dall’ingombro significativo delle pompe e dagli elevati costi di manutenzione. Il tubo flessibile utilizzato nelle pompe peristaltiche tende a degradarsi nel tempo, in particolare se utilizzato con abrasivi. A meno che l’unità non sia dotata di una funzione di protezione dalle perdite, la rottura del tubo flessibile può causare fuoriuscite nel flusso di processo e comportare situazioni pericolose o indesiderabili.

Frustrati dagli alti costi di manutenzione delle vostre pompe peristaltiche? La pompa elettrica a membrana QUANTM è una pompa elettrica a doppia membrana (EODD) di Graco in grado di risolvere molte delle comuni problematiche di cui sopra riscontrabili con altri tipi di pompe. Rispetto ai tradizionali tipi di pompe industriali, QUANTM fornisce maggiore flessibilità operativa e controllo. La pompa elettrica a doppia membrana QUANTM è particolarmente adatta a portate, pressioni e applicazioni variabili. Non presenta alcun rischio per liquidi sensibili alle sollecitazioni e può gestire facilmente abrasivi e solidi.

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Ulteriori note sulle pompe centrifughe

Le pompe centrifughe sono largamente impiegate in un vastissimo campo di applicazioni industriali che spaziano dal settore chimico-petrolchimico, al tessile, al trattamento acque, elettronico etc.Se è alla ricerca di informazioni precise e specifiche riguardanti le pompe centrifughe, questo è il posto giusto! Le pompe centrifughe sono costituite da una girante, montata sull’albero motore, che ruota all’interno di un corpo pompa. il Girante.

Le pompe centrifughe possono avere diversi modelli di girante: aperta, che si utilizza con liquidi con una maggiore concentrazione di impurità; chiusa, più adatta per liquidi puliti e con una piccola percentuale di solidi in sospensione; semi-aperta ecc. Quest’ultima ruota e movimenta il fluido. In questo caso non c’è passaggio dell’albero all’esterno della pompa. Il magnete esterno posto sull'albero motore trasmette il moto al magnete interno collegato alla girante che ruota e muove il fluido attraverso la pompa.

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