Criteri di scelta per pompe centrifughe
e schemi d'impianto

Le pompe centrifughe vengono spesso considerate come componenti semplici da inserire in circuiti più complessi. In realtà è necessario prestare molta attenzione alla loro configurazione, che deve essere sempre messa in rapporto alle caratteristiche del sistema, alle necessità del pompaggio, alle singole richieste dell'utilizzatore.
L'individuazione di una pompa a girante richiede infatti una approfondita conoscenza delle specifiche condizioni di funzionamento: chi costruisce pompe centrifughe deve saper valutare tutte le informazioni utili per la migliore progettazione idrodinamica possibile.
Per garantire il corretto utilizzo delle pompe anti-corrosione in plastica è necessario che l'utilizzatore fornisca al costruttore dettagli approfonditi sull'applicazione specifica ed in particolare sul liquido che la pompa dovrà movimentare. Inoltre, se si vuole garantire che simili pompe lavorino al meglio e possano esprimere le loro particolari caratteristiche con efficienza, bisogna prestare attenzione anche all'installazione della pompa stessa, per valutare gli effetti delle condizioni di lavoro con il liquido aggressivo.


La scelta di una pompa per liquidi chimicamente aggressivi rende dunque fondamentale un attento esame di molteplici dati per offrire il prodotto adatto alle esigenze del sistema di movimentazione. Un certo margine di sicurezza ed eventuali perdite di carico sono da mettere in conto, ma senza prevedere inutili sovra-dimensionamenti: solo così si possono evitare prestazioni insoddisfacenti, guasti imprevisti o ingiustificati aumenti dei costi di acquisto e di gestione.
In ragione di ciò, Savino Barbera ha predisposto un particolareggiato data sheet (vedere sezione Downloads) per l'analisi di tutti gli elementi necessari al corretto dimensionamento della pompa, dove vengono considerati tra le altre coseLa valutazione di tali informazioni (non le uniche, ma comunque quelle più importanti) permetterà la determinazione della pompa corretta (per materiale e tipo), della girante giusta e della esatta potenza del motore (in rapporto alla curva caratteristica).

Analisi di alcuni elementi da valutare nella selezione di una pompa

Composizione del liquido: è fondamentale per la corretta scelta dei materiali costruttivi delle varie parti della pompa che vengono a contatto con il liquido. Più sono precise le informazioni sulla composizione del liquido in pompaggio, più sono precise le scelte sui materiali che costituiscono la struttura della pompa, così come le guarnizioni e l'eventuale tenuta meccanica. Ad esempio: concentrazioni diverse di uno stesso acido possono richiedere materiali costruttivi dalle caratteristiche differenti.
Funzionamento a seccoè sempre consigliabile proteggere la pompa dal funzionamento a secco. Uno dei modi più utilizzati, rimane comunque l'applicazione nella vasca di un livello di minimo che interrompa il funzionamento della pompa non appena viene raggiunto un livello pericoloso per la pompa.

Temperature di esercizioè importante la conoscenza della temperatura massima e minima (oltre che della temperatura normale di esercizio) per i motivi riportati al punto precedente. La temperatura del fluido da movimentare ha effetti importanti sui materiali: temperature molto basse possono rendere fragile una determinata materia plastica mentre temperature elevate possono creare fenomeni di rammollimento e deformazione delle parti costruttive.

Solidi in sospensioneanche in questo caso, conoscere la natura e la quantità delle particelle in sospensione è determinante. Infatti esistono materiali che, a parità di resistenza all'aggressione chimica, hanno diverse caratteristiche di resistenza all'abrasione. La natura dei solidi in sospensione può inoltre influenzare la stessa scelta del tipo di pompa: in alcuni casi può essere necessario adottare una pompa verticale senza bussole di guida o evitare l'uso di pompe con accoppiamento magnetico.

Installazione della pompasi dovrà fare in modo che la pompa possa aspirare in una zona del bacino o della vasca in cui il liquido presenti buone caratteristiche. Ad esempio se il liquido ha tendenza a creare depositi fangosi sul fondo della vasca, allora il liquido dovrà essere mantenuto in continuo movimento per evitare la formazione di questi fanghi. Oppure l'aspirazione della pompa dovrà essere sistemata ad una quota tale da non pompare concentrazioni troppo elevate di fanghi che ne possono intasare l'aspirazione.

Best Efficiency Point (BEP)

Tutte le pompe (sia le pompe centrifughe che le pompe volumetriche) hanno limiti operazionali. Nello specifico, le pompe centrifughe presentano alcune limitazioni che se non ben valutate possono ridurre in modo drastico la loro durata di lavoro. Il BEP (Best Efficiency Point) non è solo il punto di lavoro più alto ma anche il punto dove la velocità e la pressione sono uguali sulla girante e sulla voluta. In quanto il punto di lavoro si discosta dal Best Efficiency Point, la velocità cambia, il che cambia la pressione su uno dei lati della girante. Questa pressione irregolare sulla girante si manifesta in una spinta radiale che deflette l'alberino causando tra l'altro:I danni che possono manifestarsi sono quindi una durata inferiore dei cuscinetti o un albero rotto. Il carico radiale è massimo a tutto chiuso. Oltre il range operativo raccomandato, un danno alla pompa può essere dovuto a velocità eccessiva e turbolenza. I vortici possono creare danni da cavitazione capaci di distruggere il corpo pompa e la girante in brevissimo tempo.

Grafico

Quando si sceglie una pompa, è molto importante non calcolare margini di sicurezza irreali o inserire nella valutazione delle informazioni non appropriate. La curva attuale potrebbe superare il range operativo raccomandato, con serie conseguenze.
La cosa migliore rimane quella di verificare l'attuale punto di lavoro della pompa nel corso delle operazioni di pompaggio (ricorrendo ad un misuratore di portata e/o un manometro) per poter realizzare gli aggiustamenti necessari ad assicurare le corrette condizioni di lavoro e una lunga durata di servizio.

I materiali

Un'accurata scelta dei materiali costruttivi, sia strutturali che di tenuta e di usura, fatta in funzione del tipo di impianto e dei fluidi da convogliare consente di risolvere in sicurezza ed efficienza i problemi legati al pompaggio di liquidi "a rischio", anche nei processi lavorativi più complessi.

PP (Polipropilene)
Caratterizzato da buone proprietà meccaniche, un'ampia resistenza agli agenti chimici ed una elevata temperatura di esercizio. Non adatto per acidi concentrati fortemente ossidanti ed alogeni (fluoro, cloro, bromo, iodio).Temperatura massima di esercizio: 90° C

PVC (Cloruro di polivinile)
Materiale largamente utilizzato nell'impiantistica. Resistente ad acidi, basi, soluzioni saline e composti organici. Non adatto per idrocarburi aromatici e clorurati. Temperatura massima di esercizio: 45°C

PVDF (Polifluoruro di vinilidene)
Presenta un'eccezionale resistenza ad acidi, soluzioni saline, idrocarburi alifatici, aromatici e clorurati, agli alcoli e agli alogeni. Non idoneo per basi organiche, soluzioni alcaline, chetoni, esteri ed eteri.
Indicato nell'industria dei semiconduttori e con liquidi da preservare da contaminazione. Temperatura massima di esercizio: 100°C

PP PVC PVDF

PE-HD (Polietilene alta densità)
Resistenza chimica analoga al polipropilene. Apprezzato per la sua resistenza all'abrasione. Temperatura massima di esercizio: 60°C

EPDM (Gomma etilen-propilenica)
Elastomero ad alto modulo elastico, buona resistenza ad acidi, basi, alcooli e chetoni. Sconsigliato per idrocarburi, oli e grassi. Temperatura massima di esercizio 90°C

FPM (Fluoroelastomero)
Presenta un'alta stabilità termica, una bassa deformazione permanente ed un'elevata resistenza chimica per acidi, solventi, lubrificanti o carburanti.

Ceramica (Al203 99%) Sinterizzata
Materiale base per anelli di tenuta e particolari di usura. Elevata durezza, resistenza all'usura e all'azione di agenti chimici. Sconsigliato in presenza di acido fluoridrico, soda e ipoclorito di sodio ad alta concentrazione e temperatura.

Carburo di silicio sinterizzato (SiC, senza silicio libero)
Materiale con caratteristiche più elevate, rispetto all'ossido di alluminio: maggiore resistenza agli shock termici e chimicamente inerte alle temperature di esercizio delle pompe in materiali plastici.

PTFE (Politetrafluoroetilene)
Chimicamente inerte fino a 250 °C in presenza di qualsiasi agente chimico, sconsigliato solo per metalli alcalini fusi, per trifluoruro di cloro e fluoro gassoso ad elevate temperature. Può essere 'caricato' con materiali quali il vetro o la ceramica o con grafite e carbone. Eccellente per componenti di tenuta e bussole di usura.

FEP - PFA
Fluoropolimero dalle caratteristiche di resistenza chimica analoghe al PTFE ma con minore permeabilità. Si presta a processi di saldatura: utilizzato nel rivestimento delle molle di tenute meccaniche e di O-ring.



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