Come scegliere la pompa giusta

La scelta di un sistema di pompaggio sala prove pompeLa scelta del tipo di pompa da adottare per un determinato impiego è essenzialmente determinata da pochi, ma fondamentali elementi: la portata richiesta, la prevalenza e le caratteristiche del liquido da pompare.
Esistono poi altri fattori che possono influenzare la scelta, come le caratteristiche della linea di aspirazione e gli aspetti economici legati all’investimento per l’impianto. Tutti questi aspetti devono necessariamente essere presi in considerazione quando si valuta l’acquisto di una pompa per una determinata applicazione.
La scelta della pompa da inserire in un generico impianto di sollevamento con una portata assegnata Q (misurata in litri al minuto) non è univoca se non sono assegnati a priori anche il tipo e il diametro delle condotte: a un diametro più piccolo corrispondono perdite di carico maggiori e quindi prevalenza più grande. Nella pratica, però, è sempre possibile trovare la pompa in grado di fornire la prevalenza H (misurata in metri) necessaria.
Esistono diversi tipi di pompe, che si prestano a impieghi diversi: ci sono pompe con configurazione ad “asse verticale”, ad “asse orizzontale” (come mostrato in figura) o “eccentrica”.

Tipologie di Applicazioni pompe

Elementi da valutare nella scelta della pompa

In generale quindi, per il corretto dimensionamento della pompa devono essere valutati:

  • la portata del liquido (volume da convogliare nell’unità di tempo);
  • le caratteristiche specifiche del circuito idraulico (prevalenza, perdite di carico e accessori
    dell’impianto);
  • le proprietà del liquido (tipo, composizione, concentrazione, temperatura e peso specifico);

In base a queste informazioni sarà possibile scegliere la pompa adatta a una particolare applicazione, la girante giusta e la corretta potenza del motore in rapporto alla curva caratteristica.
Vediamo ora più nel dettaglio come considerare questi aspetti per procedere alla scelta di una pompa industriale.

Valutazione delle caratteristiche tecniche della pompa e dell’impianto

Per quanto riguarda la portata e le caratteristiche dell’impianto, la definizione della portata della pompa in relazione alla progettazione dell’impianto (scelta delle tubazioni e degli altri elementi) viene fatta seguendo un criterio di economia.
Si considera il costo dell’impianto, genericamente indicato con “Ci” (in cui incide anche il tipo di pompa scelto e che sarà direttamente proporzionale al diametro delle tubazioni) e il costo di esercizio, “Ce”, che invece è inversamente proporzionale al diametro dei condotti (in quanto condotti più piccoli comportano elevate perdite di carico e conseguentemente maggiori oneri di esercizio). La ricerca del diametro ottimale delle tubazioni (“De”) si ottiene valutando le spese d’impianto e di esercizio corrispondenti a un certo numero di diametri commerciali, costruendo quindi per punti la curva dei costi e individuando sul grafico il valore del diametro più prossimo al diametro teorico per il quale si verifica il minimo costo.

Diagramma scelta diametro condotte

Fra le varie tipologie di pompe in commercio, le pompe centrifughe risultano sicuramente le più versatili, grazie a un campo di applicabilità particolarmente esteso. In realtà è necessario prestare molta attenzione alla loro configurazione, che di fatto deve essere sempre messa in rapporto alle caratteristiche del sistema, alle necessità del pompaggio ed alle singole richieste dell’utilizzatore.
Solo per maggiori prevalenze e piccole portate risulta tecnicamente ed economicamente vantaggioso l’impiego di pompe a stantuffo (o pompe volumetriche). Gli altri tipi di macchine per sollevamento di liquidi sono destinati ad applicazioni assai specifiche, legate soprattutto alle caratteristiche del liquido trattato.
Nel grafico sottostante compaiono le due variabili in gioco, ovvero portata e prevalenza, e si nota come in base al variare delle due quantità è possibile individuare una classe di pompe che meglio si adatta alle esigenze dell’impianto.

Diagramma scelta pompe portata prevalenza

Il liquido di pompaggio e la scelta del materiale più idoneo

Vediamo ora il terzo elemento da considerare: le caratteristiche del liquido da pompare. Per garantire il corretto utilizzo delle pompe è necessario che l’utilizzatore fornisca al costruttore dettagli approfonditi sull’applicazione specifica e in particolare sul liquido che la pompa dovrà movimentare.
Nel settore chimico-industriale capita spesso di dover movimentare fluidi corrosivi o pericolosi: in tal caso sarà opportuno prestare attenzione alle scelta di ogni elemento dell’impianto, in primis le pompe. La scelta di una pompa per liquidi chimicamente aggressivi comporta un attento esame di molteplici dati per offrire il prodotto più adatto alle esigenze del sistema di movimentazione. Un certo margine di sicurezza ed eventuali perdite di carico sono da mettere in conto, senza però ricorrere a inutili sovra-dimensionamenti: solo così si possono evitare prestazioni insoddisfacenti, guasti imprevisti o ingiustificati aumenti dei costi di acquisto e di gestione. Le tipologie di fluidi possono essere diverse a seconda del settore di applicazione:
Acidi o alcali (acidi per batterie, processi chimici, ecc…);
Acque reflue, precipitati e fanghi;
Liquidi chimici puliti e non;
Liquidi da bagni galvanici esausti;
Liquidi di conceria, tintoria, di cartiera e dell’industria tessile;
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. Ad esempio una pompa può essere realizzata in materiale termoplastico, costruita in PP, PVDF per movimentare liquidi e soluzione corrosive anche calde (da –20°C a +110°C) ed in PE HD quando si necessita di una resistenza all’abrasione (vedi tabella seguente).

Tipologia di materiale delle pompe

Caratteristiche di impiego delle pompe

    Pompe in 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
    Pompe in 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
    Pompe in PE-HD (Polietilene alta densità)
    Resistenza chimica analoga al polipropilene. Apprezzato per la sua resistenza all’abrasione. Temperatura massima di esercizio: 60°C
    Pompe in 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
    Pompe in FPM (Fluoroelastomero)
    Presenta un’alta stabilità termica, una bassa deformazione permanente ed un’elevata resistenza chimica per acidi, solventi, lubrificanti o carburanti.
    Pompe in 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.
    Pompe in 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.
    Pompe in 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.
    Pompe in 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.

In conclusione appare chiaro come la scelta del sistema di pompaggio dipenda da numerose variabili, non solo legate alle caratteristiche “dimensionali” della pompa stessa (portata e prevalenza) ma anche dall’impianto (tipo di fluido, perdite di carico, diametro delle tubazioni, ecc…). Solo una valutazione integrata di tutti questi aspetti consentirà la scelta ottimale, evitando il rischio di sovradimensionamenti o di costi aggiuntivi.