Pompe centrifughe: tipologie e applicazioni

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). Sono utilizzate nei settori più diversi, in un vastissimo campo di applicazioni industriali e civili per le loro caratteristiche:

• sono di semplice costruzione e possono essere impiegati vari materiali che le rendono resistenti ad acidi e liquidi corrosivi (PP, PVDF, PE HD);
• erogano una portata costante e possono lavorare ad alte velocità di rotazione, riducendo così le dimensioni richieste per una data capacità;
• possono trasportare liquidi contenenti solidi sospesi;
• presentano una efficienza massima solo in un limitato campo della curva caratteristica;
• possono lavorare senza danni anche con la valvola di mandata chiusa;

non sono tuttavia indicate per il trasporto di liquidi molto viscosi.

Ogni settore di impiego richiede caratteristiche specifiche che devono essere soddisfatte a cominciare da un corretto dimensionamento del gruppo pompa-azionamento. Per rispondere a queste esigenze, le pompe centrifughe si trovano accoppiate direttamente al gruppo motore, in configurazione orizzontale, oppure possono essere collegate tramite un albero di trasmissione verticale.

La gamma di pompe presente sul mercato comprende tipologie diverse, come le pompe a trascinamento magnetico, utilizzate soprattutto nel trattamento delle acque reflue o fanghi, e le pompe ad eccentrico in plastica.

L’impiego delle pompe centrifughe (sia con asse verticale che orizzontale) trova vaste applicazioni nel mondo dell’industria, come pompe per serbatoi e pompe per cisterne, ma più nello specifico nel settore chimico (industria di processo, petrolchimica e trattamento fluidi industriali), farmaceutico, ma anche in campo agricolo, per il trattamento della acque in generale e nel settore alimentare.

Pompe centrifughe nell’industria chimica, petrolchimica e farmaceutica

Nell’industria chimica di processo, petrolchimica e farmaceutica le pompe orizzontali sono diffuse grazie alla loro versatilità e semplicità di utilizzo.

La scelta di materiali altamente resistenti alla corrosione e con interessanti proprietà meccaniche, come il polietilene (PE), il polipropilene (PP) e il fluoruro di polivinile (PVDF), permette l’impiego delle pompe centrifughe nei settori dove sono richieste alte prestazioni e al tempo stesso affidabilità e sicurezza.

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). A tal proposito basti pensare alla movimentazione di acidi e liquidi corrosivi che possono avvenire nei processi chimici, soprattutto in campo petrolchimico, ma anche all’industria elettronica e automotive, ovvero per circuiti stampati, trattamento superfici e bagni galvanici.

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. Naturalmente in questi casi il sistema di pompaggio deve essere in grado di gestire i fluidi di impianto in totale sicurezza.

Anche nell’industria dei semicontuttori i sistemi di pompaggio devono spesso movimentare sostanze pericolose e negli impianti sono spesso implementate pompe per la circolazione di acidi, pompe per apparecchiature ultrasoniche e pompe per il trattamento acque di scarico.

Nel settore chimico il pompaggio di fluidi altamente corrosivi è molto frequente, basti pensare alle pompe per soda caustica, per detergenti, per coagulanti e per oli e grassi in generale.

In particolare la soda caustica, detta anche idrossido di sodio, è tra le sostanze maggiormente corrosive utilizzate nelle industrie tessili, chimiche e metallurgiche. Fluidi meno aggressivi, ma comunque abrasivi si trovano nell’industria della carta, dove gli impianti utilizzano pompe per collanti e pompe per adesivi per cartiere.

La necessità di movimentare fluidi molto diversi ed eterogenei è esigenza comune nel settore farmaceutico e cosmetico, realtà molto dinamiche ed in forte evoluzione. A tal proposito si impiegano infatti pompe per intermedi medicinali o pompe per intermedi cosmetici.

Pompe centrifughe per il trattamento acque reflue e depurazione

L’importanza delle pompe centrifughe è rilevante non solo in ambito produttivo, ma anche nel trattamento delle acque e nella depurazione, fase cruciale per ridurre l’impatto ambientale di un processo industriale: negli impianti sono infatti diffuse pompe per acque ionizzate, pompe per idrocolture in generale o pompe per il controllo del Ph delle acque reflue.

L’importanza di ridurre le sostanze nocive riguarda anche settori particolarmente importanti nel nostro paese: basti pensare ad esempio ad uno dei settori industriali più inquinanti, il tessile: in questo ambito le pompe centrifughe possono essere impiegate per il trattamento delle acque di scarico contenenti residui nocivi derivanti dalla lavorazione (coloranti, tensioattivi, ecc…).

L’utilizzo di pompe centrifughe può essere utile anche nel trattamento delle acque reflue civili, per esempio nelle così dette “stazioni di sollevamento per acque reflue”, ovvero sistemi che permettono di sollevare e trasferire reflui verso stazioni poste a quote superiori (sistemi fognari, sistemi di depurazione).

Le stazioni di sollevamento, a seconda delle esigenze, possono essere equipaggiate con diverse tipologie di pompe caratterizzate da prevalenze, portate e pressioni d’esercizio diverse.

L’uso di sistemi di pompaggio è indispensabile negli impianti principalmente impiegati per trattamento delle acque reflue e per l’essiccazione dei fanghi.

Pompe centrifughe con portata e prevalenza scelte a seconda di ogni esigenza e dimensionate su ogni singolo impianto vengono impiegate, per esempio, in uno dei processi di questo settore, l’estrazione ed il trattamento del latte di calce, una sospensione di particelle di idrossido di calcio in acqua molto utile e ampiamente utilizzata in diversi processi chimici.

Pompe centrifughe in agricoltura, nell’industria alimentare e movimentazione delle acque

Nel settore agricolo e di movimentazione acque, le pompe centrifughe possono essere impiegate sia con asse orizzontale che verticale (impianti di estrazione tramite pompe di acqua di mare o acqua dolce); in genere il limite delle pompe centrifughe orizzontali è la profondità massima d’aspirazione.

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. Tali perdite sono di fatto inevitabili e definiscono il così detto rendimento idraulico, ovvero il rapporto fra la prevalenza effettiva e quella teorica:

Le pompe centrifughe verticali possono essere una soluzione a questo limite, perché l’intero gruppo pompa può essere calato nella vasca o pozzo da cui estrarre l’acqua, riducendo o addirittura annullando l’altezza d’aspirazione.

Il gruppo motore rimane in superficie e può essere accoppiato attraverso un albero di trasmissione oppure, come avviene più comunemente con le pompe sommergibili o sommerse, viene realizzato un unico gruppo pompa-motore, perfettamente impermeabile all’acqua.

In generale le pompe centrifughe verticali sono indicate soprattutto quando si deve estrarre l’acqua dal sottosuolo, come ad esempio nel caso delle falde o dei pozzi; per la loro elevata efficienza e per lo spazio ridotto che occupano, le pompe ad asse verticale sono la tecnologia migliore per questo tipo di installazioni.

Tali esigenze di manifestano anche in campo alimentare, dove si impiegano pompe centrifughe per serbatoi di acqua potabile o fluidi alimentari.

Nel settore agricolo la funzione del sistema di pompaggio è principalmente di estrarre acqua dal sottosuolo (anche a grandi profondità) per l’irrigazione, ma possono essere impiegate anche per movimentare altre sostanze, come le pompe per fertilizzanti, le pompe per pesticidi o per diserbanti.