Nella progettazione di un impianto è necessario considerare il tipo di fluido con cui la pompa dovrà lavorare per evitare di sceglierne una non adatta al tipo di applicazione; in questo articolo parliamo di quale pompa scegliere per fluidi ad alta viscosità.

Diversi tipi di viscosità: viscosità dinamica e viscosità cinematica

Le caratteristiche del fluido di lavoro di un impianto possono essere molto variabili per composizione, temperatura, purezza e grado di viscosità.
Tra le varie proprietà dei fluidi va considerata con particolare attenzione la viscosità perché impatta pesantemente sulla resistenza e sulle performances delle pompe.

Esistono due tipi di viscosità:
1. Viscosità dinamica: è una misura della resistenza del liquido a fluire quando è applicato uno sforzo tangenziale

2. Viscosità cinematica, è una misura della resistenza a scorrere di una corrente fluida sotto l’influenza della gravità. Questa tendenza dipende sia dalla viscosità dinamica sia dal peso specifico del fluido.

Fluidi viscosi

A seconda che la viscosità rimanga costante oppure no i fluidi si possono dividere in fluidi Newtoniani e fluidi non Newtoniani.

I fluidi non-Newtoniani possono essere divisi in tre categorie:

  1. Plastici: Lo sforzo di taglio deve raggiungere un determinato valore minimo perché il fluido cominci a scorrere. A questa categoria appartengono ad esempio i detriti di fogna.
  2. Pseudoplastici: Diminuiscono la resistenza all’aumentare dello sforzo applicato; la loro viscosità perciò diminuisce. Tra questi fluidi si trovano le argille, il latte e gli impasti di cemento.
  3. Dilatanti: Aumentano la resistenza al crescere dello sforzo.

Effetto della viscosità sulle performance delle pompe

Quando una pompa lavora con un fluido viscoso invece che con acqua, la potenza assorbita aumenta, mentre portata e prevalenza decrescono. Questo fenomeno è legato alla diminuzione di efficienza ed è molto più evidente a basse velocità di rotazione.

Le performance delle pompe dipendono da portata prevalenza, densità del liquido, efficienza volumetrica, efficienza idraulica, e dalla potenza persa per attrito dei componenti in rotazione e per attrito meccanico.

Un aumento della viscosità aumenta l’efficienza volumetrica perché riduce le perdite per trafilamento, ma di contro l’efficienza idraulica diminuisce e aumentano le perdite per attrito. Questo porta ad una riduzione di efficienza di circa il 20% quando la pompa funziona con un fluido con viscosità pari a 90 cSt rispetto al funzionamento con acqua.

Il calo di rendimento non è costante lungo tutta la curva di funzionamento, ma sale quando la portata aumenta rispetto a quella nominale.
Appare evidente l’importanza di scegliere una pompa appositamente studiata per funzionare con liquidi ad alta viscosità. Utilizzando una pompa ad acqua per il pompaggio di fluidi ad alta viscosità, si rischiano una diminuzione di efficienza e guasti dovuti al sovraccarico strutturale dei componenti della pompa, con conseguente danno economico.

la pompa X-Class di ASV Stubbe è particolarmente adatta al pompaggio di fluidi ad alta viscosità grazie al design innovativo della camera che permette di assorbire la maggior parte delle forze dei tubi, ai cuscinetti ad alta resilienza e alle guarnizioni resistenti. Offre ottimi risultati anche con fluidi ad alta densità come l’aspartame.

FONTI:

Articolo: “The effect of viscosity om performance osf a low specific speed centrifugal pump” Rouhollah Torabi and Seyyed Ahmad Nourbakhsh