Esistono innumerevoli tipi di pompe che svolgono funzioni specifiche, tra cui una meno conosciuta, ma molto utile ed efficiente, è la pompa volumetrica. Questa pompa è la più utilizzata in tutti i settori industriali, dalle industrie del petrolio e del gas, alle aziende farmaceutiche e alle industrie alimentari. Una cosa è certa: la comprensione di una pompa volumetrica, del suo funzionamento e dei suoi vantaggi può aiutare a rispondere al problema fondamentale di quale sia la pompa più adatta al luogo di applicazione. Questo blog post si concentra sui principi di funzionamento delle pompe volumetriche e sulle loro applicazioni in vari settori.
Che cos'è la pompa volumetrica
Una pompa volumetrica è una pompa che utilizza un processo in cui un volume definito di fluido viene catturato e spostato utilizzando una fonte di energia, e questo fluido viene poi spinto attraverso un tubo di scarico. In genere, le pompe centrifughe aspirano i fluidi, e da qui l'elevata velocità di rotazione, mentre le pompe volumetriche sono in grado di fornire un volume costante di fluido indipendentemente dalla pressione contraria. Questo le rende adatte per applicazioni ad alta pressione o per il pompaggio di fluidi densi e ad alta viscosità.
Le pompe volumetriche sono classificate in due tipi di pompe, che comprendono le pompe rotative e le pompe alternative. Questi tipi impiegano metodi diversi per ottenere un prodotto finale inalterato, con una portata costante.
Come funziona una pompa a spostamento positivo?
Una pompa volumetrica è definita come una macchina che sposta volumi di liquido dalla porta di ingresso a quella di uscita della pompa. In pratica, significa che il fluido viene aspirato nella pompa attraverso la creazione di cavità, e questa azione è chiamata ritenzione del fluido. Attualmente, la pressione media di aspirazione dell'acqua alla camera comporta il pizzicamento interno dei liquidi.
Nelle pompe rotative, tali strutture vengono fatte girare da ingranaggi che muovono una struttura geometrica per afferrare l'acqua in movimento. Tali elementi ruotano rapidamente, mantenendo così un flusso costante di liquido. Le pompe alternative, invece, funzionano grazie a un pistone o a una membrana che consente di spostare il fluido con un movimento oscillatorio.
Processo di lavoro
Il processo può essere interpretato come segue:
- Assunzione: La pompa genera un'aspirazione all'interno della cavità e quindi il liquido entra.
- Intrappolare il fluido: Una volta entrato, il fluido in movimento viene intrappolato all'interno della camera da ulteriori parti mobili o dal funzionamento del pistone sopra descritto.
- Spostamento: Il fluido intrappolato viene quindi spinto dalla pompa verso l'esterno attraverso il tubo di scarico, riducendo il volume della camera che contiene il fluido.
Questo processo ciclico o continuo rende le pompe volumetriche ideali per le situazioni in cui è necessario erogare un volume controllato di fluido entro un tempo specifico.
Tipi di pompe volumetriche
Al giorno d'oggi esistono diversi tipi di pompe volumetriche, tra cui:
Pompe a ingranaggi
Le forme quasi parallele tagliano un percorso attraverso le ghiandole di pompaggio e comprendono una serie di sporgenze simili a perni o trappole per il fluido che catturano il liquido tra le posizioni opposte dei denti. Le pompe di questo tipo sono spesso impiegate quando è richiesta un'elevata precisione nella quantità di fluido erogato, ad esempio nei sistemi per la circolazione degli oli.
Pompe a lobi
Le pompe a lobi a flusso assiale sono costituite da 2 rotori lobati che operano in uno spazio molto ridotto per gestire il trasferimento del fluido. I rotori si limitano a trasferire il fluido dall'ingresso all'uscita con un contatto minimo o nullo; queste pompe sono utilizzate anche in applicazioni sanitarie come la lavorazione di alimenti e bevande.
Pompe a membrana
Utilizzano un diaframma flessibile per creare un vuoto e una pressione alternati per spostare un fluido. Sono ampiamente utilizzati nei processi chimici e nel trattamento delle acque reflue, in quanto sono in grado di pompare fluidi corrosivi.
Pompe peristaltiche
In questo tipo di pompa, un tubo flessibile viene stretto da rulli o pattini per spingere un fluido al suo interno. Questa pompa è particolarmente vantaggiosa nell'uso medico, poiché impedisce la contaminazione del fluido, che entra in contatto solo con il tubo.
Pompe a pistoni
In questi tipi di pompe, il pistone viene utilizzato come elemento per spostare una quantità di fluido da una posizione all'altra andando avanti e indietro all'interno di un cilindro. Le pompe a pistoni sono note per la loro capacità di generare pressioni elevate e per questo possono essere utilizzate nei sistemi idraulici con mezzi porosi.
Vantaggi delle pompe volumetriche
Le pompe volumetriche presentano una serie di vantaggi che ne giustificano l'impiego nella maggior parte dei settori. In particolare, alcuni di questi vantaggi sono:
- Portata costante: Uno dei principali aspetti positivi delle pompe volumetriche è che possono mantenere una portata costante in un intervallo di pressione di mandata. Questa capacità è preziosa in molti processi, tra cui l'erogazione o il dosaggio di alcuni fluidi.
- In grado di resistere a pressioni elevate: L'unico inconveniente delle pompe volumetriche è la generazione di pressione che può superare i 4000 psi, motivo per cui vengono utilizzate per applicazioni che prevedono la spinta di fluidi su lunghe distanze o con pressioni considerevoli.
- Manipolazione di fluidi viscosi: A differenza delle pompe centrifughe, che sono inefficienti nel movimentare fluidi densi o viscosi, le pompe volumetriche sono progettate per pompare in modo efficiente liquidi altamente viscosi o densi. Questo le rende adatte al pompaggio di oli, sciroppi, fanghi e altre applicazioni.
- Autoadescamento: La maggior parte delle pompe volumetriche si autoadescano e quindi si può iniziare a pompare senza adescare manualmente la pompa. Questa caratteristica è essenziale nei settori in cui è richiesta affidabilità e praticità di funzionamento della pompa.
- Efficienza energetica: Queste pompe tendono inoltre ad essere più efficienti rispetto alle pompe centrifughe quando vengono azionate con fluidi ad alta viscosità o sistemi ad alta pressione, da cui deriva l'elevata efficienza. Il potenziale di risparmio economico a lungo termine è dato dal minor consumo di energia per il funzionamento delle pompe.
Uso di pompe volumetriche
La natura stessa delle pompe volumetriche ne consente l'applicazione in molte attività industriali, per cui il loro uso è ripetuto in molti settori. Alcuni dei luoghi di utilizzo sono i seguenti:
- Petrolio e gas: Le pompe volumetriche sono utilizzate per il trasferimento di petrolio greggio, lubrificanti, oli e altri prodotti petroliferi o fluidi densi o ad alta pressione, come avviene comunemente nelle operazioni di estrazione del petrolio e del gas.
- Cibo e bevande: Anche nell'industria alimentare e delle bevande che richiede condizioni sanitarie per il pompaggio di materiali viscosi come salse, sciroppi e prodotti caseari. Per il pompaggio di rivestimenti sanitari si utilizzano pompe a lobi.
- Prodotti farmaceutici: Le pompe volumetriche sono strumenti eccellenti nella produzione farmaceutica per dosare e distribuire liquidi sensibili o sterili senza consentire la contaminazione durante il processo.
- Trattamento chimico: Le pompe a membrana e a pistone sono i tipi di pompe più utilizzati negli impianti che movimentano liquidi aggressivi o corrosivi.
- Trattamento delle acque reflue: Tra le varie categorie di pompe volumetriche, le pompe a membrana hanno fatto un notevole passo avanti nella gestione delle acque reflue, pompando rapidamente adesivi e fanghi densi.
Applicazioni comuni delle pompe volumetriche e delle pompe centrifughe
Potreste anche pensare: "Che bisogno c'è di questa pompa volumetrica se c'è una pompa centrifuga?". La risposta si basa semplicemente sulle caratteristiche dell'applicazione. Ecco alcuni punti salienti da notare:
- Consistenza della portata: Le pompe volumetriche sono praticamente tutte a pressione nel cilindro e producono un flusso quasi costante, quindi indipendentemente da eventuali variazioni di pressione la portata rimane invariata, mentre le pompe centrifughe ruotano in funzione della pressione del sistema.
- Pressione: Le pompe volumetriche sono preferibili quando il sistema funziona ad alta pressione, mentre le pompe centrifughe hanno perdite di efficienza crescenti con l'aumentare della pressione.
- Viscosità del fluido: Le pompe volumetriche trovano il loro impiego migliore nel pompaggio di liquidi densi, poiché le pompe centrifughe sono inefficienti quando pompano fluidi molto viscosi.
Conclusioni
Molti sistemi si affidano alle pompe volumetriche perché garantiscono una portata costante a vari livelli di pressione e consentono di pompare liquidi ad alta viscosità. In qualsiasi progetto che richieda la movimentazione di oli, prodotti chimici, alimenti o persino acque reflue, è molto probabile che si trovi una pompa volumetrica adatta al lavoro. Conoscere il funzionamento delle pompe, i diversi tipi e i loro molteplici usi vi preparerà a scegliere la pompa migliore per le vostre esigenze.
Quando si sceglie una pompa, bisogna considerare la viscosità del fluido, i requisiti di pressione e le portate. Nella maggior parte delle applicazioni di pompaggio difficili, le pompe volumetriche forniscono soluzioni energetiche adeguate e appropriate, rendendole una necessità negli usi industriali e commerciali.
