Pompe a girante - Trasporto efficiente di fluidi viscosi e contenenti solidi

Il punto di partenza tecnico è l\'architettura della girante in elastomeri, dove l\'EPDM è progettato per temperature fino a 95 °C (130 °C per brevi periodi) e l\'NBR fino a circa 80 °C. Durante la pulizia (Cleaning in Place), il calore provoca l’ammorbidimento del materiale e la perdita della forza di ritorno delle pale. La conseguenza è una diminuzione dell’efficienza della pompa volumetrica o l’incollaggio della girante al corpo pompa; gli ingegneri di progetto HARTON convalidano quindi sempre i cicli di pulizia per garantire la durata della girante in elastomero.

Un eccentrico dell\'alloggiamento deforma le pale flessibili della girante durante la rotazione, aumentando così il volume della camera (aspirazione) e riducendolo (espulsione). L\'elevato numero di camere genera un flusso quasi continuo. Il risultato è un trasporto delicato del prodotto, essenziale per il trasporto di vino e succhi di frutta al fine di evitare l’ossidazione e la formazione di schiuma.

Il funzionamento senza fluido per più di 30-60 secondi provoca, a causa dell’attrito delle pale contro l’alloggiamento, un elevato sviluppo di calore che può bruciare l’elastomero o farlo fondere con la parete dell’alloggiamento. La conseguenza è un danno meccanico totale alla girante; HARTON integra quindi spesso una protezione elettronica contro il funzionamento a secco nel sistema di controllo, al fine di garantire la sicurezza del processo.

Le pompe a girante autoaspiranti a secco possono aspirare fluidi da una profondità massima di circa 4,5 m. In presenza di fluidi viscosi (ad es. sciroppo), a causa dell’elevata resistenza, le pale non ritornano abbastanza rapidamente nella loro posizione iniziale, causando un distacco del flusso. La velocità viene quindi regolata tramite convertitori di frequenza; in presenza di fluidi viscosi sono prescritte velocità inferiori a 600 giri/min.

La struttura si basa su un alloggiamento in acciaio inossidabile elettrolucidato (1.4404) ed elastomeri conformi alle norme FDA. La certificazione igienica garantisce l’assenza di spazi morti in cui possa svilupparsi la proliferazione microbica, che altrimenti comporterebbe il rischio di contaminazione del lotto. HARTON garantisce una rugosità superficiale di Ra ＜ 0,8 µm e fornisce raccordi come il raccordo a vite per tubi del latte per facilitare lo smontaggio.

La flessibilità delle pale consente il trasporto di solidi morbidi senza danneggiarli: la girante si deforma aggirando l’ostacolo. Ciò garantisce un’elevata integrità del prodotto; la dimensione massima dei granuli viene presa in considerazione in fase di progettazione, affinché la portata rimanga stabile anche durante il trasporto del mosto in funzionamento continuo.

Il convertitore di frequenza adatta con precisione la portata volumetrica alla cadenza di riempimento e consente una regolazione lineare della portata, preservando al contempo la tenuta dell\'albero. Le rampe di avvio e di arresto graduali garantiscono un processo di riempimento preciso e riducono al minimo i colpi d\'ariete nell\'impianto.

Poiché i guasti alle pompe durante il periodo del raccolto comportano perdite ingenti, l’analisi MTBF si basa sul controllo dell’usura delle pale. Una pressione di mandata in calo segnala l’usura del bordo della girante, consentendo così di pianificare la sostituzione prima che si verifichi un guasto totale. HARTON documenta le durate di vita in funzione del fluido trattato per ottimizzare la manutenzione.

Soprattutto in presenza di residui zuccherini nell\'alloggiamento, HARTON verifica la potenza di aspirazione dopo i periodi di inattività, poiché le pale incollate potrebbero rompersi all\'avvio, causando il guasto del gruppo motopompa. Si raccomanda di effettuare un ciclo di lavaggio oppure di utilizzare giranti in silicone con proprietà antiaderenti.

È fondamentale la compatibilità chimica e termica della girante (ad es. Viton per fluidi grassi), nonché la scelta tra rotazione in senso orario e antiorario per garantire la massima flessibilità durante il trasferimento del fluido. Una scelta errata comporta la distruzione della girante; HARTON redige pertanto un capitolato d’oneri dettagliato per ogni singolo caso d’applicazione.

Gli acciai inossidabili austenitici (1.4404) formano uno spesso strato di passivazione contro gli agenti corrosivi. Impediscono la corrosione puntiforme e quella superficiale, che in leghe di qualità inferiore indebolirebbero lo spessore delle pareti. HARTON convalida i certificati dei materiali secondo la norma EN 10204 3.1, al fine di garantire una protezione duratura contro le perdite in presenza di acidi organici e soluzioni detergenti aggressive.

La gomma fluorurata (Viton) presenta un’elevata resistenza agli idrocarburi. Gli elastomeri standard si gonfiano rapidamente nei solventi, il che aumenta la coppia e provoca la rottura delle pale - in casi estremi fino al blocco del gruppo. Per la pompa a ruote in gomma per applicazioni chimiche vengono quindi utilizzate esclusivamente mescole altamente resistenti, al fine di mantenere stabile il tempo medio tra i guasti (MTBF) anche in condizioni aggressive.

Il processo di spostamento continuo della pompa a girante flessibile impedisce i picchi di pressione che potrebbero causare l’affaticamento dei giunti saldati nei tubi in plastica fragili (ad es. PVC-U, PP). Il risultato è una significativa riduzione delle rotture dei tubi e delle perdite; rispetto alle pompe oscillanti, la tecnologia a girante garantisce un flusso regolare e silenzioso.

I misuratori di portata e gli attuatori vengono integrati tramite interfacce quali 4-20 mA o Profinet. Ciò consente un controllo esatto della velocità della pompa in funzione del livello di riempimento del serbatoio di destinazione e, di conseguenza, una precisione nella formulazione della ricetta senza rischio di traboccamento. A tal fine, HARTON fornisce sistemi di pulizia modulari con collegamento PLC per il monitoraggio remoto.

In caso di guasto, ad esempio in caso di funzionamento a secco, si genera calore da attrito tra la pala e l’alloggiamento. Il monitoraggio della temperatura rileva tale aumento prima che venga raggiunta la temperatura di accensione del fluido, garantendo così una protezione proattiva contro le esplosioni. HARTON convalida i valori limite corrispondenti nel sistema di controllo, al fine di escludere con certezza i danni causati dal funzionamento a secco e i conseguenti rischi di incendio.

L\'inversione del senso di rotazione tramite il convertitore di frequenza consente il riempimento e il successivo svuotamento dei tubi flessibili con la stessa pompa autoadescante. Ciò permette di risparmiare tempo ed evita la presenza di residui di fluido nella tubazione; a tal fine, HARTON fornisce stazioni mobili dotate di selettore integrato per la rotazione in senso antiorario.

Grazie alla struttura di facile manutenzione, dotata di un coperchio frontale facilmente rimovibile, la sostituzione può spesso avvenire direttamente nell\'impianto senza dover smontare le tubazioni. Ciò riduce notevolmente i tempi di fermo (MTTR) e abbassa i costi di esercizio in caso di funzionamento continuo. È indispensabile rispettare le norme vigenti in materia di prevenzione degli infortuni.

Fattori determinanti sono la durezza Shore dell’elastomero e la resistenza della guarnizione dell’albero alle particelle. In presenza di fluidi abrasivi si opta per il neoprene ad alta resistenza; una scelta errata comporta una rapida abrasione dei bordi delle pale e la perdita dell’autoaspirazione. A tal fine, HARTON elabora una matrice di usura specifica per l’acquisto delle pompe.

Poiché i depositi di sale nella zona delle estremità delle pale possono causare la rottura dell\'elastomero all\'avvio, HARTON verifica in modo mirato le prestazioni di aspirazione dopo i periodi di fermo. In caso di rischio, si raccomanda la manutenzione preventiva, compresi dispositivi di lavaggio automatizzati per neutralizzare la formazione di cristalli.

Il rapporto tra la portata geometrica e la portata effettiva in contropressione indica il grado di usura interna e l’influenza della viscosità sui dati prestazionali. Da ciò è possibile correggere i parametri di velocità del sistema di controllo; HARTON fornisce le relative tabelle delle curve caratteristiche per garantire un dosaggio preciso anche in caso di usura della girante.

Nel dosaggio dei polimeri nei processi di depurazione, il comportamento del flusso all’interno del corpo della girante è caratterizzato da gradienti di pressione locali ridotti, il che preserva le lunghe catene molecolari degli agenti flocculanti. Ciò impedisce la «frammentazione» meccanica degli agenti flocculanti e garantisce una sedimentazione ottimale nel bacino di chiarificazione; a differenza delle pompe centrifughe, l’efficacia chimica degli agenti flocculanti viene preservata.

Il contenuto di solidi e la dimensione delle particelle presenti nei fanghi determinano il dimensionamento; la pompa deve disporre di riserve sufficienti per far fronte a improvvisi aumenti di viscosità. L\'elevata capacità di passaggio dei solidi delle camere consente il trasporto anche di inclusioni fibrose. In caso contrario, gli intasamenti causerebbero costosi fermi macchina; HARTON convalida le dimensioni di passaggio per un funzionamento senza problemi.

In caso di emergenze, come ad esempio il traboccamento di una vasca, la pompa montata su un carrello mobile può essere rapidamente posizionata in diversi punti di intervento. La pompa autoadescante si avvia senza bisogno di riempire preventivamente la tubazione di aspirazione, il che consente tempi di reazione estremamente brevi; HARTON fornisce spesso queste unità con un convertitore di frequenza integrato.

Le acque reflue provenienti dai processi di pulizia raggiungono spesso temperature superiori a 65 °C. La resistenza termica dell’EPDM deve essere ulteriormente verificata in relazione all’esposizione chimica causata dai detergenti, poiché gli elastomeri invecchiano più rapidamente a caldo (depolimerizzazione) e, in caso contrario, si rompono prematuramente. A tal fine, HARTON utilizza mescole con una maggiore stabilità termica.

I pressostati elettronici rilevano immediatamente eventuali ostruzioni nella tubazione di mandata e disinnescano il motore prima che venga raggiunta la pressione di scoppio della tubazione. Ciò protegge l\'ambiente da fuoriuscite incontrollate di acque reflue; una valvola di bypass integrata funge da ridondanza meccanica.

La sabbia minerale ha un effetto abrasivo sulla custodia in acciaio inossidabile. Processi come la kolsterizzazione aumentano notevolmente la durezza superficiale senza compromettere la resistenza alla corrosione. Ciò garantisce una forza di aspirazione elevata e duratura e massimizza la durata della ruota in elastomero anche in presenza di fluidi contenenti sabbia.

I biofilm possono far “incollare” la girante al corpo pompa; un avviamento senza prelavaggio comporta spesso la rottura delle punte delle pale e un’immediata perdita di potenza. Si raccomanda una manutenzione preventiva con intervalli di lavaggio regolari per evitare la formazione di depositi biologici.

È fondamentale che la girante sia resistente agli oli e ai grassi; per questo motivo è indispensabile utilizzare NBR o Viton - l’EPDM è da escludere, poiché a contatto con gli oli minerali si gonfia. Una scelta errata comporta il blocco meccanico della pompa; HARTON redige a tal fine una matrice dettagliata dei materiali.

La manutenzione si basa sul controllo della portata durante il periodo di funzionamento. L’usura progressiva può causare un dosaggio insufficiente degli agenti neutralizzanti e, di conseguenza, il superamento dei valori limite previsti dalla legge. HARTON fornisce kit di manutenzione per la sostituzione rapida delle giranti.

Ad alti regimi, la forza centrifuga agisce sulle pale flessibili, impedendo loro di aderire completamente all’eccentro dell’alloggiamento: la tenuta della camera viene compromessa. La conseguenza è un calo della portata e una maggiore usura; HARTON limita la velocità massima tramite la progettazione per garantire un funzionamento stabile ed efficiente.

L\'aggressività chimica e la maggiore densità del fertilizzante richiedono una pompa progettata per sopportare un carico maggiore sul motore. Le pale flessibili consentono il trasporto senza intasamenti causati dai sali cristallizzati. Un sottodimensionamento provoca il surriscaldamento del motore; HARTON verifica l’assorbimento di potenza per garantire un funzionamento affidabile nelle applicazioni agricole.

I substrati negli impianti di biogas raggiungono spesso temperature comprese tra 45 e 55 °C. La resistenza termica dell\'NBR deve essere verificata per il contatto prolungato con i residui di fermentazione, poiché la stabilità meccanica delle pale diminuisce in presenza di calore prolungato e l\'altezza di sollevamento può ridursi. HARTON verifica la durata in queste condizioni.

Le ruote in elastomero impediscono i colpi d’ariete nel sistema di tubazioni, che causerebbero una distribuzione irregolare del getto, garantendo così una distribuzione uniforme dell’acqua attraverso le barre di spruzzatura. Rispetto alle pompe a pistoni, la pompa autoadescante garantisce un funzionamento silenzioso, che preserva la guarnizione dell’albero e le tubazioni.

Durante lo svuotamento dei serbatoi si verificano spesso fasi d’aria. Il sistema elettronico di protezione contro il funzionamento a secco rileva l’assenza del fluido in base alla temperatura o al consumo di potenza del motore, impedendo così che le pale si fondano con l’eccentrico dell’alloggiamento in caso di improvvisa interruzione dell’aspirazione - ed evitando così costose riparazioni sul campo.

Sono fondamentali una coppia elevata e un numero di giri ridotto, il che richiede un albero di trasmissione rinforzato e una girante in neoprene con elevata forza di ritorno. Un numero di giri troppo elevato provoca cavitazione nel fluido viscoso; HARTON progetta a tal fine un sistema di controllo tramite convertitore di frequenza per un aumento graduale della forza.

I sensori di pressione mantengono costante la portata e compensano automaticamente le perdite di pressione dovute alla lunghezza dei tubi. Ciò consente una concimazione estremamente precisa; le interfacce dedicate al controllo automatico del riempimento comunicano direttamente con il computer di bordo della macchina agricola.

La rotazione in senso antiorario consente di pompare i residui dai tubi flessibili nel serbatoio, svuotando così il sistema quasi completamente. Ciò riduce gli odori sgradevoli e l’inquinamento; HARTON produce questi gruppi su carrelli mobili in acciaio inossidabile per l’impiego in condizioni esterne difficili.

Milioni di cicli di flessione causano l\'affaticamento del materiale delle pale. Una sostituzione tempestiva previene una rottura improvvisa nella stagione successiva e ripristina la piena autoaspirazione. In caso di mancata manutenzione, si rischia un’interruzione dell’aspirazione all’inizio della stagione; HARTON fornisce kit di manutenzione già assemblati.

HARTON verifica che la girante possa ancora ruotare liberamente dopo un periodo di inattività prolungato, poiché i residui di fermentazione seccati possono bloccare le pale e causare danni al motore dovuti a sovraccarico. Si raccomanda un risciacquo accurato con acqua prima di ogni periodo di inattività prolungato.

Fondamentale è la resistenza chimica della girante in elastomero agli oli vegetali: in questo caso si utilizzano Viton o NBR speciale per impedire l’ammorbidimento della girante. Ciò garantisce un aumento stabile della pressione durante il trasferimento; HARTON convalida i materiali per garantire la massima durata.