I nuovi design migliorano l'efficienza delle pompe dosatrici

Le dimensioni contano quando si tratta di infrastrutture di pompaggio. Le pompe più grandi sono più potenti di quelle più piccole, ma sono anche più costose. L'ingombro di una pompa comporta costi aggiuntivi per l'officina o per la piattaforma offshore.

Che si tratti di una raffineria, di un impianto chimico o di una centrale elettrica, l'ingombro e la progettazione ergonomica delle infrastrutture di pompaggio svolgono un ruolo chiave nell'efficienza dell'impianto. Quando si tratta di pompe dosatrici, la ricerca per realizzare pompe più piccole e leggere che non compromettessero le prestazioni è stata precedentemente limitata dalle dimensioni del diaframma, che determina la dimensione della testata liquida e dall'acciaio inossidabile che circonda la testa della pompa.

Oggi, i nuovi miglioramenti apportati ai design del diaframma in politetrafluoroetilene (PTFE) stanno producendo pompe dosatrici più piccole, più leggere e meno costose che offrono una maggiore efficienza senza compromettere le prestazioni.

Le pompe dosatrici sono dispositivi di dosaggio chimico volumetrico che erogano volumi misurati di sostanze chimiche. Negli impianti chimici o petrolchimici, le pompe dosatrici vengono utilizzate per dosare volumi specifici di sostanze chimiche (a determinate temperature e pressioni specifiche) per realizzare prodotti. Negli ambienti offshore, le pompe dosatrici forniscono sostanze chimiche che garantiscono il flusso che impediscono la formazione di idrati e garantiscono il flusso regolare del petrolio attraverso lunghi collegamenti sottomarini.

Nelle applicazioni midstream, le pompe dosatrici dosano sostanze chimiche che disidratano il gas o trattano il greggio pesante per facilitarne lo spostamento attraverso le condutture. Nelle centrali elettriche o nelle raffinerie, le pompe dosatrici iniettano inibitori della corrosione e sostanze chimiche anticalcare per proteggere le infrastrutture di pompaggio e tubazioni.

Per ciascuna di queste applicazioni, la precisione della pompa dosatrice è fondamentale, poiché un'iniezione eccessiva di sostanze chimiche per il trattamento in una parte del processo può comportare costi aggiuntivi per eliminare tali sostanze chimiche più avanti nel processo.

Le sostanze chimiche entrano nella camera bagnata della pompa quando il motore aziona un pistone per creare un vuoto che aspira le sostanze chimiche dai serbatoi esterni nell'unità di alimentazione. Le corse alternate del pistone creano una pressione che chiude la valvola di ingresso, apre la valvola di uscita e spinge i liquidi verso il processo. All'interno dell'unità di alimentazione è presente una membrana che funge da barriera tra il pistone e il fluido di processo (vedere Figura 1).

Il movimento di pompaggio del pistone viene applicato al fluido idraulico, che fa sì che il diaframma si fletta avanti e indietro mentre il pistone si muove alternativamente. Il movimento del pistone, chiamato deflessione, flette il diaframma tra le posizioni concava e convessa. La periferia del diaframma è bloccata e non si muove durante la deflessione. Maggiore è la deflessione del diaframma, maggiore è la portata.

Per i processi che richiedono portate elevate, i produttori di pompe hanno sempre dovuto costruire diaframmi di grandi dimensioni, con parti liquide di grandi dimensioni e ampie aree dell'alloggiamento, per fornire il volume e la pressione richiesti. Come previsto, ciò si traduce in pompe grandi e pesanti. Le pompe dosatrici devono essere in grado di erogare un'ampia gamma di sostanze chimiche aggressive e corrosive a diverse concentrazioni e livelli di temperatura. Per soddisfare questa diversità, tutte le parti a contatto con il fluido delle unità liquide delle pompe dovrebbero essere dotate di materiali compatibili con tali sostanze chimiche.

La pompa dovrebbe essere dotata di un diaframma, metallico o plastico, il cui materiale gioca un ruolo chiave nel costo e nel peso dell'attrezzatura.

I diaframmi in PTFE esistono da molto tempo. La sfida è stata l’uso di questo materiale flessibile ad alte pressioni. A causa della natura scivolosa del PTFE, è sempre stato difficile serrare il diaframma in modo sufficientemente stretto da resistere all'elevata spinta del pistone richiesta per l'iniezione ad alta pressione, ma non troppo stretto, per evitare densificazione, deformazione e persino rottura.

A differenza del PTFE, i diaframmi metallici possono rompersi nella zona periferica di bloccaggio se deflessi in modo significativo. Per soddisfare i requisiti di flusso elevato della pompa e conciliarlo con una piccola deflessione della membrana metallica, l'unica soluzione è aumentare il diametro della membrana. Ciò si traduce in una testata liquida dal diametro molto maggiore quando si utilizza una membrana metallica rispetto a una membrana in PTFE. Ulteriori compromessi associati ai design metallici includono le dimensioni e il peso della membrana, della testata liquida e dell'acciaio inossidabile che circonda la testa della pompa. Questi materiali sono costosi, il che aumenta il costo di ciascuna pompa e comporta effetti a catena sui costi complessivi in ​​officina o sulla piattaforma offshore.