In questo post vedremo come ricostruire e proteggere le pompe usurate attraverso l’utilizzo di rivestimenti industriali ad alte prestazioni in grado di ripristinare l’efficienza perduta della pompa, spesso lontana dai livelli indicati sulla curva delle prestazioni della pompa fornita dal produttore. Parleremo anche dell’applicazione di rivestimenti interni su nuove pompe o dell’acquisto di una pompa già rivestita, una pratica che sta diventando sempre più comune per stabilire una forte affidabilità sin dall’inizio.

Rendimento & Protezione

Le prestazioni di una normale pompa centrifuga per acqua fredda diminuiscono naturalmente nel tempo - spesso perdendo fino al 10-15% della sua efficienza originale, secondo un rapporto SAVE dell’UE. Lo stesso rapporto ha rivelato che molte pompe perdono il 10% di efficienza dopo solo un anno di servizio!

In aggiunta, se si introducono solidi in un sistema di pompaggio o le temperature e la velocità aumentano, le prestazioni della pompa possono deteriorarsi ancora più rapidamente. Quando il fluido si muove attraverso la sezione idraulica della pompa, l’attrito e l’usura possono essere il principale fattore di perdita di efficienza: sul campo, i membri dello staff di Chesterton hanno notato un calo del 40-50% delle prestazioni di efficienza previste.

Risparmio considerevole

Quando si riconosce che i costi operativi (energia) e la manutenzione (servizio) rappresentano più del 70% del costo totale del ciclo di vita della pompa, si può veramente apprezzare come la protezione della pompa da corrosione, incrostazioni e perdite di tolleranza possa generare un payback considerevole.

Oltre al miglioramento del risparmio energetico e delle prestazioni, la ricostruzione ed il rivestimento dei componenti più datati può darvi il vantaggio di riparare le attrezzature usurate ad un costo nettamente inferiore rispetto alla sostituzione delle sole parti di ricambio o di una sostituzione completa. Evita anche i fermi macchina dovuti ai lunghi tempi di consegna dei produttori di pompe.

I risultati degli studi

Nel 2005, la Monroe County Water Authority (MCWA) di Rochester, New York, ha iniziato uno studio pilota per testare l’impatto della rimozione della corrosione e della tubercolazione da tre pompe orizzontali a doppio supporto e successiva applicazione di un rivestimento protettivo sulle superfici restaurate. Prima di questo, le pompe erano state ricostruite meccanicamente (nuovi anelli di usura, cuscinetti, riequilibrio della girante), ma la prevalenza, la portata e l’efficienza non erano tornati alle specifiche del produttore. I risultati dello studio hanno sorpreso anche i membri più scettici dello staff più: l’efficienza della pompa, grazie ai rivestimenti protettivi, è aumentata dell’8%. Le prestazioni complessive sono tornate in linea con le specifiche del produttore originale.

A seguito di questo studio, MCWA ha ricevuto una sovvenzione statale per condurre ricerche sull’impatto dei rivestimenti epossidici ceramici nell’aumento e nel mantenimento delle caratteristiche critiche delle prestazioni della pompa. Lo studio, che è stato condotto in fasi indipendenti, ha mostrato:

  • La ricostruzione meccanica ha contribuito solo per il 50% all miglioramento delle prestazioni di una pompa (rispetto alla curva delle prestazioni del produttore);
  • La combinazione di sabbiatura e successiva applicazione dei rivestimenti protettivi è stata un fattore importante nel riportare la pompa ai livelli prestazionali previsti;
  • La sola sabbiatura ha contribuito in media ad aumentare l’efficienza del 4,6%. Tuttavia, dopo diversi mesi questo è diminuito;
  • Le pompe che sono state sabbiate e rivestite hanno efficacemente abbinato i vantaggi forniti dalle ricostruzioni meccaniche, mantenendo prestazioni ottimali per un periodo di tempo più lungo rispetto alle pompe che sono state semplicemente ricostruite meccanicamente e sabbiate. Nel tempo queste pompe rinnovate hanno perso meno dell’1% di efficienza, anche dopo diversi anni di servizio.

In che modo la ricostruzione ed il rivestimento migliorano le prestazioni della pompa?

Ricostruzione e sabbiatura

La ricostruzione è di natura meccanica. La sostituzione di anelli di usura danneggiati, cuscinetti e giranti offre significativi vantaggi in termini di prestazioni ed efficienza. Tuttavia, nessuna modifica ha riguardato l’usura e la corrosione nella sezione idraulica della pompa.

La sabbiatura rimuove ruggine e incrostazioni tubercolate dai passaggi idraulici delle pompe - aprendo i passaggi e riducendo le perdite per attrito. È possibile ottenere miglioramenti significativi (fino all’8-10%) adottando questi semplici passaggi.

Sebbene la sostituzione dell’anello di usura e dei cuscinetti riducano l’attrito sull’albero, l’opportunità più grande (e quella che può raccogliere i frutti per anni successivi) è rappresentata dal ridurre l’attrito sul lato bagnato della pompa (sezione idraulica) applicando un rinforzo in ceramica epossidica. L’esperienza sul campo ha portato a guadagni uguali e, in molti casi, superiori ai guadagni determinati dalla sola sostituzione meccanica.

Applicazione dei rivestimenti protettivi

I rivestimenti aumentano l’affidabilità riducendo l’impatto della corrosione e dell’usura:

  • Il rivestimento a base polimerica fornisce sia protezione anticorrosiva che riduzione della rugosità superficiale del metallo base utilizzato nella sezione idraulica, altrimenti non rivestito.
  • Se si sceglie un sistema di rinforzo ceramico, utilizzato nei rivestimenti, si migliora la resistenza complessiva all’usura dei componenti mantenendo le tolleranze più a lungo e riducendo l’usura.

Questi rivestimenti sono tipicamente in pasta per la ricostruzione ed in forma liquida per la protezione, consentendo di rigenerare e rivestire le pompe usurate o le nuove pompe anche con difetti di fusione significativi. Bloccando efficacemente il ciclo di corrosione/erosione, i rivestimenti possono preservare e proteggere la corrosione da bagnato (vedere Figura 1).

I rivestimenti migliorano l’uso di energia riducendo le perdite per attrito associate a incrostazioni e tubercolosi:

  • Il rivestimento polimerico applicato ridurrà significativamente la ruvidità della superficie che influisce direttamente sulla quantità di energia trasferita al fluido dalla girante;
  • La Surface Energy del rivestimento è significativamente inferiore ridpetto a quella del metallo base, rendendo la superficie idrofobica (repellente all’acqua) e riducendo l’attrito lungo i passaggi idraulici della pompa e della girante.
Figura 1: Impatto della corrosione / erosione rispetto ai rivestimenti protettivi

Scelta del rivestimento idoneo

Nella scelta di un rivestimento, entrano in gioco i seguenti fattori:

  • Il rivestimento ha le giuste proprietà prestazionali per resistere alle condizioni della sezione idraulica della pompa mentre è in funzione? Diversi fattori chiave da considerare sono:
    • Fluido e temperatura
    • Concentrazione dei solidi sospesi e dimensione delle particelle
    • Temperatura e pressione/vuoto nel sistema di pompaggio
  • Esistono tolleranze che consentono l’applicazione del rivestimento sulle parti terminali bagnate (corpo pompa, girante, diffusore,..) senza influire sulle tolleranze critiche?
  • Qual è il potenziale e l’impatto di un rivestimento che si disintegra e contamina il flusso del processo?

Mentre il fallimento di sistemi di tenuta o cuscinetti può essere immediatamente evidente, è improbabile che lo sia anche il deterioramento della sezione idraulica della pompa. Questo può avere molte fonti: erosione chimica, abrasione fisica, deposizione. L'uso di rivestimenti in vetro o resina può aiutare ad aumentare e mantenere una buona efficienza idraulica per un lungo periodo di tempo, e per le pompe più grandi molti utenti specificano questi rivestimenti come standard

Rapporto SAVE dell'Unione europea (2001)

Pre-rivestimento di nuove pompe

Uno dei metodi più comuni di produzione di parti di pompe è la colata in sabbia. La colata in sabbia si traduce in una finitura superficiale ruvida (350-750 RMS) che induce perdite per attrito e può accelerare i vortici di erosione. Inoltre, alcune pompe sono destinate al servizio di acqua potabile e molte di queste richiedono un rivestimento certificato NSF. In entrambi i casi, i rivestimenti possono essere utilizzati per migliorare le prestazioni e fornire un’affidabilità estesa per l’intera vita della pompa laddove siano presenti finiture con sabbiatura ruvida fornendo superfici di contatto compatibili con acqua potabile.

Stai pensando di ricostruire e proteggere le tue pompe? Il nostro team di esperti è disponibile per aiutarti a raggiungere quest’obiettivo.

Articolo originale in inglese a cura di Steve Bowditch, A.W. Chesterton ARC Global Market Development Manager