Il settore delle pompe per vuoto sta vivendo una crescita significativa. Questa espansione riguarda sia le tecnologie delle pompe per vuoto lubrificate che quelle oil-free, trainate da settori tradizionali come l'industria generale, i servizi ambientali, il vuoto medicale e la lavorazione alimentare, nonché da settori emergenti come le batterie per veicoli elettrici, l'industria aerospaziale e le energie rinnovabili. Queste diverse applicazioni spesso presentano problemi di umidità, che possono influire negativamente sulle prestazioni e sulla longevità della pompa per vuoto.

Comprensione dei tipi di umidità nei sistemi a vuoto

L'umidità negli ingressi delle pompe per vuoto si manifesta solitamente in tre forme:

• Liquido: Fluidi che scorrono liberamente senza una forma definita.
• Aerosol (nebbia): sospensione di minuscole particelle liquide o solide all'interno di un gas.
• Vapore: stati gassosi delle sostanze, spesso invisibili e che richiedono la condensazione per essere eliminati.

Ogni forma richiede tecniche di rimozione specifiche per garantire il funzionamento ottimale della pompa.

Tecniche per la rimozione dell'umidità

Rimozione dei liquidi: serbatoi knock-out

Noti anche come serbatoi knock-out o separatori di ingresso, questi sistemi di rimozione dei liquidi separano meccanicamente i liquidi sfusi dal flusso di gas prima che raggiungano la pompa per vuoto. Modificando la direzione e la velocità del flusso all'interno di una camera di espansione o utilizzando deflettori, questi dispositivi consentono ai liquidi di depositarsi, impedendo l'emulsione degli oli lubrificanti e potenziali danni alla pompa. Ad esempio, i separatori di liquidi della serie LRS di Solberg rimuovono efficacemente liquidi, fanghi e particolato dagli ingressi delle pompe per vuoto, migliorando così la protezione delle apparecchiature.

Rimozione di aerosol (nebbia): filtri Demister e filtri coalescenti

Gli aerosol sono costituiti da fini goccioline liquide sospese nel flusso di gas. I pannelli Demister, realizzati con materiali come l'acciaio inossidabile o la rete di plastica, catturano queste goccioline. Quando le goccioline si fondono sulla rete, formano gocce più grandi che vengono allontanate dal flusso di gas. I filtri coalescenti funzionano in modo simile, utilizzando mezzi specializzati per aggregare gli aerosol fini in goccioline più grandi da rimuovere. L'integrazione di questi dispositivi aiuta a prevenire l'ingestione di aerosol e la contaminazione all'interno della pompa.

Rimozione del vapore: trappole fredde a condensazione di vapore

I vapori, essendo gassosi, necessitano di essere condensati per essere rimossi in modo efficace. Le trappole fredde raffreddano il flusso di gas, provocando la condensazione dei vapori in liquidi o solidi, che possono quindi essere separati dal flusso. Queste trappole spesso utilizzano meccanismi di raffreddamento come l'azoto liquido o la refrigerazione meccanica per ottenere la necessaria riduzione della temperatura. L'implementazione di trappole fredde è fondamentale nei processi in cui la contaminazione da vapore può portare alla degradazione o alla corrosione dell'olio della pompa.

Applicazioni soggette a problemi di umidità

Diversi processi industriali sono soggetti all'ingresso di umidità nei sistemi a vuoto. In questa sezione esamineremo alcune delle applicazioni più comuni.

Lavorazione e confezionamento degli alimenti

Il vuoto è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare sia per le operazioni di lavorazione che di confezionamento. Dalla miscelazione sotto vuoto e dal rotolamento della carne al confezionamento in atmosfera modificata (MAP), questi processi spesso comportano il contatto diretto con liquidi come salse, salamoie, oli e acqua.

In molti casi, soprattutto durante il confezionamento sottovuoto, durante la sigillatura del prodotto possono verificarsi ondate di liquido nella linea del vuoto. Se non viene rimosso, questo liquido può raggiungere la pompa a vuoto, causando l'emulsione dell'olio della pompa, una maggiore usura o persino un guasto catastrofico della pompa.

Una soluzione efficace è un contenitore per liquidi di dimensioni adeguate. Questi separatori consentono alla gravità di rimuovere grandi volumi di liquido prima che entrino in contatto con la pompa. Per una protezione aggiuntiva, soprattutto in presenza di particelle fini come spezie o grassi, spesso si utilizza un design multistadio come la serie Solberg LRS. Questi separatori aggiungono la filtrazione delle particelle alla separazione dei liquidi. Questo approccio compatto garantisce una maggiore durata della pompa, meno interruzioni di servizio e la conformità agli standard di sicurezza alimentare.

Eviscerazione sotto vuoto

L'eviscerazione sotto vuoto è un'altra applicazione fondamentale nell'industria di trasformazione alimentare, in particolare nella preparazione di pollame e frutti di mare. Questo processo prevede la rimozione delle parti interne mediante la tecnologia del vuoto, garantendo un funzionamento più pulito ed efficiente rispetto ai metodi tradizionali. Le pompe per vuoto aiutano anche a gestire e trasportare i materiali di scarto lontano dalla linea di lavorazione, prevenendo la contaminazione e creando un ambiente di lavoro più pulito.

Durante l'eviscerazione sotto vuoto, la filtrazione a eliminazione dei liquidi diventa essenziale per gestire i fluidi e le particelle che vengono inevitabilmente aspirati nel sistema sotto vuoto. Integrando contenitori multistadio per l'eliminazione dei liquidi come i prodotti Solberg SRS/TKO/SLS, i trasformatori possono separare e rimuovere efficacemente i materiali indesiderati, proteggendo la pompa a vuoto e mantenendo prestazioni ottimali.

Sistemi di vuoto medicali

Le strutture mediche utilizzano sistemi di vuoto centralizzati per una serie di scopi salvavita e operativi: aspirazione chirurgica, drenaggio delle ferite, aspirazione e persino parto assistito dal vuoto durante il parto. Questi sistemi sono regolati da rigorosi standard di salute e sicurezza (come NFPA 99 in Nord America), che richiedono prestazioni affidabili ed elevati standard igienici.

L'umidità rappresenta una sfida costante in questi sistemi. Durante l'uso, fluidi biologici, acqua di irrigazione e soluzioni detergenti possono essere aspirati accidentalmente o in modo intermittente nelle linee del vuoto. Nel tempo, se non gestita correttamente, questa umidità può causare corrosione, proliferazione batterica e, in ultima analisi, il guasto della pompa.

Per proteggere la pompa a vuoto, a monte viene installato un separatore di liquidi di grado medicale come la serie HV di Solberg. Questi separatori sono solitamente realizzati con materiali resistenti alla corrosione e possono essere dotati di alloggiamenti trasparenti per l'ispezione visiva, valvole di scarico o sistemi di scarico automatico per lo smaltimento igienico dei fluidi. Nelle installazioni più complesse, come ospedali o cliniche odontoiatriche con più utenti, possono essere impiegati più separatori o un sistema di raccolta condiviso con allarmi di raccolta.

Sistemi fognari a vuoto

I sistemi fognari a vuoto rappresentano una soluzione sempre più diffusa nella gestione delle acque reflue comunali e commerciali, soprattutto nelle aree con terreni pianeggianti o falde acquifere elevate. In questi sistemi, le acque reflue e grigie vengono trasportate attraverso condotte sotto vuoto a bassa pressione, utilizzando stazioni sotto vuoto per mantenere il flusso.

Poiché questi sistemi sfruttano la pressione del vuoto per trasportare le acque reflue, contengono intrinsecamente un elevato contenuto di umidità, sia in forma liquida che di vapore. Durante l'uso, ondate di acque reflue grezze o condensa possono entrare nella linea del vuoto, rappresentando un serio rischio di contaminazione e di affidabilità per la pompa del vuoto stessa.

Per risolvere questo problema, tra la pompa per vuoto e il serbatoio di estrazione primario viene utilizzato un separatore di liquidi di media capacità, come quello della serie Solberg STS. Questi separatori impediscono che grumi di liquido raggiungano l'ingresso della pompa, prolungando la durata dell'apparecchiatura e riducendo la manutenzione. In alcune installazioni possono essere inclusi elementi coalescenti o demister per rimuovere la nebbia sottile che accompagna il flusso del liquido.

Degasaggio sotto vuoto

In molte applicazioni di produzione e di laboratorio, la degassificazione è una fase fondamentale utilizzata per rimuovere i gas disciolti da liquidi come resine, adesivi o oli. Questo processo solitamente prevede l'applicazione del vuoto per ridurre la pressione attorno al liquido, favorendo il rilascio dell'aria intrappolata o dei gas volatili.

Sebbene l'obiettivo primario sia la rimozione del gas, questi sistemi introducono spesso notevoli quantità di vapore o liquido trascinato nella linea del vuoto. Nella degassificazione ad alto volume o in batch, la formazione di bolle e schiuma può causare l'aspirazione di goccioline o grumi di liquido verso la pompa per vuoto.

Per attenuare questo inconveniente, all'ingresso della pompa a vuoto viene posizionato un separatore di liquidi o un recipiente di eliminazione. Questi separatori aiutano a garantire che nella pompa passi solo il gas, e non il liquido dannoso, preservando il sistema del vuoto e mantenendo l'integrità del processo. Per fluidi più volatili o sensibili al calore, è possibile utilizzare anche trappole fredde a condensazione di vapore come le serie Solberg JST o JRS per condensare e raccogliere i vapori prima che si condensino all'interno delle linee del vuoto o della pompa stessa.

Processo di estrusione di plastica

Nei processi di estrusione della plastica, il vuoto viene spesso utilizzato per rimuovere gas e umidità dal polimero fuso, al fine di garantire le corrette proprietà del materiale e la qualità del prodotto. Ciò include lo sfiato del vuoto durante l'estrusione e le operazioni di trasporto o raffreddamento sotto vuoto a valle.

Questi sistemi presentano due importanti rischi di contaminazione: il vapore acqueo proveniente dalla plastica riscaldata e gli aerosol carichi di resina che si diffondono nell'aria durante la lavorazione. Quando il materiale viene riscaldato e pressurizzato, vapori degassati, particelle fini e persino piccole quantità di resina liquida possono entrare nella linea del vuoto.

Per proteggere la pompa a vuoto, in genere viene utilizzato un sistema di separazione multistadio. La prima fase spesso comprende un separatore di liquidi o un recipiente di eliminazione per rimuovere i liquidi sfusi o le particelle solide. La seconda fase può comprendere un tampone antiappannante o un elemento coalescente per catturare aerosol e nebbia, impedendo il trasporto di materiali appiccicosi o viscosi che potrebbero incollare le parti interne della pompa.

In alcune linee di estrusione, in particolare quelle che producono pellicole o fogli, potrebbe essere necessario anche il raffreddamento o la condensazione per rimuovere il vapore prima che si ricondensi nella linea del vuoto. Questo approccio a strati prolunga la durata della pompa, riduce i tempi di fermo e garantisce un prodotto finale di qualità superiore.

Selezione di soluzioni appropriate per la rimozione dell'umidità

La scelta del metodo corretto per la rimozione dell'umidità richiede un'attenta valutazione di diversi parametri di processo:

• Tipo di processo: comprendere l'applicazione specifica e il suo potenziale di generazione di umidità.
• Tipo di pompa per vuoto: distinzione tra pompe lubrificate e pompe a secco, poiché ciascuna ha una sensibilità specifica all'umidità.
• Livello di vuoto: determinazione dell'intervallo di pressione operativa per valutare i rischi di condensa.
• Portata e temperatura: valutazione del volume e delle caratteristiche termiche del flusso di gas.
• Composizione del gas: identificazione della presenza di sostanze corrosive o reattive che possono influenzare la scelta del materiale.

Nelle applicazioni sotto vuoto, gran parte dell'umidità e dei contaminanti vengono introdotti durante le condizioni di avviamento. La quantità di umidità può diminuire man mano che il processo si avvicina al livello di vuoto richiesto. Per questo motivo, è fondamentale dimensionare la filtrazione alla portata massima della pompa, spesso definita come condizioni di pieno flusso o di avviamento. Per gestire questi scenari, così come le situazioni in cui più pompe per vuoto utilizzano un unico plenum e un unico collettore principale, potrebbero essere necessari recipienti più grandi.

Collaborare con specialisti della filtrazione come Solberg Manufacturing può aiutare a progettare sistemi che affrontano efficacemente le sfide legate all'umidità senza compromettere le prestazioni della pompa. La loro competenza comprende prodotti standard e progetti personalizzati per soddisfare diverse esigenze applicative.

Sistemi di drenaggio automatico

Per garantire la massima efficacia nella rimozione dei liquidi nei sistemi a vuoto, è essenziale integrare soluzioni di drenaggio automatizzate in grado di rispondere dinamicamente ai cambiamenti delle condizioni operative. Un approccio avanzato prevede l'utilizzo di sistemi come il Solberg DSP, che integra sensori di livello del liquido, valvole e un pacchetto elettronico controllato da PLC. Questi sistemi sono progettati per monitorare costantemente l'accumulo di liquido all'interno del recipiente separatore e avviare cicli di drenaggio temporizzati o basati sul livello per evitare traboccamenti o riporti alla pompa per vuoto.

L'automazione del processo di drenaggio elimina la necessità di interventi manuali, riduce il rischio di errori umani e protegge la pompa per vuoto da potenziali infiltrazioni di liquidi dannosi. L'elettronica integrata consente la personalizzazione in base alle esigenze del processo, che si tratti di batch, flusso continuo o variabile, garantendo che il sistema si adatti alle condizioni reali in tempo reale. Inoltre, questi sistemi possono spesso interfacciarsi con la rete di controllo centrale di un impianto per un monitoraggio migliorato, notifiche di allarme e monitoraggio delle prestazioni.

In ambienti ad alta umidità come quelli adibiti alla lavorazione degli alimenti o all'estrusione di plastica, dove i tempi di fermo possono essere costosi, i sistemi automatizzati di separazione e drenaggio dei liquidi non solo migliorano la protezione delle apparecchiature, ma contribuiscono anche in modo significativo all'affidabilità e all'efficienza complessive del processo.

La protezione del tuo sistema di aspirazione inizia con il controllo dell'umidità

Una gestione efficace dell'umidità è fondamentale per mantenere l'efficienza della pompa per vuoto e prolungare la durata delle apparecchiature, ma soprattutto per mantenere attivi e funzionanti i loro processi. Conoscendo i tipi di umidità presenti e implementando tecniche di rimozione appropriate, come vasi knock-out, tamponi antiappannamento e trappole fredde, le industrie possono proteggere i propri sistemi di aspirazione dai problemi legati all'umidità. Collaborare con fornitori di sistemi di filtrazione esperti come Solberg Manufacturing garantisce l'accesso a soluzioni personalizzate che migliorano l'affidabilità operativa e la produttività.