Cosa sono le pompe a pistoni e a cosa servono

Le pompe a pistoni sono considerate il “cuore” di molti sistemi industriali, elementi fondamentali per svariate tecnologie ad alta pressione.

In questo articolo scopriremo come sono composte, come funzionano e per quali applicazioni professionali vengono impiegate le pompe a pistoni.

Una pompa a pistoni è uno strumento in grado di pompare grandi quantitativi di liquidi e fluidi all’interno di circuiti e tubazioni. La sua azione, pertanto, permette il funzionamento di svariati strumenti professionali: ad esempio, producendo un getto d’acqua ad elevata potenza può alimentare un’idropulitrice ed essere così impiegata nel settore della pulizia.

Tale principio, variando fluido, portata e pressione da pompare, ne consente l’impiego in vari settori industriali. Prima di vedere quali, scopriamo come è composta e come funziona una pompa a pistoni.

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Le pompe a pistoni fanno parte delle pompe volumetriche alternative, composte da una camera a tenuta ad alta pressione fissa e da uno stantuffo cilindrico liscio che scorre attraverso la tenuta azionato da un motore endotermico, idraulico o elettrico.

Lo spostamento del pistone crea un movimento alternativo lungo un asse, che quindi crea la pressione nel cilindro necessaria per spingere il fluido attraverso tutto il circuito. La pressione viene generata nella camera, azionando delle valvole, sia nel punto di aspirazione che in quello di mandata, e raggiunge valori che variano da 10 a 2800 bar.

La camera di tenuta presenta un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa, e un’uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel sistema di erogazione: ingresso e uscita sono dotati di valvole che assicurano il movimento del materiale in una sola direzione.

Quando il pistone si allontana dall’ingresso, crea un vuoto, quindi un’aspirazione: la valvola si apre automaticamente e il materiale viene aspirato nella camera del cilindro. Quando il pistone viene spinto nella direzione opposta, cioè verso l’uscita, la pressione solleva l’elemento di chiusura della valvola di uscita e il materiale alimentato viene pressurizzato per l’erogazione.

La scelta dei materiali che compongono le pompe è dettata dall’usura e dal contatto con il tipo di fluido trasferito: progettate per sopportare alte sollecitazioni e frequenze d’uso, sono generalmente realizzate in bronzo, ottone, acciaio, ferro, lega di nichel ecc.

Il tipo di fluido che la pompa deve trasferire, quindi, incide in maniera determinante sui materiali, e non mancano casi particolari. Nelle applicazioni ad alta potenza che necessitano di pompe a pistoni a servizio continuo, invece, è possibile utilizzare pistoni in ceramica solida quando sono a contatto con acqua e olio; lo stesso materiale, però, potrebbe non essere compatibile per l’uso con fluidi altamente acidi.

Le pompe a pistoni hanno alcune somiglianze con le pompe a membrana. Sono entrambe pompe alternative, sebbene si differenzino perché le seconde sono dotate di un diaframma flessibile, posto all’estremità dello stantuffo, che si flette avanti e indietro creando una camera temporanea che attira ed espelle il fluido attraverso la pompa.

Questi componenti flessibili possono costituire il principale svantaggio della pompa a membrana, soprattutto per le applicazioni che richiedono pressioni elevate. Il diaframma flessibile, infatti, può rompersi nel tempo se sottoposto a una pressione molto alta.

Al contrario di una pompa a membrana, a pompa a pistoni è progettata per resistere a un uso ripetuto e all’alta pressione, duratura con una manutenzione programmata.

Come detto all’inizio di questo articolo, le pompe a pistoni sono impiegate in vari settori industriali. Vediamo nel dettaglio quali settori, in quali lavorazioni e con quali elementi vengono utilizzate.

• EDILIZIA E RESTAURI: distributori di asfalto, mescolatori, distillatori di catrame e lastricatori; rimozione di asfalto, immondizia, calcestruzzo, calce, catrame, grasso, mastice e creta da veicoli, autocarri mescolatori e macchinari; canali, ascensori, dighe e piani di scorrimento; pulizia muri in pietra, rimozione di materiali incastrati, cappotti, rivestimenti danneggiati o corrosi da muri e pavimenti, irruvidimento di e superfici in pietra e in calcestruzzo.
• SETTORE NAVALE: rimozione della vegetazione marina, cirripedi, vernice scrostata e ruggine su scafi di navi, banchine, piattaforme, serbatoi di deposito e caldaie; pulizia subacquea di tubi e piattaforme di trivellazione, di cirripedi e vegetazione marina a ‘metallo bianco’; rimozione di rivestimenti prima della riverniciatura; aspirazione di fango e sedimenti da prese di carico, serbatoi di zavorra e doppi fondi; preparazione di superfici.
• AUTOMOTIVE: vernice da cabine, macchinari, grate, convogliatori, carrelli e slitte.
• CEMENTIFICI: rimozione sporco, grasso e residui di prodotto su grate, pavimenti, tubature esterne, bidoni, muri, vagoni merci ed attrezzature; centri di raffreddamento e colonne di preriscaldamento, bidoni, macchine, pavimenti, forni rotanti e muri.

• AVIAZIONE: giunture di espansione, grasso, gomma e fluidi idraulici sulle piste aeroportuali.
• SETTORE PETROLIFERO: paraffina e residui di greggio dalle piattaforme e dai serbatoi di stoccaggio; rimozione del fango di perforazione e del cemento dalle aste di perforazione; taglio “a freddo”.
• FONDERIE: rimozione di depositi, ossidi di metallo, ceramica e materiali sabbiosi da colate, forni e pale.
• INDUSTRIA MILITARE: pulizia aeroporti, decontaminazioni nucleari, interventi in marina militare, pulizia veicoli e mezzi cingolati, rinnovamento e/o smantellamento di installazioni in cemento, taglio freddo di munizioni e armamenti in impianti smilitarizzati.

• PROCESSI CHIMICI: residui chimici da tubi di caldaia, serbatoi, valvole, evaporatori, scambiatori di calore, gruppi di tubature, tubi, recipienti, reattori ed installazioni.
• CENTRALI ENERGETICHE: decontaminazione nucleare di capsule di carburante, scambiatori di calore ad ‘U’, valvole dei boiler, utensili e attrezzature.
• ALLUMINIO E ACCIAIERIE: polvere di bauxite indurita su fucine, filtri, pavimenti, serbatoi, pozzi di scarico e scarichi; incrostazioni calcaree, carbone, minerale e calce in scambiatori di calore, caldaie, canne fumarie, camini, forni aperti, scivoli e tramogge, barre di decalcificazione e impianti idraulici; scaglie di laminazione, ruggine dura e scorie di saldatura da recipienti, serbatoi e tubi.
• BIRRIFICI E DISTILLERIE: lieviti, sedimenti e residui di fermentazione su tini, tubi ed installazioni; pulizia di vasche, tubi di caldaia e tubature.
• PRODUZIONE DI CIBI E BEVANDE: grassi, olii, sporcizia, impasti e residui di cibo da vasche, forni, mescolatori, trasportatori e macchinari; pulizia di celle frigorifere, mattatoi, pescherie e macellerie, zuccherifici, impianti di imbottigliamento, impianti di taglio cibi, evaporatori, serbatoi del latte, impianti centralizzati in latterie e caseifici, ultrafiltrazione con osmosi inversa; taglio ad acqua.

• IDRODEMOLIZIONE: taglio del cemento, risanamento e sabbiatura di gallerie anche con l’utilizzo di robo; idroscarificazione superficiale del calcestruzzo di grandi infrastrutture, dighe, viadotti, abitazioni ed uffici; preparazione di superfici.
• SETTORE MINERARIO: pulizia di pre-manutenzione di camion con cassone ribaltabile, escavatori, linee sotterranee di trasporto e pozzi, macchinari per il ricupero di minerale metallico; sbloccaggio di impianti meccanici a causa di depositi di carbone, polvere di roccia, fango o olio.
• SETTORE FARMACEUTICO: pulizia dei prodotti chimici (liquidi e solidi) da tubi, caldaie, miscelatori, valvole, scambiatori di calore, reattori, filtri ed evaporatori.
• TUBAZIONI INDUSTRIALI: rimozione di ruggine e vernici di prima ricopertura, grassi speciali sigillanti e olio da filettatura per l’ispezione, fanghi di perforazione e detriti in vari tipi di tubi (interni); unità di test manuali o completamente automatiche equipaggiate con pompe a pistoni per riempimenti e processi di collaudo.
• TEST DI PRESSIONE: unità di test manuali o completamente automatiche per test di pressione di valvole, tubature, tubi di gomma, apparecchiature e sistemi completi.
• CARTA E PRODOTTI DELLA CARTA: pulizia di grasso, olio, pece, sporcizia e polpa di legno da scambiatori di calore, tubi, profilati, fonderie, macchine per stampa della carta, rotoli di aspirazione, casse di archivi fotografici e sagome; taglio ad acqua.

• FERROVIE: gesso, cloruro di potassio, cemento e calce in vagoni merci, rimozione di grasso, sporco e depositi in camion, carrelli e carri cisterna; rimozione di terriccio e foglie secche da linee ferroviarie.
• PRODUZIONE DELLA GOMMA: lattice, acque calcaree e incrostazioni di gomma in reattori, serbatoi di stoccaggio, scambiatori di calore, tubi, tubazioni e impianti.
• TRASPORTI E STRADE: rimozione di segnaletica stradale, pulizia di carrozze ferroviarie ed autobus, rinnovamento di superfici in cemento; pulizia di grasso, vegetazione, fango, cemento o asfalti su veicoli e macchinari; graffiti, macchie, catrame e mastici su ponti e cavalcavia, rimozione di giunture di espansione e strisce di vernice; sblocco di canali sotterranei su ponti e pulizia di liquidi versati.
• PROCESSI PETROLCHIMICI E RAFFINERIE: alghe, carbone, schiuma, polimeri morbidi e amianto, cera, paraffina, grasso e residui di greggio, incrostazioni calcaree, solfato di calcio, cloruri, polimeri duri, ossido di ferro, carbone, carbone duro, PVC e PVA su scambiatori di calore, caldaie, serbatoi, reattori, tubi, torri di raffreddamento e strutture; taglio “a freddo”.
• MUNICIPALITÀ: serbatoi e containers, fognature e tubi di scarico, attrezzature igienico-sanitarie e veicoli dei rifiuti; bobine isolanti, tubi delle caldaie, veicoli e macchinari; preparazione di superfici.

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