In un impianto chimico, galvanico o di trattamento acque, acidi e basi devono essere estratti dai serbatoi di stoccaggio, trasferiti alle vasche di processo e dosati nella quantità corretta, giorno dopo giorno, senza perdite. I sistemi di prelievo per fluidi corrosivi sono l’insieme di pompe, serbatoi, tubazioni, valvole e strumentazione che svolge questo lavoro. Se il sistema è progettato male, i problemi arrivano presto: guarnizioni che cedono, pompe che cavitano, pavimenti corrosi e operatori esposti a vapori acidi.
Questa guida è pensata per progettisti, responsabili di impianto e uffici acquisti: vedremo componenti, materiali, sicurezza e dati di dimensionamento, e come Nuova Darimpianti, a Flero (Brescia), costruisce questi sistemi su misura, dal singolo componente allo skid completo.
Cosa sono i sistemi di prelievo per fluidi corrosivi
Con “prelievo” si intende l’estrazione del liquido da un serbatoio, una vasca o un fusto per inviarlo a un’utenza. Il “dosaggio” è l’immissione controllata di una quantità definita di prodotto chimico in un processo: per esempio acido solforico per correggere il pH, soda caustica per neutralizzare, cloruro ferrico o polielettrolita per la flocculazione.
Nella pratica le due funzioni convivono quasi sempre. Un sistema tipico comprende il serbatoio di stoccaggio, una pompa di prelievo verso un serbatoio giornaliero o una vasca di preparazione con agitatore, la pompa dosatrice verso il punto di utilizzo, valvole e strumentazione, il quadro di comando, il bacino di contenimento e, dove serve, l’abbattimento dei vapori.
Rispetto a un normale circuito idraulico cambia il fluido: un acido concentrato attacca i metalli, rigonfia gli elastomeri sbagliati e rende pericolosa anche la più piccola perdita. Ogni componente bagnato deve essere compatibile con il prodotto e i punti di possibile perdita vanno ridotti al minimo.
I componenti di un sistema di prelievo e dosaggio
Prelievo dal serbatoio con pompe verticali
Per estrarre il liquido da una vasca o da un serbatoio aperto, la soluzione più diffusa è la pompa centrifuga verticale ad immersione. Il corpo pompa lavora immerso nel liquido, il motore resta sopra il bordo della vasca e la pompa è sempre sotto battente: non serve adescamento e la linea di aspirazione praticamente non esiste. Si eliminano così le perdite di carico in aspirazione, una delle cause più frequenti di cavitazione, e diverse flange e raccordi.
La gamma Nuova Darimpianti comprende diverse pompe verticali realizzate interamente in materiale termoplastico, con nessuna parte metallica a contatto con il liquido pompato:
- la pompa verticale VSK, costruita in PP, PVC o PE, con albero motore a sbalzo senza connessioni e senza sistema di guida dell’albero: una costruzione semplice, pensata per una manutenzione molto facile;
- la pompa verticale VGA, in PP, PVC o PVDF, con guida terminale dell’albero in boccola ceramica e temperature fino a 90 °C;
- la pompa verticale VL/VLK, con supporto meccanico a lanterna e cuscinetto, giunto elastico tra motore e pompa e boccola ceramica di guida; oltre i 2000 mm di lunghezza adotta una doppia guida ceramica, ed è quindi la scelta per vasche profonde.
Le pompe verticali della gamma sono indicate anche per liquidi con solidi o mediamente abrasivi, una condizione frequente nelle vasche di neutralizzazione e nei bagni galvanici esausti.
Quando bisogna movimentare grandi quantità di liquido corrosivo a bassa prevalenza, per esempio nel ricircolo di una torre di lavaggio o in un travaso di grande volume, si può valutare la pompa verticale esterna flussata EVFA-N. È costruita in polipropilene, lavora con motore a bassa velocità (1450 giri/min) adatto al servizio continuo, e le tenute meccaniche lavate con acqua pulita restano integre anche con liquidi particolarmente aggressivi. Esiste anche in versione a tenuta singola senza lavaggio esterno.
Travaso e ricircolo con pompe centrifughe orizzontali
Quando la pompa deve stare fuori dal serbatoio, per esempio per alimentare più utenze da un unico stoccaggio o per prelevare da serbatoi chiusi sotto battente, si usano pompe centrifughe orizzontali. Qui la scelta chiave riguarda la tenuta sull’albero.
La pompa a trascinamento magnetico HTM, in PP o PVDF per temperature fino a 90 °C, non ha tenuta meccanica: il moto passa dal motore alla girante attraverso un accoppiamento magnetico con un separatore stagno. È la soluzione più indicata quando il fluido è pericoloso e non è accettabile alcuna perdita. Per approfondire vantaggi e limiti, si veda la nostra guida alle pompe a trascinamento magnetico.
Le serie PMC-1 e PMC-2 adottano invece la tenuta meccanica, singola o doppia flussata; la PMC-2 è una costruzione monoblocco per grosse portate. La doppia tenuta flussata aggiunge una barriera tra il fluido di processo e l’ambiente.
Dosaggio e controllo della portata
Il dosaggio di precisione è affidato di norma a pompe dosatrici volumetriche (a membrana o a pistone), che erogano una quantità definita per ogni ciclo e si regolano agendo su corsa o frequenza. Per portate maggiori e meno critiche si può dosare anche con una pompa centrifuga comandata da inverter, chiudendo l’anello di regolazione con un misuratore di portata o con la misura di processo, per esempio il pH.
Qualunque sia la tecnologia, nel dosaggio di acidi contano tre aspetti: la compatibilità chimica della testata e delle valvole di ritegno, la stabilità della portata alle diverse pressioni di contropressione, e la presenza di una valvola di sicurezza sulla mandata. La scelta della pompa dosatrice si fa progetto per progetto, in base al prodotto, alla portata e al punto di iniezione.
Serbatoi, vasche e preparazione della soluzione
Il serbatoio è il cuore del sistema e spesso il componente più voluminoso. Nuova Darimpianti produce vasche in polipropilene rinforzate con strutture in acciaio, anche di grande capacità, adatte al contenimento di sostanze liquide molto corrosive.
Quando il reagente va diluito, disciolto o mantenuto omogeneo, nella vasca di preparazione si installa un agitatore. Gli agitatori per ambienti corrosivi Nuova Darimpianti sono usati, tra l’altro, nella preparazione di polielettrolita, nella flocculazione, nella neutralizzazione e negli impianti chimico-fisici per il trattamento delle acque e il dosaggio di prodotti chimici.
Valvole, tubazioni e strumentazione
Un sistema affidabile richiede, come minimo:
- valvole di intercettazione a monte e a valle di ogni pompa, per isolarla in manutenzione;
- valvole di ritegno e, nei circuiti di dosaggio, valvole di contropressione e di sicurezza;
- misure di livello con allarme di minimo (contro la marcia a secco) e di massimo (contro i traboccamenti);
- manometri con separatore, perché il liquido aggressivo non entri nello strumento;
- tubazioni in materiale termoplastico compatibile, ben supportate e con compensazione delle dilatazioni termiche.
Materiali: come sceglierli in base al fluido
La compatibilità chimica è il primo filtro di qualsiasi scelta. I tre termoplastici più usati nei sistemi di dosaggio per liquidi corrosivi sono polipropilene (PP), PVC e PVDF, ciascuno con un proprio campo di impiego. La tabella riassume le indicazioni generali più comuni; per la verifica definitiva vanno sempre considerate concentrazione, temperatura e presenza di impurezze o ossidanti.
| Fluido | Materiali generalmente indicati | Note di progetto |
|---|---|---|
| Acido cloridrico | PP, PVC, PVDF | Sviluppa vapori: curare tenute vapori e sfiati del serbatoio |
| Acido solforico diluito | PP, PVC | Alle alte concentrazioni valutare il PVDF |
| Acido solforico concentrato | PVDF | Forte sviluppo di calore nella diluizione: progettare con attenzione la miscelazione |
| Soda caustica (idrossido di sodio) | PP | Il PVDF non è sempre adatto con basi forti a caldo: verificare caso per caso |
| Ipoclorito di sodio | PVC, PVDF | Ossidante: controllare la compatibilità degli elastomeri |
| Cloruro ferrico, polielettroliti | PP, PVC | Tipici del trattamento acque; attenzione alle cristallizzazioni |
| Acido nitrico | PVDF | Forte ossidante: le poliolefine hanno limiti marcati alle alte concentrazioni |
Contano anche le temperature di esercizio dichiarate per le singole pompe: per esempio fino a 80 °C per la VSK in PP, PVC o PE e fino a 90 °C per la HTM in PP o PVDF. Il confronto completo tra i materiali è nella nostra guida PP, PVC o PVDF: quale materiale per pompe e agitatori.
Non vanno dimenticati gli elastomeri di O-ring e guarnizioni. In linea generale FPM è adatto a molti acidi, EPDM alle basi e PTFE è la scelta più universale quando il fluido cambia o la compatibilità è incerta.
Sicurezza: contenere le perdite prima che avvengano
In un impianto che movimenta acidi conviene pensare alla sicurezza fin dalla prima bozza del progetto, perché correggerla a impianto finito costa molto di più. I principi sono pochi e chiari.
Ridurre i punti di perdita. Ogni flangia, raccordo o tenuta è un possibile punto di fuga. Le pompe verticali ad immersione eliminano la linea di aspirazione, mentre le pompe a trascinamento magnetico eliminano la tenuta meccanica. Dove la tenuta resta, la doppia tenuta flussata offre un secondo livello di protezione.
Contenere ciò che può fuoriuscire. Serbatoi e pompe vanno installati in un bacino di contenimento dimensionato sul volume del serbatoio più grande, realizzato in un materiale compatibile o rivestito. Per lo stoccaggio di prodotti particolarmente pericolosi si ricorre a serbatoi a doppia parete con controllo dell’intercapedine. I limiti precisi dipendono dalle normative locali e dalla classificazione delle sostanze.
Proteggere le pompe. Allarmi di minimo livello, protezione contro il funzionamento a secco e valvole di sicurezza sulla mandata dei circuiti volumetrici evitano i guasti più gravi. Una pompa che si danneggia per marcia a secco è spesso la prima causa di una perdita.
Gestire i vapori. Acido cloridrico, acido nitrico e molti bagni galvanici sviluppano vapori corrosivi e tossici. Sfiati dei serbatoi e cappe di aspirazione vanno convogliati a un sistema di abbattimento. Nuova Darimpianti realizza torri di abbattimento a letto statico o a letto flottante, dalla progettazione all’installazione.
Dimensionamento: i dati da raccogliere
Prima di chiedere un’offerta conviene raccogliere i dati che servono a dimensionare correttamente il sistema:
- Fluido e concentrazione, con la scheda di sicurezza, l’eventuale presenza di solidi o cristalli e la viscosità.
- Temperatura minima, normale e massima di esercizio.
- Portata di prelievo o travaso, e per il dosaggio il campo di regolazione richiesto (minimo e massimo).
- Prevalenza: dislivelli, lunghezza e diametro delle tubazioni, pressione al punto di iniezione. Il metodo di calcolo è spiegato nella guida al calcolo di prevalenza e portata.
- Geometria del serbatoio: profondità della vasca, livello minimo di prelievo, tipo di bocchelli. Da qui dipende la lunghezza di immersione della pompa verticale.
- Servizio: continuo o intermittente, numero di avviamenti, necessità di una pompa di riserva.
- Ambiente di installazione: interno o esterno, area classificata, spazio disponibile, alimentazione elettrica.
Attenzione a non sovradimensionare “per sicurezza”: nel travaso la pompa lavora lontano dal punto di massimo rendimento, con più vibrazioni e usura; nel dosaggio resta regolata al minimo, dove la precisione è più bassa.
Applicazioni tipiche
| Settore | Funzione del sistema | Componenti ricorrenti |
|---|---|---|
| Trattamento acque | Correzione del pH, flocculazione, neutralizzazione | Vasche di preparazione con agitatore, dosaggio di acidi, basi e polielettrolita |
| Galvanica e trattamenti superficiali | Rabbocco e ricircolo dei bagni, travaso verso la depurazione | Pompe verticali ad immersione, pompe magnetiche, filtri |
| Industria chimica | Stoccaggio e trasferimento di reagenti, alimentazione dei reattori | Serbatoi in PP, pompe orizzontali con tenuta doppia o magnetiche |
| Depurazione dell’aria | Ricircolo della soluzione di lavaggio nelle torri di abbattimento | Pompe ad alta portata e bassa prevalenza, dosaggio del reagente |
Come Nuova Darimpianti realizza sistemi su misura
Oltre alla fornitura dei singoli componenti, Nuova Darimpianti progetta e costruisce impianti completi per il trattamento di prodotti chimici e di acqua, montati su skid. Gli skid sono progettati sulle specifiche del cliente, con telaio in acciaio inox, in ferro verniciato o rivestito in materiale plastico, e sono completi di pompe, serbatoi, vasche, agitatori, filtri, scambiatori e impiantistica; il quadro elettrico è disponibile su richiesta. Lo skid arriva in cantiere già assemblato e riduce il lavoro di installazione.
L’ufficio tecnico interno segue il progetto dalle specifiche alla costruzione, anche per impianti di veicolazione e pompaggio di prodotti aggressivi e pericolosi. Il parco macchine, con centri di lavoro a 3 e 5 assi, torni e fresatrici, permette di ricavare dal pieno pompe, agitatori e particolari a disegno.
Completano l’offerta le altre attrezzature speciali: scambiatori di calore in PP, PE, PVDF e PVC, gruppi filtro, disoleatori e torri di abbattimento. Dopo l’installazione, l’officina interna esegue la manutenzione ordinaria e straordinaria su pompe, agitatori e componenti forniti.
Domande frequenti
Che differenza c’è tra un sistema di prelievo e un sistema di dosaggio?
Il sistema di prelievo estrae il fluido da un serbatoio, una vasca o un fusto e lo trasferisce a un’altra utenza: conta soprattutto la portata. Il sistema di dosaggio immette nel processo una quantità controllata di prodotto: conta la precisione. Nella maggior parte degli impianti le due funzioni sono collegate, per esempio con una pompa di travaso che alimenta un serbatoio giornaliero da cui pesca la pompa dosatrice.
Quando conviene una pompa verticale per il prelievo da serbatoio?
Quando si preleva da una vasca o da un serbatoio aperto dall’alto. La pompa verticale lavora con il corpo immerso, non richiede adescamento e non ha linea di aspirazione, quindi riduce il rischio di cavitazione e i punti di perdita. Modelli come VSK, VGA e VL si scelgono in base alla profondità della vasca, al fluido e alla temperatura.
Quale materiale scegliere per il dosaggio di acido solforico?
Dipende dalla concentrazione e dalla temperatura. Per soluzioni diluite si usano comunemente PP e PVC, mentre per l’acido concentrato il PVDF è in genere la scelta più sicura. Gli elastomeri vanno verificati con la stessa attenzione dei materiali del corpo pompa.
Come si evitano le perdite in un sistema di trasferimento di acidi?
Riducendo i punti di perdita (pompe verticali, pompe a trascinamento magnetico, doppia tenuta flussata), installando serbatoi e pompe in un bacino di contenimento, proteggendo le pompe dal funzionamento a secco con allarmi di livello e prevedendo valvole di isolamento per la manutenzione in sicurezza.
Nuova Darimpianti fornisce sistemi completi o solo componenti?
Entrambi. L’azienda fornisce pompe, agitatori, vasche e altri componenti singoli, ma progetta e costruisce anche impianti completi su skid per il trattamento di prodotti chimici e di acqua, con quadro elettrico su richiesta.
Conclusione: un sistema progettato intorno al fluido
Un sistema di prelievo e dosaggio per fluidi corrosivi funziona bene quando ogni scelta parte dal fluido: materiali bagnati, tipo di pompa e di tenuta, contenimento e gestione dei vapori. Affidare pompe, serbatoi, agitatori e skid a un unico interlocutore riduce le interfacce da coordinare.
State progettando o rinnovando un sistema di prelievo o dosaggio per acidi e basi? L’ufficio tecnico di Nuova Darimpianti, a Flero (Brescia), può aiutarvi a scegliere pompe e materiali e a progettare l’impianto completo. Contattateci per una consulenza tecnica senza impegno.