Fattori da considerare nella scelta delle pompe per vuoto
Quando arriva il momento di scegliere una nuova pompa per vuoto, è importante adottare un approccio ponderato. A prima vista, potrebbe sembrare un'attività semplice, ma ci sono diversi fattori da considerare.
Diversi fattori influiscono sull'efficienza e sulle capacità complessive di una pompa per vuoto. Ciascuna pompa richiede le proprie condizioni di processo, ha una propria gamma operativa e presenta vantaggi e limitazioni. Queste caratteristiche dipendono da quattro fattori:
- Livello di vuoto
- Impatto del processo o dell'applicazione sulla pompa
- Impatto della pompa sul processo o sull'applicazione
- Costi e manutenzione
Livello di vuoto
Il livello di vuoto è forse il fattore più critico da considerare.
Influisce su ciascuno degli altri fattori. Le classificazioni e gli intervalli tipici del vuoto includono:
- Basso vuoto: da 10 3 mbar a 1 mbar
- Medio vuoto: da 1 mbar a 10 -3 mbar
- Alto vuoto: da 10 -3 mbar a 10 -7 mbar
- Ultra alto vuoto: da 10 -7 mbar a 10 -12 mbar
- Alto vuoto estremo: inferiore a 10 -12 mbar
Per ottenere gamme di pressione del vuoto differenti sono necessarie diverse tecnologie delle pompe. A seconda del livello di vuoto target, potrebbe essere necessaria una combinazione di diverse tecnologie di pompe per vuoto.
Le pompe di prevuoto, che operano nelle gamme del basso vuoto e del medio vuoto, scaricano a pressione atmosferica e possono funzionare in modo isolato.
Le pompe per alto vuoto e ultra alto vuoto, come le turbopompe e le pompe a diffusione, devono scaricare in, o funzionare con, una pompa di prevuoto.
In alcuni stadi, le pompe ioniche a polverizzazione non evaporabili e le criopompe necessitano di evacuazione iniziale e supporto occasionale di una pompa di prevuoto e di alto vuoto.
Il processo o l'applicazione influiscono sulla pompa
Il modo in cui i processi possono influire sulle pompe svolge un ruolo significativo nella selezione. L'impatto dell'applicazione sulla tecnologia selezionata per la pompa deve essere valutato attentamente, insieme al potenziale impatto di:
- Polvere o detriti provenienti dal processo
- Gas corrosivi come cloro o miscele acide in presenza di vapore acqueo
- Elevate rese di gas
- Sfiati frequenti
- Movimenti meccanici e urti
- Vibrazioni
- Radiazione termica sulla pompa
- Radiazioni da particelle o raggi X
- Campi magnetici ed elettrici
Ad esempio, le pompe rotative a palette sono particolarmente adatte per molte applicazioni con basso e medio vuoto, quali:
- Ricerca e sviluppo
- Strumentazione analitica
- Attività industriali e di rivestimento
- Liofilizzazione
- Ingegneria dei processi
D'altro canto, le pompe a spirale forniscono un vuoto privo di idrocarburi comprimendo i gas utilizzando due spirali a tenuta di punta che ruotano eccentricamente l'una contro l'altra. Ciò si traduce in costi di esercizio e manutenzione ridotti.
Rispetto alle pompe RV, le applicazioni delle pompe a spirale sono principalmente limitate ai processi senza polvere o sporcizia che potrebbero danneggiare le guarnizioni di punta.
Impatto della pompa su processi o applicazioni
La valutazione dell'impatto della pompa per vuoto sull'applicazione o sul processo è altrettanto importante. La scelta della pompa per vuoto può essere influenzata da diverse variabili, tra cui, a titolo esemplificativo:
- Emissioni di olio o idrocarburi o il flusso di ritorno
- Vibrazioni prodotte/indotte dalla pompa
- Rumorosità
- Campi magnetici prodotti dalla pompa (rari)
- Emissione di calore
- Consumo energetico
Le pompe rotative a palette sono svantaggiate perché non sono in grado di generare un vuoto privo di idrocarburi a causa delle emissioni di vapore d'olio.
D'altro canto, pur essendo in grado di produrre un vuoto privo di idrocarburi, la tecnologia a spirale comporta il rischio di emissione di particelle a causa dell'usura della guarnizione di punta.
Costi e manutenzione
Oltre ai costi di capitale iniziali, vi sono costi associati al funzionamento e alla manutenzione (assistenza).
Il funzionamento della pompa a diffusione è probabilmente molto più costoso rispetto a una pompa turbomolecolare. Inoltre, il costo di proprietà su cinque anni include anche fattori come l'aumento dei costi energetici e di manutenzione.
Le pompe a diffusione possono gestire processi industriali più sporchi, mentre le pompe turbo sono utilizzate principalmente nei processi puliti.
Opzioni di pompe per vuoto
Esistono due categorie generali di pompe per vuoto: pompe di prevuoto e pompe per alto vuoto.
Pompe di prevuoto
Le pompe di prevuoto scaricano direttamente a pressione atmosferica. Esse includono:
- Pompe rotative a palette
- Pompe a spirale
- Pompe a diaframma
- Pompe a vite
Pompe secondarie
Le pompe secondarie si affidano alle pompe primarie per supportare costantemente il loro funzionamento, in quanto non possono scaricare a pressione atmosferica e richiedono una bassa pressione al loro scarico, nota come "supporto".
Le pompe per alto vuoto (supportate) in continuo includono le pompe turbomolecolari e la diffusione.
Le pompe per ultra alto vuoto comprendono getter ionico, sublimazione del titanio, getter non evaporabile e pompe criogeniche.
Le pompe soffianti Roots sono spesso combinate con pompe di prevuoto per agire come coppia di pompe, ma sono rigorosamente classificate come pompe secondarie, in quanto non sono progettate per essere utilizzate senza pompa di prevuoto.
Considerazioni finali
La scelta della pompa giusta per una generazione del vuoto efficace richiede una comprensione dell'impatto delle pompe sui processi e dell'impatto dei processi sulle pompe. Anche le esigenze di livello di vuoto, i costi e la manutenzione influiscono sulla scelta della pompa per vuoto.
La scelta di una pompa sbagliata può essere costosa e potenzialmente dannosa per le operazioni se la pompa non funziona come richiesto.
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