Come scegliere una pompa a vuoto

Per scegliere una pompa a vuoto adatta alle proprie esigenze, è necessario considerare diversi fattori. Prima di tutto, dovrete prendere in considerazione l’uso che intendete farne: sarà l’applicazione, infatti, a determinare la vostra scelta in termini di tecnologia, lubrificazione, resistenza chimica, grado di vuoto e portata.

In seguito a guidare la vostra scelta saranno altri due fattori: la qualità e il livello di vuoto desiderato. Esistono diversi tipi di vuoti: vuoto primario, o industriale; vuoto spinto, o alto; e vuoto ultra alto. Questi tre tipi di vuoto si distinguono tra loro per il numero di molecole residue a pompaggio avvenuto. Tale dato viene misurato a partire dalla pressione dei gas residui. Più bassa è la pressione, minore è il numero di molecole per cm³ e, di conseguenza, superiore è la qualità del vuoto.

In seguito, dovrete tenere in considerazione le seguenti caratteristiche:

• Portata della pompa: la portata della pompa è correlata al tempo che la macchina impiega a estrarre il fluido. Pertanto, è necessario valutare se la capacità della pompa è adeguatamente dimensionata per effettuare l’operazione che si desidera realizzare, sia in termini di portata volumetrica (velocità di pompaggio) che di portata massica. In linea generale, maggiore è la portata, minore sarà il tempo di evacuazione. La tabella qui sopra presenta, a seconda del tipo di vuoto, il numero di molecole restanti per cm³.
• Compatibilità chimica: è indispensabile che valutiate  la compatibilità della pompa a vuoto che vi apprestate ad acquistare con i gas da pompare e che analizziate di conseguenza tutti i possibili problemi che potrebbero verificarsi.
• Lubrificazione: è di primaria importanza determinare se la pompa in questione dovrà essere lubrificata o no. Le pompe a vuoto lubrificate si distinguono per un’efficacia e una resistenza maggiori. Tuttavia, richiedono una manutenzione puntuale. Nei laboratori, invece, sarà preferibile optare per pompe a secco.
• Manutenzione e costi: sulla base dei criteri sopra elencati, sarà necessario analizzare la frequenza dei cicli di manutenzione. Ciò, a sua volta, servirà a determinare il costo complessivo dell’impianto, per il calcolo del quale dovrete tenere in considerazione non solo il prezzo di acquisto, ma anche i costi di esercizio e di manutenzione.

Se siete alla ricerca di una pompa ad alte prestazioni e basso costo, è consigliabile optare per una pompa a palette. Piccole e compatte, le pompe a palette permettono di raggiungere il vuoto primario e sono particolarmente efficaci per pompare campioni acquosi e solventi ad alto punto di ebollizione. I vapori, infatti, possono essere catturati prima ancora di venire a contatto con la pompa.

Le pompe rotative a palette richiedono olio per il loro funzionamento. La presenza di olio assicura una perfetta tenuta, una lubrificazione costante ed efficiente delle parti in movimento e un’ottima dissipazione del calore. Tuttavia, per garantirne un funzionamento efficiente, dovrete pianificare una manutenzione periodica e regolare della pompa. Uno degli svantaggi di queste pompe, infatti, è che l’olio dev’essere cambiato regolarmente al fine di ridurre il rischio di usura. Più precisamente, si consiglia di cambiarlo ogni 3000 ore circa di utilizzo.

Le pompe a membrana sono estremamente resistenti alla corrosione e ai prodotti chimici. Questi modelli, di conseguenza, possono essere utilizzati per trattare qualsiasi tipo di prodotto viscoso, acido e corrosivo e, oltre a essere usati per l’evaporazione rotativa e il trattamento di composti volatili, trovano largo impiego in settori come l’industria alimentare (per il pompaggio di fluidi come acqua, cioccolato e sciroppi, ad esempio), l’industria cosmetica (per creme e gel) e l’industria chimica.

Le pompe a membrana per vuoto rappresentano la soluzione ideale per le applicazioni in cui è previsto che la pompa funzioni in maniera continuativa. Un altro vantaggio di queste pompe è che funzionano a secco. Pertanto, non essendo necessario lubrificarle, comportano costi di manutenzione inferiori rispetto alle pompe a palette. Il prezzo di queste macchine, tuttavia, è più elevato. Inoltre, il livello di vuoto offerto dalle pompe a membrana è inferiore rispetto a quello delle pompe rotative e non è adatto per la liofilizzazione.

Le pompe a vuoto ad anello liquido funzionano grazie a un liquido che viene aggiunto e che, subendo una forza centrifuga, viene proiettato contro le pareti della pompa. Il risultato di questa operazione è un anello liquido che mantiene la tenuta della pompa.

Le pompe ad anello liquido presentano molti vantaggi che si rivelano utili in diverse industrie, come distillerie, raffinerie, centrali elettriche, miniere, zuccherifici, ecc. Queste pompe per vuoto, infatti, sono molto poco sensibili al passaggio di liquidi, piccole particelle solide e vapori. Inoltre, la loro compressione isotermica è ideale per prodotti esplosivi e sensibili al calore, il che garantisce un’elevata sicurezza.

Le pompe per vuoto ad anello liquido possono essere utilizzate anche per la filtrazione sotto vuoto, l’estrazione dell’umidità, la rimozione dell’acqua dalla cellulosa durante la lavorazione della carta, il recupero di minerali e la movimentazione delle ceneri.

Con una portata massima di 30.000 m³/h, queste pompe hanno ottime prestazioni e consentono di diminuire o aumentare la pressione. Tuttavia, vi consigliamo di prestare attenzione alla pressione del vapore che satura l’anello liquido. Le pressione minima della pompa non deve essere inferiore alla pressione di saturazione dell’anello liquido perché, in caso contrario, l’anello potrebbe vaporizzarsi, compromettendo la tenuta stagna della pompa.

Le pompe a spirale vengono utilizzate per il pompaggio a vuoto pulito e secco e trovano largo impiego nel settore della ricerca e nei laboratori. Le pompe a vuoto Scroll si avvalgono di due spirali per pompare e comprimere i fluidi, siano essi liquidi o gassosi. Una di queste spirali è fissa mentre l’altra orbita intorno alla prima. Il movimento eccentrico della seconda spirale consente di comprimere il gas.

Compatte e silenziose, le pompe a vuoto Scroll sono pompe che funzionano senza olio. La loro tenuta stagna è resa possibile da una guarnizione a spirale, che deve essere sostituita spesso proprio per garantire una tenuta stagna ottimale.

Il principale inconveniente di questi modelli è la loro vulnerabilità a detriti e particelle, che hanno tendenza a erodere la guarnizione a spirale.

Le pompe turbomolecolari  possono raggiungere pressioni di 10^-12 mbar. Le portate ottenute con questi modelli, il cui funzionamento è simile a quello dei compressori, variano da 50 l/s a 5000 l/s.

Le pale dei diversi stadi della pompa entrano in rotazione grazie a un motore elettrico che gira ad alta velocità e permette, in questo modo, di evacuare un determinato volume d’aria. Per sopportare l’alta velocità di rotazione, queste pompe sono montate spesso su cuscinetti magnetici. Inoltre, richiedono necessariamente una pompa primaria con un vuoto finale di 10^-2 mbar.

Le pompe turbomolecolari sono pompe pulite in quanto non utilizzano olio. Queste pompe sono particolarmente adatte per applicazioni in vuoto ultra alto, come la strumentazione analitica o le analisi di laboratorio. A causa della loro complessa tecnologia, le pompe turbomolecolari sono costose all’acquisto e possono richiedere una manutenzione maggiore rispetto alle pompe per vuoto tradizionali. La loro velocità di pompaggio, inoltre, dipende molto dal tipo di gas pompato e si abbassa sensibilmente con i gas leggeri.

La lubrificazione di una pompa a vuoto è un altro aspetto da tenere in considerazione al momento dell’acquisto. La necessità di lubrificare o no una pompa per vuoto, infatti, gioca un ruolo nel livello di manutenzione della macchina.

Le pompe per vuoto lubrificate si caratterizzano per maggiore robustezza ed efficienza, ma richiedono una manutenzione regolare (approssimativamente ogni 12 ore). Vi consigliamo peraltro di utilizzare una trappola a freddo per evitare che l’olio condensi il vapore, il che si tradurrebbe in una peggiore prestazione della pompa. Questo dispositivo, installato all’ingresso della pompa, impedisce ai vapori d’olio di risalire il vuoto. Qualora decidiate di non utilizzare una trappola fredda, vi consigliamo di controllare regolarmente il colore dell’olio utilizzato per lubrificare la pompa a vuoto.

Un altro svantaggio delle pompe per vuoto lubrificate è che non possono essere utilizzate in alcuni settori industriali, come l’industria alimentare, perché l’olio rischierebbe di contaminare gli alimenti.

Le pompe a secco, invece, sono pompe senza olio, ossia non lubrificate. Di conseguenza, poiché non vi è alcun rischio che il liquido lubrificante contamini il prodotto aspirato, le pompe a secco trovano largo impiego nell’industria alimentare. Tuttavia, queste pompe sono più sensibili all’umidità e, non essendo raffreddate da un apposito liquido, sono anche più sensibili alle alte temperature.

Le pompe per vuoto sono utilizzate in molti campi, in particolare nei laboratori, nell’industria medica e farmaceutica, nella filtrazione e nella spettrometria di massa.

Ognuna di queste applicazioni richiede un particolare tipo di vuoto. La spettrometria di massa, ad esempio, richiede una pressione compresa tra 10-3 e 10-4 mbar e non sarà quindi necessario ricorrere a tecnologie in grado di creare un vuoto ultraelevato. Nella campo della lavorazione degli alimenti, dell’essiccazione, della metallurgia sotto vuoto e della distillazione, è necessario poter creare condizioni di vuoto primario. Per quanto riguarda le operazioni di brasatura sotto vuoto e di saldatura a fascio elettronico, sarà sufficiente creare condizioni di vuoto secondario. Per finire, chi opera nel campo della fisica delle superfici o dell’accelerazione delle particelle, opterà per pompe in grado di creare vuoto ultraelevato.