Le pompe sanitarie, note anche come pompe igieniche, sono classificate in base all’ambiente applicativo. Sono progettate specificamente per il trasporto di prodotti che entreranno infine a contatto diretto con il corpo umano, e trovano impiego nei settori farmaceutico, lattiero-caseario, delle bevande, alimentare, cosmetico, degli additivi alimentari e della chimica fine.
In base alla diversità dei mezzi da movimentare, queste sono le 10 tipologie più diffuse di pompe sanitarie oggi utilizzate nelle linee di processo.
Pompe centrifughe
Principio di funzionamento: Le pompe centrifughe si distinguono in versioni monostadio e multistadio. Nella pompa centrifuga monostadio, il corpo pompa viene riempito di liquido prima dell’avviamento. Durante la rotazione ad alta velocità dell’impeller, il liquido acquista energia cinetica grazie alla forza centrifuga. Tale liquido ad alta velocità attraversa quindi il canale divergente della voluta, dove la pressione dinamica (velocità) viene convertita in pressione statica. Rispetto alle versioni monostadio, le pompe centrifughe multistadio integrano due o più impeller; questa configurazione consente di assorbire e pressurizzare il fluido in stadi successivi, raggiungendo altezze di sollevamento significativamente superiori. L’utente può aumentare o ridurre il numero di stadi dell’impeller per ottenere la prevalenza desiderata.
Vantaggi: Struttura semplice e compatta, ingombro ridotto, peso contenuto, eccellente lavorabilità meccanica, costo contenuto, spiccate capacità di autoadescamento, bassa sensibilità alla contaminazione del fluido, ampio campo di regolazione della velocità, elevata resistenza ai sovraccarichi d’urto, manutenzione agevole e funzionamento estremamente affidabile.
Svantaggi: Forze radiali non bilanciate, elevata pulsazione di portata, rumorosità accentuata, efficienza energetica inferiore rispetto alle pompe volumetriche in presenza di fluidi ad alta viscosità, scarsa intercambiabilità dei componenti, difficoltà di riparazione una volta usurati, impossibilità di impiego come pompe a cilindrata variabile.
Pompe autoadescanti
Principio di funzionamento: Prima dell’avviamento, il corpo pompa deve essere pre-riempito con acqua (oppure conservare internamente l’acqua residua da precedenti cicli operativi). All’accensione, la rotazione ad alta velocità dell’impeller spinge l’acqua presente nei canali dell’impeller verso la voluta, generando un vuoto all’ingresso che apre la valvola di ritegno di aspirazione. L’aria presente nella tubazione di aspirazione viene quindi aspirata nella pompa, trascinata attraverso i canali dell’impeller fino al bordo esterno, dove viene espulsa.
Caratteristiche prestazionali: Tolleranze estremamente strette tra corpo pompa e impeller garantiscono capacità di aspirazione eccezionali. La tubazione di aspirazione è in grado di evacuare aria ed effettuare il trasferimento continuo di prodotti contenenti gas intrappolati. Queste pompe coniugano struttura compatta, funzionamento silenzioso e regolare, elevata efficienza, lunga durata operativa e ridotte esigenze di manutenzione.
Pompe a doppia vite (pompe a spostamento parallelo)
Principio di funzionamento: Comunemente definite pompe di trasferimento a spostamento parallelo, queste macchine impiegano una coppia di viti speciali, sincrone e mutualmente ingrananti. Durante la rotazione, le viti si accoppiano con precisione reciproca e aderiscono strettamente alla parete interna della camera di pompaggio, generando una serie di camere spaziali dinamicamente sigillate e disposte in parallelo. La rotazione continua spinge il materiale in avanti secondo un percorso definito, erogando un flusso costante, ad alta pressione e privo di pulsazioni.
Caratteristiche prestazionali: Il design modulare riduce drasticamente l’ingombro d’installazione ed elimina gli angoli morti interni, rendendole ideali sia per il trasferimento prodotto che per i processi automatizzati di CIP/SIP (pulizia in posto/sterilizzazione in posto). Poiché i rotori personalizzati non entrano mai in contatto meccanico, l’usura è virtualmente assente, garantendo una durata operativa eccezionalmente prolungata. Supportano regolazione continua della velocità, inversione di senso di rotazione e funzionamento a secco. Eccellono nel mescolamento e trasferimento stabile di materiali eterogenei (ad esempio miscele gas-liquido o solido-liquido), si adattano a un ampio spettro di viscosità senza causare degrado da taglio e gestiscono agevolmente fluidi contenenti particelle di grandi dimensioni.
Pompe a ingranaggi
Principio di funzionamento: Le pompe sanitarie a ingranaggi sfruttano l’ingranamento di due ruote dentate rotanti (una motrice e una folle) all’interno di un corpo pompa accuratamente tollerato. Sul lato di aspirazione, lo svincolo degli ingranaggi genera un vuoto che richiama il liquido nella pompa. Il fluido viene intrappolato negli spazi tra i denti e la carcassa, muovendosi lungo il perimetro fino al lato di mandata. Sul lato di uscita, il nuovo ingranamento dei denti spinge il fluido fuori dalla pompa.
Vantaggi: Design altamente compatto e semplice, ingombro ridotto, eccellenti capacità di autoadescamento, erogazione di una portata costante e priva di pulsazioni, elevata efficienza nel trattamento di liquidi ad alta viscosità, possibilità di funzionamento bidirezionale e idoneità ad applicazioni di dosaggio preciso.
Svantaggi: Generano forze di taglio superiori rispetto alle pompe a lobi o a profilo sinusoidale; sono estremamente sensibili a solidi o particelle abrasive, che provocano rapida usura interna; tolleranze stringenti incrementano il rischio di grippaggio in caso di funzionamento a secco; possono diventare rumorose ad elevate velocità di rotazione.
Pompe a vite (pompe a cavità progressiva)
Principio di funzionamento: Le varianti più comuni comprendono le pompe a vite singola (a cavità progressiva) e quelle a doppia vite. La pompa a vite singola è dotata di un solo rotore elicoidale che ruota all’interno di uno statore flessibile. Quando il motore aziona l’albero della pompa, la vite ruota attorno al proprio asse mentre rotola sulla superficie interna della guaina dello statore, generando cavità sigillate in continuo movimento. Nella pompa a doppia vite, una vite motrice aziona la seconda vite; il liquido viene intrappolato nelle camere di ingranamento e spinto assialmente verso l’uscita centrale.
Vantaggi: Eccellenti prestazioni di aspirazione con affidabili capacità di autoadescamento; erogazione di un flusso uniforme e continuo, con vibrazioni minime e bassissimo livello sonoro; minore sensibilità ai gas intrappolati e alle impurità minori rispetto ad altre pompe rotative; straordinaria versatilità su un’ampia gamma di tipologie di fluidi e di viscosità.
Svantaggi: Dimensioni fisiche ingenti che richiedono un notevole ingombro d’installazione; tolleranze di fabbricazione e montaggio delle viti estremamente stringenti; prestazioni relativamente sensibili a brusche variazioni di viscosità del fluido; usura meccanica progressiva di viti e statori, con conseguente necessità di sostituzione periodica; impossibilità di invertire liberamente il senso di rotazione, essendo vincolate all’orientamento costruttivo di progetto.
Pompe rotative a lobi
Principio di funzionamento: Queste pompe generano l’aspirazione mediante il movimento sincrono e controrotante di due lobi che non entrano mai in contatto. Durante la rotazione, i lobi richiamano il materiale nella camera di pompaggio. La carcassa del rotore è suddivisa in numerosi piccoli compartimenti. Quando un compartimento si riempie di fluido, il compartimento adiacente si chiude immediatamente, realizzando un trasferimento continuo e ciclico.
Vantaggi: Ideali per il trasporto di mezzi ad alta viscosità e di prodotti sensibili al taglio; dotate di ingressi extra-large per gestire agevolmente materiali semisolidi; il design controrotante e non a contatto garantisce che il prodotto non subisca compressione né danneggiamento durante il trasferimento; operano a basse velocità di rotazione, preservando integralmente la struttura fisica e la composizione del mezzo.
Svantaggi: Scarsa efficienza nel trasferimento di fluidi a bassa viscosità; giochi interni fissi comportano che l’usura tra rotori e carcassa determini un rapido decadimento dell’efficienza di pompaggio; possono comunque esercitare stress di taglio apprezzabili su materiali estremamente delicati; non adatte a fluidi contenenti particelle solide dure e altamente abrasive.
Pompe a diaframma
Principio di funzionamento: Durante il funzionamento, un meccanismo a manovella e biella, azionato da motore, imprime un moto alternato a un pistone. Questo movimento trasferisce la forza, tramite un fluido di lavoro (solitamente olio) contenuto nel cilindro idraulico, a un diaframma flessibile, inducendone la deformazione alternata per aspirare e spingere il fluido attraverso valvole di ritegno.
Vantaggi: Ideali per il trattamento di fluidi chimicamente instabili o altamente volatili; garantiscono isolamento totale tra materiali pericolosi o corrosivi e l’ambiente esterno; estremamente compatte, portatili e prive di fondazione fissa, risultando eccezionalmente facili ed economiche da impiegare come unità mobili di trasferimento.
Svantaggi: La pressione di mandata è intrinsecamente limitata dalla sorgente di alimentazione (aria compressa o meccanismo azionante), con un valore massimo tipico intorno ai 6 bar; generano vibrazioni e rumore rilevabili nelle tubazioni, soprattutto a portate elevate; i diaframmi presentano una vita utile più breve e maggiore tendenza alla rottura per fatica rispetto ai sistemi a spostamento parallelo; le portate sono generalmente modeste, limitandone l’impiego a sistemi localizzati di piccole dimensioni.
Pompe ad alto taglio (pompe emulsionanti)
Principio di funzionamento: Note anche come pompe emulsionanti, queste unità sanitarie combinano le funzioni di dispersione, omogeneizzazione, emulsificazione e miscelazione. Integrano un sistema rotore-statore che ruota a velocità estremamente elevate all’interno di una camera fortemente confinata. Questo moto rapido genera intensi impatti meccanici, forze idrauliche di taglio e attrito tangenziale. Lavorazioni meccaniche avanzate e leghe speciali trattate termicamente consentono a queste strutture dentate di frammentare, omogeneizzare e miscelare le particelle fino a livello microscopico.
Caratteristiche prestazionali: Tutti i componenti a contatto con il prodotto sono realizzati in acciaio inossidabile 316L di prima qualità. Garantiscono velocità e forze di taglio straordinariamente elevate. Dotate di 5–8 sistemi di omogeneizzazione in linea operanti simultaneamente, assicurano dispersione ed emulsificazione ad alta velocità e altamente stabili, senza subire usura interna severa degli organi meccanici.
Pompe sinusoidali (pompe a profilo sinusoidale)
Principio di funzionamento: La pompa sinusoidale è una pompa volumetrica rotativa. Integra un rotore a profilo sinusoidale unicamente progettato, abbinato a una piastra raschiante sostituibile. Questa interazione trasporta il mezzo in modo estremamente delicato, senza generare pulsazioni né urti distruttivi. Il profilo ondulato del rotore determina la formazione e la successiva scarica di quattro distinte camere di spostamento volumetrico ad ogni rotazione completa. Questo movimento fluido e continuo spinge il fluido in avanti come un’onda gentile.
Caratteristiche prestazionali: Design compatto che ottimizza lo spazio disponibile; esercita praticamente zero impatto o forza distruttiva sui mezzi delicati o sensibili al taglio durante il trasferimento; supporta portate elevate e lavorazioni a basso taglio; il flusso a bassa pulsazione previene le vibrazioni nelle tubazioni e garantisce una consegna ordinata e costante, permettendo alla pompa di adescare o svuotare i circuiti molto più rapidamente. A seconda dell’ambiente industriale specifico, può soddisfare sia esigenze sanitarie che di processo pesante.
Pompe a vuoto Roots
Principio di funzionamento: Azionate dalla controrotazione continua di due lobi simmetrici, i gas vengono aspirati dall’ingresso nella cavità sigillata compresa tra i rotori e la carcassa della pompa, quindi spinti verso la bocca di scarico. Poiché tale cavità risulta completamente isolata dopo l’aspirazione, il gas non subisce alcuna compressione o espansione interna all’interno della camera principale di pompaggio. Tuttavia, quando la punta del rotore supera il bordo della bocca di scarico, il gas a pressione più elevata proveniente dal lato di mandata irrompe repentinamente nella cavità, causando un brusco innalzamento della pressione prima che il gas venga completamente espulso.
Caratteristiche prestazionali: Elevatissime velocità di pompaggio su un ampio intervallo di pressioni; tempi di avviamento istantanei per messa in servizio immediata; elevata resistenza alla presenza di polveri e vapori acquei nel gas aspirato; assenza di lubrificazione all’interno della camera di pompaggio, garantendo un ambiente di vuoto totalmente privo di olio; bassissimi livelli di vibrazione grazie all’eccellente equilibratura dinamica dei rotori; ridottissime perdite per attrito meccanico, con conseguente consumo energetico minimo, ingombro contenuto e costi di manutenzione ordinaria estremamente ridotti.
