Guida Diagnostica: Bassa Portata o Assenza di Mandata in Pompe Centrifughe

1. Descrizione e Scopo del Problema

Le pompe centrifughe sono componenti critici in numerosi processi industriali, dall’automotive all’aerospaziale, dal chimico all’energetico. Una bassa portata o l’assenza totale di mandata non sono solo sintomi di malfunzionamento, ma indicatori di problemi che possono compromettere l’efficienza produttiva, causare danni gravi all’equipaggiamento e generare costi di fermo macchina elevati. Questa guida diagnostica è destinata a tecnici di manutenzione e ingegneri di affidabilità operanti nel settore della produzione di macchine utensili, fornendo un approccio sistematico per identificare e risolvere le cause radice di tali anomalie.

Sintomi tipici:

• Pressione di mandata inferiore ai valori nominali.
• Portata volumetrica ridotta o nulla.
• Aumento della temperatura della pompa o del fluido.
• Rumori anomali (es. scricchiolii, gorgoglii, ‘ghiaia’).
• Vibrazioni eccessive.
• Consumo energetico alterato (spesso in aumento).
• Frequenti interventi del motore o del sistema di protezione.

Equipaggiamento interessato: Principalmente pompe centrifughe monostadio, multistadio, orizzontali e verticali utilizzate per il trasferimento di fluidi in circuiti di raffreddamento, sistemi idraulici, lubrificazione o processi di lavaggio.

Classificazione della Gravità:

• Critica: Assenza di mandata o flusso insufficiente che arresta completamente una linea di produzione o un processo essenziale. Richiede intervento immediato.
• Maggiore: Bassa portata che riduce significativamente l’efficienza del processo, aumenta i tempi ciclo o causa un surriscaldamento progressivo dell’equipaggiamento a valle. Richiede pianificazione per intervento urgente.
• Minore: Flusso leggermente ridotto che comporta un aumento del consumo energetico o un’usura accelerata di componenti, senza impatto immediato sulla produzione. Richiede monitoraggio e pianificazione per manutenzione programmata.

2. Precauzioni di Sicurezza

AVVISO DI SICUREZZA CRITICO: Prima di qualsiasi intervento di diagnosi o manutenzione su una pompa, è ESSENZIALE osservare le seguenti precauzioni per prevenire infortuni gravi o mortali. Seguire scrupolosamente le procedure LOTO (LockOut/TagOut – Blocco/Etichettatura) stabilite dall’azienda e rispettare le normative UNI EN ISO 14118 (Sicurezza del macchinario – Prevenzione dell’avviamento inatteso) e CEI EN 50110-1 (Esercizio degli impianti elettrici).

• ISOLAMENTO ELETTRICO: Assicurarsi che l’alimentazione elettrica al motore della pompa sia disattivata e bloccata in posizione OFF utilizzando un dispositivo LOTO. Verificare l’assenza di tensione con un multimetro certificato CAT III/IV.
• ISOLAMENTO MECCANICO: Chiudere e bloccare tutte le valvole (mandata, aspirazione, bypass) per isolare la pompa dal sistema e prevenire il flusso di fluido.
• ENERGIA RESIDUA: Scaricare qualsiasi pressione residua presente nel circuito di mandata e aspirazione. Aprire lentamente le valvole di sfiato o di drenaggio. Attenzione a fluidi caldi o pericolosi.
• ATTENZIONE AI FLUIDI: Indossare sempre i Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) adeguati (guanti resistenti ai prodotti chimici, occhiali di sicurezza, visiera, indumenti protettivi) per proteggersi da fluidi caldi, corrosivi o tossici.
• SUPERFICI CALDE: Le pompe e le tubazioni possono raggiungere temperature elevate. Lasciare raffreddare l’equipaggiamento prima di toccarlo o utilizzare guanti termici.
• SUPPORTO: Non lavorare su pompe o motori sospesi senza un adeguato supporto o sollevamento meccanico.

3. Strumenti Diagnostici Necessari

L’efficacia della diagnosi dipende dall’uso di strumenti appropriati e calibrati. Di seguito, una tabella degli strumenti essenziali:

4. Lista di Controllo per la Valutazione Iniziale

Prima di intraprendere qualsiasi procedura diagnostica, è fondamentale raccogliere informazioni preliminari. Questo approccio minimizza i tempi di fermo e indirizza la diagnosi in modo più efficace.

5. Diagramma di Flusso Diagnostico Sistematico

Questo diagramma di flusso guida il tecnico attraverso un processo logico per isolare la causa radice del problema.

1. Sintomo Iniziale: Bassa Portata o Assenza di Mandata
   1. Verifica Preliminare (senza smontaggio):
      1. La pompa è alimentata? Il motore gira?
      • SE NO: Controllare l’alimentazione elettrica, il motore, il quadro di controllo. (Vedere sezione 8.1 Risoluzione Problemi Elettrici/Motore)
      • SE SÌ: Procedere.
      2. Tutte le valvole di aspirazione e mandata sono completamente aperte?
      • SE NO: Aprire le valvole. Verificare il flusso.
      • SE SÌ: Procedere.
      3. Il livello del fluido nel serbatoio di aspirazione è sufficiente?
      • SE NO: Rabboccare il serbatoio. Verificare il flusso.
      • SE SÌ: Procedere.
      4. Il filtro o la griglia di aspirazione sono visibilmente ostruiti?
      • SE SÌ: Spegnere la pompa (LOTO!), pulire il filtro. (Vedere sezione 8.4 Risoluzione Problemi di Aspirazione)
      • SE NO: Procedere.
      5. Misurare la pressione di aspirazione (con vacuometro se in depressione) e di mandata.
      • Pressione Aspirazione: Rientra nei limiti operativi specificati dal costruttore della pompa?
      • Pressione Mandata: Rientra nei limiti operativi specificati dal costruttore della pompa?
      • SE NO (entrambe non conformi): Procedere al punto b.
      • SE SÌ (conformi ma bassa portata): Il problema potrebbe essere più complesso o legato al sistema. (Vedere sezione 6.5 Analisi Curva di Sistema)
   2. Diagnosi Avanzata (in base alle letture di pressione):
      1. Pressione Aspirazione Molto Bassa (alto vuoto) o Vacuometro “a fondo scala”:
         • Indica restrizione significativa in aspirazione.
         • Verificare: Occlusione linea aspirazione, cavitazione, perdita d’aria in aspirazione, NPSHa insufficiente. (Vedere sezione 6.1, 6.2, 6.4)
      2. Pressione di Mandata Bassa o Assente, ma Pressione Aspirazione Normale:
         • Indica un problema interno alla pompa o nella linea di mandata.
         • Verificare: Aria intrappolata (air lock), girante usurata/danneggiata, valvola di non ritorno bloccata, occlusione linea di mandata, pompa non adescata. (Vedere sezione 6.2, 6.3, 6.5)
      3. Pressione di Mandata Alta, ma Portata Bassa o Assente:
         • Indica eccessiva resistenza al flusso nella linea di mandata.
         • Verificare: Valvola di mandata parzialmente chiusa, occlusione parziale o totale della linea di mandata, dimensionamento errato della pompa rispetto alla curva di sistema. (Vedere sezione 6.5)

6. Matrice Guasto-Causa

Questa matrice fornisce un riepilogo delle cause probabili per i sintomi più comuni, ordinati per probabilità.

7. Analisi della Causa Radice per Ogni Guasto

7.1. Cavitazione

La cavitazione si verifica quando la pressione statica del fluido all’ingresso della girante scende al di sotto della sua tensione di vapore. Questo provoca la formazione di bolle di vapore che, una volta trasportate in aree a pressione più elevata (verso la mandata), implodono violentemente. Questo fenomeno genera onde d’urto che erodono la superficie della girante e della carcassa, producendo un rumore caratteristico simile a “ghiaia” o scoppiettii.

• Perché succede: NPSHa (Net Positive Suction Head Available) insufficiente rispetto all’NPSHr (Net Positive Suction Head Required) della pompa. Le cause includono: elevata altezza di aspirazione, tubazione di aspirazione di diametro troppo piccolo o eccessivamente lunga, ostruzioni nel filtro o nella valvola di aspirazione, elevata temperatura del fluido, bassa pressione barometrica o bassa pressione nel serbatoio di aspirazione.
• Come confermare: Rumore distintivo, forti vibrazioni (soprattutto a frequenze di cavitazione), caduta improvvisa della pressione di mandata, erosione a pitting (corrosione da cavitazione) sulla girante (ispezionabile durante lo smontaggio), misurazione del NPSHa e confronto con i dati di targa della pompa.
• Danni se irrisolto: Rapida usura e distruzione della girante, rottura delle tenute meccaniche, danni ai cuscinetti a causa delle vibrazioni, inefficienza energetica e guasto totale della pompa.

7.2. Blocco d’Aria (Air Lock) o Disadescamento

Un blocco d’aria si verifica quando l’aria o un gas si accumula all’interno della carcassa della pompa o della linea di aspirazione, impedendo al fluido di riempire completamente la girante. Questo impedisce alla pompa di creare la pressione differenziale necessaria per muovere il fluido.

• Perché succede: Adesacamento incompleto della pompa all’avvio, perdite d’aria nella linea di aspirazione, livello del fluido nel serbatoio di aspirazione troppo basso che espone l’estremità della tubazione, o gas disciolti nel fluido che si liberano.
• Come confermare: Assenza di flusso con motore in funzione, rumori di gorgoglii, fluttuazioni del vacuometro o pressione di aspirazione estremamente bassa, pompa che gira “a vuoto” (senza carico).
• Danni se irrisolto: Surriscaldamento della pompa dovuto all’attrito e alla mancanza di fluido refrigerante, danneggiamento della tenuta meccanica e dei cuscinetti, usura prematura.

7.3. Usura o Danneggiamento della Girante

La girante è il cuore della pompa, responsabile del trasferimento di energia al fluido. Usura, corrosione, erosione o danni meccanici riducono drasticamente l’efficienza della pompa.

• Perché succede: Passaggio di particelle abrasive nel fluido, cavitazione, corrosione chimica, vibrazioni eccessive, funzionamento prolungato in condizioni non ottimali (es. fuori dal punto di efficienza massima), squilibrio della girante.
• Come confermare: Bassa pressione di mandata anche con valori di aspirazione nominali, rumori e vibrazioni anomale, ispezione visiva della girante (dopo smontaggio) che rivela bordi arrotondati, crepe, frammenti mancanti o superfici erose.
• Danni se irrisolto: Inefficienza energetica, sforzo aggiuntivo sul motore, danni progressivi ai cuscinetti e alla tenuta meccanica a causa di squilibri e vibrazioni, guasto totale della pompa.

7.4. Problemi di Aspirazione (non cavitazione)

Questi problemi riguardano l’impedimento fisico o il flusso insufficiente del fluido verso l’ingresso della pompa, non necessariamente legati alla tensione di vapore.

• Perché succede: Filtro, griglia o valvola di fondo intasati da detriti, tubazione di aspirazione parzialmente collassata o occlusa, perdite d’aria nella tubazione di aspirazione, dislivello eccessivo tra serbatoio e pompa (eccessiva altezza di aspirazione statica).
• Come confermare: Vacuometro in aspirazione che indica un vuoto eccessivo (es. > -0.5 bar) anche in assenza di cavitazione, ispezione visiva delle tubazioni e dei filtri, test di tenuta della linea di aspirazione con acqua saponata o rilevatore di perdite, verifica del dimensionamento del sistema (diametri tubazioni, curve, valvole) rispetto alle specifiche del costruttore.
• Danni se irrisolto: Cavitazione indotta da restrizione, surriscaldamento della pompa per funzionamento a secco parziale, usura prematura della tenuta meccanica.

7.5. Analisi della Curva di Sistema / Eccessiva Resistenza

La pompa lavora contro una resistenza (head) creata dal sistema di tubazioni. Se questa resistenza aumenta oltre i valori per cui la pompa è stata progettata, la portata diminuisce.

• Perché succede: Ostruzioni nella linea di mandata (incrostazioni, detriti, valvole parzialmente chiuse), aumento della contropressione del processo, modifiche al layout delle tubazioni che aumentano le perdite di carico, errore nel dimensionamento iniziale della pompa rispetto al sistema reale, valvola di regolazione malfunzionante.
• Come confermare: Pressione di mandata eccessivamente alta rispetto alla portata erogata, differenza di pressione tra aspirazione e mandata molto elevata, confronto della curva di sistema reale (ottenuta con misurazioni) con la curva caratteristica della pompa.
• Danni se irrisolto: Funzionamento della pompa troppo a sinistra sulla sua curva (verso il punto di shut-off) che causa surriscaldamento, forti vibrazioni, consumo energetico inefficiente, usura accelerata della tenuta e dei cuscinetti.

8. Procedure di Risoluzione Passo-Passo

8.1. Risoluzione Blocco d’Aria / Disadescamento

1. AVVISO DI SICUREZZA: Eseguire LOTO.
2. Aprire lentamente la valvola di sfiato sulla parte superiore della carcassa della pompa.
3. Riempire la pompa con il fluido (adescamento manuale) finché non esce solo fluido dalla valvola di sfiato.
4. Chiudere la valvola di sfiato.
5. Riaprire le valvole di aspirazione e mandata (se chiuse per LOTO).
6. Rimuovere il LOTO e avviare la pompa. Monitorare pressione e portata.
7. Se il problema persiste, verificare la presenza di perdite nella linea di aspirazione (giunti, flange, guarnizioni, tenuta meccanica).

8.2. Risoluzione Cavitazione

1. AVVISO DI SICUREZZA: Eseguire LOTO per ispezioni interne.
2. Aumentare NPSHa:
   • Controllare il livello del serbatoio di aspirazione; se troppo basso, aumentarlo.
   • Ridurre l’altezza di aspirazione statica (se possibile, riposizionare la pompa o il serbatoio).
   • Ridurre le perdite di carico in aspirazione: pulire filtri e griglie, aumentare il diametro della tubazione, ridurre il numero di curve e raccordi, sostituire valvole ostruite.
   • Raffreddare il fluido se la temperatura è eccessiva, riducendo la sua tensione di vapore.
   • Verificare l’integrità delle guarnizioni e dei giunti sulla linea di aspirazione per escludere aspirazione d’aria.
3. Ispezione Girante: Se i sintomi sono gravi, smontare la pompa (LOTO!) e ispezionare la girante per danni da pitting. Sostituire se necessario. (Vedere sezione 8.3)
4. Verificare il corretto adescamento e riavviare.

8.3. Risoluzione Usura / Danneggiamento Girante

1. AVVISO DI SICUREZZA: Eseguire LOTO completo della pompa e scaricare tutte le energie residue.
2. Drenare il fluido dalla pompa.
3. Smontare la carcassa e accedere alla girante secondo il manuale OEM.
4. Ispezionare visivamente la girante per usura, erosione, pitting o danni meccanici.
5. Controllare il gioco tra girante e anelli di usura (se presenti). Superare le tolleranze (es. > 0.3 mm per giranti Ø < 200 mm) richiede sostituzione.
6. Se la girante è danneggiata o usurata oltre i limiti accettabili, sostituirla con un ricambio originale UNITEC-D di specifica identica.
7. Verificare l’integrità dei cuscinetti e della tenuta meccanica; sostituire se necessario.
8. Rimontare la pompa seguendo le coppie di serraggio (es. bulloni flangia 60-80 Nm per M12) e le procedure di allineamento motore-pompa specificate dal costruttore (disallineamento tipico max 0.05 mm per accoppiamenti elastici).
9. Adescare la pompa e riavviare.

8.4. Risoluzione Problemi di Aspirazione

1. AVVISO DI SICUREZZA: Eseguire LOTO completo della pompa e scaricare le energie residue.
2. Chiudere le valvole a monte e a valle.
3. Ispezionare e pulire il filtro di aspirazione. Verificare che non sia danneggiato.
4. Controllare la valvola di fondo (se presente) per ostruzioni o malfunzionamenti.
5. Ispezionare visivamente l’intera linea di aspirazione per occlusione, schiacciamenti, deformazioni o perdite d’aria (utilizzare soluzione saponata con sistema in pressione minima o rilevatore di perdite).
6. Stringere tutti i raccordi e le flange. Sostituire guarnizioni e O-rings deteriorati.
7. Adescare la pompa e riavviare. Monitorare il vacuometro.

8.5. Risoluzione Eccessiva Resistenza del Sistema

1. AVVISO DI SICUREZZA: Rispettare le procedure per la manipolazione di fluidi ad alta pressione.
2. Verificare la posizione di tutte le valvole di mandata e di regolazione; assicurarsi che siano completamente aperte o nella posizione corretta per il processo.
3. Ispezionare la linea di mandata per ostruzioni (incrostazioni, detriti, depositi). Potrebbe essere necessario smontare sezioni o utilizzare telecamere endoscopiche.
4. Controllare il corretto funzionamento della valvola di non ritorno in mandata; potrebbe essere bloccata in posizione parzialmente chiusa.
5. Se il problema persiste e non si trovano ostruzioni, ricalcolare la curva di sistema attuale e confrontarla con la curva caratteristica della pompa. Se la pompa è sottodimensionata per le condizioni attuali, considerare la sostituzione con una pompa con prestazioni adeguate.

9. Misure Preventive

10. Ricambi e Componenti

L’utilizzo di ricambi originali o equivalenti certificati UNITEC-D è cruciale per mantenere le prestazioni e l’affidabilità della pompa, garantendo la conformità alle normative CE e UNI EN ISO 9001.

Per l’acquisto di ricambi originali e certificati, visitare il nostro e-catalog: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Riferimenti

• UNI EN ISO 9906: Pompe rotodinamiche – Prove di accettazione idraulica – Gradi di precisione 1, 2 e 3.
• UNI EN ISO 10816-3: Valutazione delle vibrazioni delle macchine mediante misurazioni sulle parti non rotanti – Parte 3: Macchine industriali con potenza nominale superiore a 15 kW e velocità nominale comprese tra 120 r/min e 15 000 r/min, quando misurate sul posto.
• UNI EN ISO 14118: Sicurezza del macchinario – Prevenzione dell’avviamento inatteso.
• CEI EN 50110-1: Esercizio degli impianti elettrici.
• Manuali di Installazione, Operazione e Manutenzione (IOM) del Produttore Originale (OEM) della pompa.
• Guide di manutenzione UNITEC-D correlate per cuscinetti e tenute meccaniche.