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Guida alla diagnostica e alla risoluzione dei problemi: prestazioni ridotte delle pompe centrifughe o scarico assente

Technical analysis: Troubleshooting centrifugal pump low flow or no discharge: cavitation, impeller wear, air lock, suct

1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

Il presente manuale è destinato alla diagnostica del sistema e alla risoluzione dei problemi relativi alla ridotta alimentazione o alla completa mancanza di scarico delle pompe centrifughe, che rappresentano disturbi critici nei processi industriali. Tali malfunzionamenti portano a interruzioni della produzione, riduzione dell’efficienza e aumento dei costi operativi. La guida copre un'ampia gamma di pompe centrifughe utilizzate in settori quali quello chimico, alimentare, idrico e delle acque reflue, petrolio e gas e applicazioni industriali generali.

I problemi legati alla fornitura ridotta o alla mancanza di iniezione possono avere diversi gradi di gravità:

  • Critico: completa mancanza di approvvigionamento, che porta all'arresto immediato del processo tecnologico e a notevoli perdite finanziarie.
  • Significativo: una riduzione significativa del mangime che influisce sulla qualità del prodotto, sull'efficienza del processo e può causare il guasto di altre apparecchiature.
  • Minore: una piccola ma persistente diminuzione della fornitura, che porta ad un aumento del consumo di energia e ad una riduzione del periodo tra le riparazioni.

Lo scopo del manuale è fornire al personale tecnico, ai meccanici e agli operatori gli strumenti per identificare in modo rapido e accurato le cause principali dei malfunzionamenti e ripristinare in modo efficace le apparecchiature in servizio.

2. Precauzioni

ATTENZIONE! SICUREZZA! Prima di iniziare qualsiasi lavoro diagnostico o di riparazione sulle apparecchiature di pompaggio, è necessario assicurarsi che tutti gli standard e le procedure di sicurezza siano seguiti. La mancata osservanza di queste precauzioni potrebbe provocare lesioni personali, danni alle apparecchiature o morte.

  • Blocco/Tagging (LOTO): assicurarsi di eseguire la procedura di blocco e tag secondo DSTU EN 1037:2018 "Sicurezza delle macchine. Prevenzione dell'avvio inaspettato". Assicurarsi che la fonte di alimentazione sia scollegata e bloccata e che eventuali parti mobili non possano essere avviate accidentalmente.
  • Dispositivi di protezione individuale (DPI): utilizzare sempre i DPI richiesti: occhiali di sicurezza (EN 166), guanti di sicurezza (EN 388), scarpe di sicurezza (EN ISO 20345), casco e, se necessario, indumenti protettivi.
  • Energia immagazzinata: garantire che tutta l'energia immagazzinata (pressione del sistema, carica elettrica, energia potenziale dal peso) sia scaricata o bloccata in modo sicuro. Scaricare il fluido dalla pompa e dalle tubazioni prima dello smontaggio.
  • Superfici e fluidi caldi: la pompa e il fluido potrebbero essere caldi. Lasciare raffreddare l'attrezzatura a una temperatura sicura o utilizzare DPI resistenti al calore.
  • Liquidi pericolosi: quando si lavora con liquidi aggressivi, tossici o infiammabili, seguire speciali procedure di sicurezza, utilizzare dispositivi di protezione individuale adeguati (ad esempio guanti resistenti agli agenti chimici, respiratori) e garantire un'adeguata ventilazione.
  • Parti rotanti: non lavorare mai vicino a parti rotanti senza un'adeguata protezione e senza alimentazione.

3. Strumenti diagnostici necessari

Per una diagnostica efficace, è necessario il seguente set di strumenti che soddisfino gli standard pertinenti:

Nome dello strumento Specifica/Modello Intervallo di misurazione Scopo
Manometri Classe di precisione 1.0 o migliore, Ø almeno 100 mm 0-10 bar (aspirazione), 0-25 bar (scarico) Misurazione della pressione assoluta/sovrapressione nel sistema.
Vacuometro Classe di precisione 1.0 o migliore, Ø almeno 100 mm da -1 a 0 bar Misura della rarefazione (vuoto) all'aspirazione della pompa.
Pinze per la misurazione della corrente a vero valore efficace Fluke 376 FC o equivalente Fino a 1000 A CA/CC Misurazione del consumo di corrente del motore elettrico per stimare carico e potenza.
Contagiri (contatto/senza contatto) Testo 460 o simile 100-30000 giri/min Controllo dell'effettiva velocità di rotazione dell'albero pompa/motore.
Analizzatore di vibrazioni Vibrometro VM600 o simile Gamma 10 Hz - 10 kHz, impostazione velocità RMS (mm/s), accelerazione (m/s²) Misurazione e analisi delle vibrazioni secondo ISO 10816 per la diagnosi di squilibrio, disallineamento, difetti dei cuscinetti, cavitazione.
Pirometro/termocamera FLIR E6-XT o equivalente Da -20°C a 400°C, precisione ±2°C Controllo della temperatura di cuscinetti, guarnizioni, corpo pompa e motore. Rilevamento delle zone di surriscaldamento.
Tester ad ultrasuoni (stetoscopio) SDT270 o simile Gamma di frequenza 20-100 kHz Rilevamento di cavitazione, perdite d'aria, malfunzionamenti dei cuscinetti nelle fasi iniziali.
Misuratore di portata portatile (ultrasonico) Siemens SITRANS FUS1010 o simile Dipende dal diametro della tubazione, precisione ±1-2% Misurazione senza contatto della portata (prestazione) effettiva della pompa.

4. Lista di controllo della valutazione iniziale

Prima di iniziare una diagnosi dettagliata, è necessario effettuare una valutazione preliminare per raccogliere informazioni di base e restringere la ricerca di un malfunzionamento:

Punto di controllo Azioni/Osservazioni Registra/Risultato
Ispezione visiva della pompa e delle tubazioni Verificare la presenza di perdite di fluido visibili, danni alla carrozzeria, corrosione e corpi estranei.  
Livello del liquido nel serbatoio di aspirazione Verificare che il livello del fluido sia sufficiente a garantire il regolare funzionamento della pompa. Livello: ___, Min: ___, Max: ___
La posizione delle valvole di intercettazione Assicurarsi che tutte le valvole/valvole di ritegno di aspirazione e scarico siano completamente aperte (o in posizione operativa). Aspirazione: ____, Scarico: ____
Indicatori manometri/vuotometri (se installati) Registrare i valori attuali della pressione di aspirazione e mandata. Pressione di aspirazione: ___ bar, Pressione di scarico: ___ bar
Suoni insoliti Ascoltare la pompa: rumore di ghiaia (cavitazione), gorgoglio (aria), stridore (cuscinetti/attrito).  
Presenza di vibrazioni Valutare le vibrazioni con le mani. Identificare i luoghi con maggiore vibrazione.  
Temperatura della pompa e del motore Determinare al tatto o con l'aiuto di un pirometro la temperatura dell'alloggiamento, dei cuscinetti, del motore. Carrozzeria: ___°C, Cuscinetti: ___°C, Motore: ___°C
Storico dei tagliandi e degli incidenti Scopri le ultime voci del registro, i cambiamenti nel sistema, i messaggi di emergenza SCADA/ASUTP.  
Parametri del motore elettrico Annotare i valori di corrente e tensione. Corrente: ___ A, Tensione: ___ V

5. Flusso sistematico della diagnostica

Questa sezione presenta un albero delle soluzioni per aiutare a identificare sistematicamente la causa principale di un problema.

  1. SINTOMO: fornitura ridotta o assenza di boost.
    • FASE 1: controllare le condizioni iniziali e i segnali visivi (vedere la sezione 4).
      • SE la pompa è in funzione ma la fornitura è assente o minima e il livello del fluido nel serbatoio è basso o assente.
        • CAUSA PROBABILE: Flusso di fluido all'aspirazione insufficiente/Serbatoio vuoto.
        • VERIFICA: Afflusso al serbatoio, ostruzione della linea di aspirazione, intasamento del filtro di aspirazione.
        • VAI A: punto 8 (Problemi alla tubazione di aspirazione).
      • SE la pompa funziona, ma si sente un forte rumore, crepitio, gorgoglio, simile al rumore della ghiaia.
        • ALLORA CAUSA PROBABILE: Cavitazione o camera di equilibrio.
        • VERIFICARE: Pressione di aspirazione con vacuometro/manometro. Utilizzare un tester a ultrasuoni per confermare la cavitazione/perdite d'aria.
        • VAI AL: PASSO 2.
      • SE la pompa è relativamente silenziosa, ma la portata è notevolmente ridotta e la pressione di scarico è inferiore al normale con una pressione di aspirazione normale.
        • ALLORA CAUSA PROBABILE: Usura della girante, perdite interne o modifiche al sistema di iniezione.
        • VERIFICARE: Corrente assorbita dal motore (pinze di misurazione della corrente). Se la corrente diminuisce significativamente con un'alimentazione ridotta, ciò potrebbe indicare l'usura della girante.
        • VAI AL: PASSO 3.
      • SE la pompa funziona normalmente, ma la portata è ridotta e la pressione di scarico non soddisfa i requisiti di processo, mentre la pressione di aspirazione è normale e non vi sono segni visibili di usura o cavitazione.
        • CAUSA PROBABILE: Mancata corrispondenza nella curva del sistema o selezione errata della pompa.
        • VERIFICA: Analisi della curva del sistema.
        • VAI AL: PASSO 4.
    • PASSO 2: diagnosticare cavitazione e camere d'aria.
      • SE il vuoto di aspirazione è elevato (vicino alla pressione del vapore saturo del liquido alla temperatura attuale) o la pressione di aspirazione è molto bassa.
        • ALLORA CAUSA PROBABILE: Cavitazione causata da NPSHa insufficiente.
        • VERIFICARE: Filtro di aspirazione intasato, valvole parzialmente chiuse, lunghezza/diametro del tubo di aspirazione troppo lungo, temperatura del fluido.
        • VAI A: punto 7 (Cavitazione).
      • SE gorgoglio, rumore di flusso e pressione di sovralimentazione irregolare o assente, soprattutto dopo l'avvio o il minimo.
        • CAUSA PROBABILE ALLORA: Blocco d'aria nel corpo della pompa o perdita d'aria nella linea di aspirazione.
        • VERIFICARE: la tenuta della tubazione di aspirazione (visivamente, con una soluzione saponosa, con un tester ad ultrasuoni). Condizioni della valvola di riempimento.
        • VAI A: punto 7 (Inceppamento dell'aria/Problemi di riempimento).
    • PASSO 3: diagnosticare l'usura meccanica.
      • SE l'assorbimento di corrente del motore è inferiore a quello nominale o significativamente ridotto rispetto alle normali condizioni operative con alimentazione ridotta.
        • ALLORA CAUSA PROBABILE: Usura significativa sulla girante.
        • CONTROLLO: Ispezione visiva della girante e delle superfici interne dell'alloggiamento (dopo lo smontaggio).
        • VAI A: punto 7 (Usura girante e alloggiamento).
      • SE la vibrazione supera i limiti consentiti secondo ISO 10816 (ad esempio, per le pompe di classe II, la vibrazione è maggiore di 4,5 mm/s RMS per la velocità nominale).
        • CAUSA PROBABILE: Usura del cuscinetto, disallineamento, squilibrio o danno interno (ad esempio, una parte della girante strappata).
        • VERIFICA: Analisi dettagliata delle vibrazioni, imaging termico dei cuscinetti, controllo del disallineamento.
        • VAI A: punto 7 (Usura girante e alloggiamento), considerare anche cuscinetti e guarnizioni.
    • PASSO 4: Analisi della curva del sistema.
      • SE tutti i parametri della pompa (pressione di aspirazione, assenza di cavitazione, vibrazione normale, assenza di usura) sono normali, ma la portata effettiva rimane bassa e la pressione di scarico corrisponde a un "nuovo" punto di funzionamento sulle caratteristiche della pompa che non soddisfa i requisiti di processo.
        • ALLORA CAUSA PROBABILE: Modifica delle caratteristiche idrauliche del sistema (curva del sistema) o selezione iniziale errata della pompa.
        • VERIFICA: Ricalcolo della curva del sistema tenendo conto di nuove condizioni operative o modifiche della tubazione. Confronto con la curva di funzionamento della pompa.
        • VAI A: pag. 7 (Incoerenza della curva del sistema).

6. Matrice dei malfunzionamenti e delle cause

La seguente tabella ti aiuterà a navigare rapidamente tra i sintomi, le cause più probabili, i test diagnostici e i risultati attesi.

Sintomo Probabili cause (classificate in base alla probabilità) Test diagnostico Risultato previsto se la causa è confermata
Nessuna alimentazione/alimentazione molto bassa Intasamento d'aria nella pompa (Alto)
Assenza di fluido in aspirazione (Alto)
Aspirazione intasata (Media)
Senso di rotazione errato (Basso)		 Apertura della valvola dell'aria; Controllo del livello nel serbatoio; Ispezione visiva del filtro; Controllo del collegamento del motore. Uscita dell'aria, recupero dell'alimentazione; Il serbatoio è vuoto; Il filtro è intasato; La pompa non si adesca nonostante la rotazione.
Alimentazione scarsa, rumore, vibrazioni, calo della pressione di scarico, pulsazioni Cavitazione (alta)
Linea di aspirazione ostruita (media)
Temperatura del liquido troppo alta (media)		 Misure di pressione in aspirazione e mandata; Tester ad ultrasuoni; Termocamera; Controllo dei filtri. La pressione di aspirazione è vicina alla pressione del vapore saturo; Caratteristica

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