Come selezionare i diametri dei tubi di ingresso e di uscita per le pompe per fanghi

La scelta dei diametri dei tubi di ingresso e di uscita per le pompe per fanghi deve seguire il principio fondamentale secondo cui "il diametro del tubo di ingresso non deve essere inferiore al diametro di aspirazione della pompa e il diametro del tubo di uscita deve essere adattato ai requisiti di portata e prevalenza".
Il dimensionamento delle tubazioni deve essere progettato tenendo conto di tre dimensioni chiave : caratteristiche del liquame, parametri della pompa e disposizione della tubazione , con l'obiettivo finale di ottenere un funzionamento anti-cavitazione, anti-blocco e a basso consumo energetico , garantendo così un trasporto del liquame stabile ed efficiente.

I. Principi di base per la selezione del diametro del tubo

La configurazione del diametro delle tubazioni deve essere basata sia sulla sicurezza delle apparecchiature che sull'efficienza del sistema. Le due regole fondamentali seguenti sono essenziali per evitare la maggior parte dei rischi operativi.

1. Tubo di ingresso: più grande è meglio

Il diametro interno del tubo di ingresso non deve essere inferiore al diametro di aspirazione della pompa per fanghi e, ove possibile, si consiglia di selezionare un tubo di una dimensione più grande rispetto all'ingresso della pompa.
Ad esempio, se il diametro di ingresso della pompa è di 100 mm (circa 4 pollici), è necessario utilizzare un tubo di ingresso da 125 mm (circa 5 pollici). L'uso di tubi da 80 mm (circa 3 pollici) o inferiori è severamente vietato.

Questa soluzione riduce la velocità del fango sul lato di aspirazione, consentendo al fluido di entrare nella pompa senza problemi. Contribuisce a prevenire eccessive cadute di pressione in ingresso, che potrebbero altrimenti causare cavitazione e danneggiare i componenti critici della pompa.

2. Tubo di scarico: la corrispondenza corretta è fondamentale

Il diametro del tubo di uscita può essere uguale o leggermente inferiore al diametro di mandata della pompa , ma la differenza di dimensioni non deve superare una dimensione nominale.
Ad esempio, se il diametro di mandata della pompa è di 100 mm, è accettabile un tubo di uscita da 100 mm o da 80 mm, mentre non è consigliato il collegamento diretto a un tubo da 50 mm o più piccolo.

Un tubo di scarico sovradimensionato può comportare un consumo energetico inutile, mentre un tubo sottodimensionato aumenta significativamente la resistenza della condotta, causando un flusso insufficiente del fango o addirittura un'ostruzione. Pertanto, è necessario raggiungere un equilibrio ottimale tra efficienza di trasporto e costi energetici .

II. Fattori chiave che influenzano la scelta del diametro del tubo

Il diametro delle tubazioni deve essere adattato dinamicamente alle effettive condizioni operative. La dimensione appropriata delle tubazioni viene determinata attraverso una valutazione completa delle proprietà del fango, dei parametri della pompa e della configurazione della tubazione.

1. Caratteristiche della sospensione

Le proprietà della poltiglia sono la base principale per la scelta del diametro del tubo, poiché influenzano direttamente la resistenza all'usura e i requisiti anti-intasamento.

• Concentrazione dei solidi
  Quando la poltiglia ha un'elevata concentrazione di solidi (ad esempio, poltiglia di sabbia di quarzo con un contenuto di solidi superiore al 60%), è necessario utilizzare un diametro del tubo maggiore, in genere di una dimensione maggiore rispetto alla selezione standard, per ridurre la velocità del flusso ed evitare la sedimentazione e l'ostruzione delle particelle.

• Dimensione delle particelle
  Per fanghi grossolani contenenti particelle più grandi di 1 mm, il diametro del tubo di ingresso deve essere aumentato per evitare l'intasamento delle particelle sul lato di aspirazione.
  Per fanghi fini con dimensioni delle particelle inferiori a 0,1 mm, è possibile applicare le dimensioni standard dei tubi; tuttavia, è comunque opportuno evitare diametri eccessivamente piccoli per impedire accumulo e sedimentazione.

• Viscosità della sospensione
  Se la poltiglia contiene argilla o altri componenti viscosi, la resistenza al flusso aumenta significativamente. In questi casi, il diametro del tubo deve essere aumentato (di una misura in più rispetto al valore calcolato) per ridurre l'adesione e l'accumulo lungo la parete del tubo, garantendo un trasporto fluido.

2. Parametri della pompa per fanghi

I parametri di progettazione chiave della pompa costituiscono la base per la scelta del diametro del tubo e devono essere abbinati correttamente per garantire le prestazioni del sistema.

• Portata
  Portate di progetto più elevate richiedono diametri delle tubazioni maggiori. Ad esempio, una pompa con portata nominale di 100 m³/h richiede una tubazione di diametro maggiore rispetto a una con portata nominale di 50 m³/h per supportare il maggiore volume di fanghi.

• Testa
  Quando la distanza di trasporto supera i 100 metri o il sollevamento verticale supera i 20 metri, il diametro del tubo di uscita deve essere aumentato per ridurre l'attrito e le perdite locali, evitando una prevalenza effettiva insufficiente nel punto di scarico.

• Dimensioni degli ugelli di ingresso e di uscita
  I diametri di aspirazione e mandata della pompa rappresentano i limiti minimi per la selezione delle tubazioni. Il diametro del tubo di ingresso non deve essere inferiore al diametro di aspirazione della pompa e la differenza di dimensioni del tubo di uscita non deve superare una dimensione nominale per garantire un corretto adattamento tra la pompa e il sistema di tubazioni.

3. Layout della pipeline

L'ambiente di installazione e la disposizione delle tubazioni influiscono sulla resistenza al flusso e devono essere presi in considerazione quando si selezionano i diametri delle tubazioni.

• Lunghezza della conduttura
  Quando la lunghezza totale della tubazione supera i 50 metri, il diametro del tubo di uscita deve essere aumentato di una misura (ad esempio, da 100 mm a 125 mm) per compensare le perdite per attrito lungo la tubazione.

• Numero di raccordi
  Se la tubazione comprende più di tre raccordi, come gomiti, valvole o valvole di ritegno, il diametro del tubo di uscita deve essere aumentato per ridurre l'effetto cumulativo della resistenza locale.

• Direzione del flusso
  Per i sistemi dominati dal trasporto verticale (ad esempio, sollevamento verticale superiore a 10 metri), si consiglia un diametro maggiore del tubo di uscita per impedire la sedimentazione del liquame nelle sezioni verticali.
  Per i sistemi di trasporto prevalentemente orizzontali è possibile applicare dimensioni standard, a condizione che la velocità del liquame rimanga entro un intervallo ragionevole.

• Altezza di installazione dell'aspirazione
  Se la tubazione di ingresso comprende una sezione verticale ascendente (ad esempio il pompaggio di fanghi da un serbatoio interrato), il diametro della tubazione di ingresso deve essere aumentato per ridurre la velocità del flusso ed evitare una bassa pressione di ingresso, evitando così la cavitazione.

III. Metodi per la verifica della selezione del diametro del tubo

Dopo l'installazione, l'idoneità dei diametri dei tubi può essere valutata tramite osservazioni operative senza calcoli complessi, consentendo così regolazioni pratiche.

• Verifica del tubo di ingresso
  Se durante il funzionamento della pompa si verificano rumori anomali, vibrazioni o flusso instabile, è probabile che il tubo di ingresso sia sottodimensionato, con conseguenti scarse prestazioni di aspirazione. È opportuno adottare un tubo di ingresso di diametro maggiore.

• Verifica del tubo di scarico
  Se la portata di scarico è insufficiente, la pressione di uscita è bassa o si osservano forti vibrazioni nel tubo, è probabile che il tubo di uscita sia sottodimensionato e debba essere aumentato.
  Se il flusso e la pressione sono normali ma il consumo di energia del motore è notevolmente elevato, il tubo di uscita potrebbe essere sovradimensionato e deve essere opportunamente ridotto.