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Pompa peristaltica che si chiama anche pompa a tubo flessibile e' una pompa di azione volumetrica in cui lo spostamento del liquido avvviene grazie alla sua estrusione peristaltica lungo il passaggio – tubo flessibile o rigido. Il termine “peristaltica” si usa nella biologia per denominare la contrazione ondulatoria delle pareti di organi tubolari tipo intestino, grazie alla quale si effettua lo spostamento del loro contenuto. Nel caso delle pompe tubolari la peristalitica e’ provvista non dalla contrazione dei muscoli bensi’ dalla pressione meccanica sul tubo. Le pompe tubolari hanno goduto di una larga diffusione nella meta’ del secolo scorso occupando il proprio posto tra le macchine idrauliche di altri tipi.
I fattori che limitano l’applicazione delle pompe peristaltiche sono alta temperatura e pressione. Ambedue i fattori sono dovuti ai materiali usati per la fabbricazione delle parti flessibili delle pompe. Di norma il livello ammissibile della temperature del liquid si limita a 90 °C mentre per la pressione si stabilisce il limite di 7-16 bar.
Esistono due tipologie principali di pompe peristaltiche: tubolari e a tubo flessibile. Si differenziano essenzialmente per l’uso di diversi passaggi flessibili. Come segue dale denominazioni quali passaggi possono essere usati sia tubi rigidi che quelli flessibili. Di regola i tubi per le pompe flessibili si producono di vari materiali polimeri e grazie a quel fatto possono conciliare un’alta resistenza chimica, ermeticita’, solidita’ ed elasticita’. L’ultima caratteristica e’ necessaria per garantire un corretto funzionamento della pompa. Molta importanza ha anche la possibilita’ di scegliere la composizione del polimero nel modo che il materiale del tubo sia chimicamente passivo rispetto al liquido trasportato che permette di impiegare con successo le pompe peristaltiche nell’industria alimentare.
A sua volta i modelli a tubo flessibile di solito si impiegano per traspostare alti volumi di liquidi duri che contengono una grande quantita’ di inclusioni duri. Il materiale principale per la loro fabbricazione e’ gomma. I tubi flessibili sono a strati multipli e’ in piu’ vengono rinforzati da inserti armati. Cio’ permette di usarle per pompare vari fanghi o prodotti risultanti dopo la cristallizzazione.
Elementi principali della pompa peristaltica sono condotto elastico che rappresenta un pezzo di tubo di gomma o di plastica, rotore dotato di meccanismo di pressione e traccia che serve da appoggio nel corso della pressione del tubo. Il rotore si fissa sull’albero connesso al motore che provvede alla rotazione tramite il riduttore. Quale meccanismo di pressione si usano rotelle o appositi pattini. Lo stringimento del tubo avviene fra il meccanismo di pressione e la traccia tuttavia in alcuni casi la traccia e’ assente e lo stringimento del tubo al rotore e’ garantito dalla sua trazione preliminare. La traccia puo’ difatti essere superficie interna del corpo della pompa nonche’ essere un dettaglio a parte.
La struttura della pompa peristaltica differisce dalla maggior parte delle pompe a causa delle particolarita’ del suo principio di funzionamento. Una parte di modelli puo’ funzionare senza lubrificazione aggiuntiva degli elementi mobile escludendo la necessita’ di lubrificare i supporti del rotore in movimento. Tuttavia quando bisogna ridurre il grado di consumo del tubo di gomma o di plastic il corpo della pompa viene riempito dell’apposito lubrificante. Inoltre nelle pompe peristaltiche non serve montare guarnizioni aggiuntivi visto che il mezzo pompato passando attraverso la pompa contatta solo con la parete del tubo.
Le pompe peristaltiche prodotte dall’industria possono rappresentare sia una macchina idraulica separata che una parte del monoblocco insieme al commando e riduttore. Tale struttura si usa piu’ spesso per il materiale da laboratorio. Il montaggio dei modelli a monoblocco e’ semplice, sono compatte e pesano meno, tuttavia la loro sostitizione e l’aggiustamento di un singolo modulo, per esempio del motore o riduttore, sono piu’ complicati.
Com’e’ stato detto poc’anzi il principio base di di funzionamento della pompa a tubo flessibile e’ estrusione del mezzo pompato lungo il condotto elastico. Nel punto dove la rotella di pressione stringe il tubo alla traccia si crea la deformazione che chiude il condotto del tubo prevenendo in tal modo la corrente inversa del liquido. Il giro del rotore provvede al movimento dei meccanismi di stringimento e insieme ad essi si spostano anche le deformazioni del tubo.
La zona di deformazione e’ composta di due settori: di schiacciamento e di raddrizzamento. Nel settore di schiacciamento a carico della riduzione del volume avviene l’aumento locale di pressione e la successiva espulsione del liquido avanti lung il tubo. Contemporaneamente nella zona di raddrizzamento a causa di aumento del volume viceversa si crea la distensione riempito dal mezzo pompato. Per questa ragione i tubi di gomma o di plastica devono essere elastici cioe’ essere capaci di ricuperare la loro forma originaria dopo la deformazione. Nel caso contrario il raddrizzamento del condotto e l’ulteriore pompaggio non sarebbero possibili. Il giro del rotore e il contatto multiplo delle rotelle con il tubo provvede alle deformazioni cicliche grazie alle quali avviene il pompaggio del liquido attraverso la pompa.
Avendo la struttura e principio di funzionamento non standartizzati le pompe peristaltiche si distinguono rispetto alle altre macchine idrauliche per una serie di vantaggi di cui principali sono:
La struttura della pompa peristaltica prevede che il liquido che passa dentro di esso contatta solo la superficie interno del tubo. Con questo si ottiene un alto grado di tenuta stagno grazie alla quale le pompe peristaltiche sono capaci a pompare mezzi velenosi, agressivi e deflagranti. Inoltre tali condizioni di lavoro permettono di fabbricare singoli dettagli della pompa di materiali piu’ economici non destinati all’uso nelle condizioni di servizio pesante. In piu’ si esclude totalmente la possibilita’ di versamento del lubrificante del contatto meccanismo di stringimento-tubo nel liquido pompato.
Uso del condotto flessibile garantisce subito alcuni vantaggi di questo tipo di pompa. Primo: escludendo cuscinetti nella pompa peristaltica sono assenti contatti mobili metallo su metallo e di conseguenza si reduce il numero delle zone soggette ad alto consumo. Grazie all’uso di materiali moderni la resistenza al consumo di tubi di gomma e di plastica che sono elementi sottoposti al carico maggiore aumenta notevolmente e questo fa un effetto positivo sull’affidabilita’ generale della pompa. Secondo: l’elemento piu’ soggetto al consume e’ anche sostituibile nel modo piu’ facile. Nel caso del guasto del tubo puo’ essere sostituito nei tempi brevi. Terzo: la pompa peristaltica puo’ funzionare “a secco” cioe’ senza riempimento preliminare con il liquido senza alcuna conseguenza negativa. La presenza o assenza del mezzo pompato praticamente non incide sul carattere del contatto del tubo con l’elemento di stringimento. Il principio di funzionamento della pompa gli garantisce la capacita’ di autoaspirazione grazie al quale alcuni modelli sono capaci di sollevare il liquido dalla profondita’ fino a 9 metri e oltre.
A differenza dalle pompe a pistone o quelle centrifughe nelle pompe peristaltiche il mezzo pompato non e’ soggetto all’impatto di alta pressione, non raggiunge velocita’ significative e non subisce cambiamenti bruschi di direzioni di movimento. Cio’ permette alle pompe peristaltiche di spostare i mezzi contenenti le inclusioni tese alla distruzione che non devono essere danneggiate nel corso di pompaggio. Inoltre la pompa peristaltica senza difficolta’ puo’ pompare i mezzi con inclusioni gassose nonche’ liquidi viscosi. Durante il processo praticamente sono assenti pulsazioni della corrente che permette il dosaggio preciso del mezzo pompato.
Inoltre ai vantaggi delle pompe peristaltiche si riferisce la possibilita’ di cambiare la direzione del movimento del mezzo per mezzo dell’avvio del rotore nella direzione inversa. Una bassa rumorosita’ delle pompe peristaltiche puo’ essere considerata un vantaggio in piu’.
I difetti di questo tipo di pompe anche come la maggior parte dei suoi vantaggi sono dovuti all’uso di tubi flessibili. I requisiti di flessibilita’ dei condotti limitano la scelta di materiali usati per la sua fabbricazione. La maggior parte dei marchi di polimeri e gomme adatti non sono consigliabili all’uso con temperature superiori a oltre 90-100 °C e pressione superiore a 15-16 mPa. Questo fatto indubbiamente e’ un difetto significativo delle pompe peristaltiche che limitano il settore del loro utilizzo.
Malgrado le buone caratteristiche della resistenza al consume di questo tipo di pompe l’elemento flessibile e’ la parte piu’ vulnerabile della macchina idraulica ed esige la sostituzione relativamente frequente e il monitoraggio continuo del suo stato. C’e’ da notare che il cambio del tubo costa molto meno del cambio del meccanismo di lavoro in metallo in un altro tipo di pompa.
I modi di utilizzo delle pompe peristaltiche scaturiscono dai vantaggi e difetti e in seguito a cio’ si distinguono i seguenti settori di utilizzo piu’ frequenti:
La capacita’ delle pompe peristaltiche di pompare i mezzi viscosi o semiviscosi senza danneggiare la loro struttura le rende estremamente diffuse nell’industria alimentare. Per mezzo delle pompe peristaltiche si pompano vari caramelli, marmelate, pasta e prodotti concentrate nonche’ creme contenenti noci, frutta secca ecc. E’ anche importante l’assenza di inquinamento della sostanza pompata da parte dell’ambiente e della pompa stessa. Nell’agricoltura e nella coltivazione di piante le pompe peristaltiche si usano per pompare la polpa di ortaggi, di gromma e depositi tecnologici, di sangue, macinato, rifiuti di patate e pigiato.
Nell’industria chimica le pompe peristaltiche si usano per pompare le soluzioni di allume e gesso, deviare scarichi contenenti particelle in sospensione e trasportrare i mezzi acidi e alcalini. Nelle centrali nucleari pompano rifiuti radioattivi liquidi. Durante la lavorazione delle superficie (mordenzatura, sgrassatura e galvanizzazione) le pompe peristaltiche si usano per pompare vari prodotti chimici: soluzioni purificanti e detersive, solvent, refrigeranti, oli e lubrificanti.
Le pompe in questione sono diffuse nella medicina grazie alla possibilita’ di provvedere alla circolazione del sangue senza danneggiare i suoi componenti: leucociti, eritrociti e trombociti. Queste pompe sono indispensabili per la trapiantologia e per gli interventi chirurgici. Per i laboratori sono stati elaborai numerosi modelli compatti di pompe peristaltiche di bassa porduttivita’ e possibilita’ di dosaggio preciso.
Nell’edilizia si usano i modelli di alta produttivita’ per mezzo dei quali si pompano vari fanghi e acque inquinate nonche’ conglomerati, colle, colori ecc. Il trasporto di solventi di estrazione, varie emulsioni tecnologiche e sospensioni per mezzo delle pompe peristaltiche puo’ essere usato praticamente in ogni industria a partire dalla lavorazione del legno fino all’energia nucleare.
La produttivita’ della pompa peristaltica dipende prevalentamente dalla sezione di passaggio del tubo e dalla frequenza di rotazione del rotore con meccanismi di stringimento. Tuttavia questa caratteristica puo’ essere corretta a seconda delle caratteristiche del mezzo pompato quali viscosita’ e presenza di inclusioni gassose o solide.
Nello stesso tempo il punto chiave nella selezione della pompa peristaltica e’ scelta del materiale del tubo. Di solito i tubi si fanno di polimeri resistenti: silicone, bioprene, neoprene, marprene e fluorelo. La scelta del materiale del tubo determina maggiormente parametri limiti della temperatura di lavoro e della pressione ammissibile. Per varianti di uso standard di solito si propongono soluzioni tipo nella scelta di elementi flessibili che garantiscono il funzionamento della pompa duraturo e affidabile nelle condizioni di pompaggio di un determinato mezzo.
Spesso le pompe peristaltiche sono dotate di contatori di consumo e dosatori nonche’ di moduli di comando programmati che permettono di organizzare il trasporto dei volumi di liquido assegnati in periodi di tempo stabiliti. Inoltre si puo’ rafforzare determinate caratteristiche della pompa come la capacita’ di autoaspirazione o la resistenza al consumo aggiuntiva a carico della lubrificazione del contatto tubo-meccanismo di stringimento.
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