Pompe nell'impianto di biogas: volumetriche, centrifughe e con trituratore — come scegliere
Il pompaggio di liquame, sospensione dal digestore e digestato è un compito che richiede diversi tipi di pompe. Confrontiamo caratteristiche, applicazioni, consumo energetico e guasti tipici.
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Negli impianti di biogas, le pompe trasferiscono liquame, sospensioni tra le camere, digestato e fluidi tecnologici. Per i mezzi densi e fibrosi si utilizzano solitamente pompe volumetriche (a lobi, a cavità progressiva), mentre per quelli più liquidi e con grandi portate — pompe centrifughe con trituratore; la scelta dipende dalla sostanza secca, dal contenuto di fibre e sabbia, dalla pressione e dalla precisione di dosaggio richiesta. Più importante del tipo è la ridondanza e la protezione dai corpi estranei.
Tipi di pompe e applicazioni
| Tipo | Applicazione | Punti di forza | Punti deboli |
|---|---|---|---|
| A lobi (rotary lobe) | trasporto di sospensioni, dosaggio di substrati liquidi | alta portata, reversibilità del senso di marcia, frantumazione delle fibre | usura dei lobi e della cassa per la sabbia, sensibilità ai corpi estranei |
| A cavità progressiva (eccentriche, progressive cavity) | sospensioni dense, alta pressione, dosaggio | dosaggio preciso, alta pressione | usura del rotore e dello statore, il funzionamento a secco danneggia |
| Centrifughe con trituratore | sospensioni a basso contenuto di sostanza secca, pompaggio | alta portata, struttura semplice | calo di efficienza con fluidi densi, usura dovuta alla sabbia |
| Sommergibili | vasche di pretrattamento, pozzi | installazione semplice | scelta limitata, manutenzione richiede estrazione |
| A membrana, a pistone | applicazioni speciali | alta pressione | costo e complessità maggiori |
Fattori di scelta
- Sostanza secca — liquame 6–10% SS, sospensione nella camera circa 6–12% a seconda dell’impianto; valori più elevati richiedono pompe volumetriche.
- Fibre — paglia, erba, letame richiedono trituratori o pompe taglianti.
- Corpi estranei e sabbia — pietre, metalli, sabbia danneggiano le giranti; utilizzare separatori di pietre, magneti, sedimentazione.
- Pressione e portata richieste — prevalenza, lunghezza delle tubazioni.
- Precisione di dosaggio — le pompe a cavità progressiva e a lobi presentano una relazione lineare tra portata e giri.
- Temperatura e aggressività — materiali resistenti alla corrosione (H₂S, acidi).
- Disponibilità di ricambi e assistenza.
Esempio di scelta
Compito: pompare 40 m³/h di sospensione con SS circa 9% su una distanza di 80 m con un dislivello di 5 m. Una pompa a lobi con portata adeguata e azionamento a giri regolabili garantirà una portata stabile e la possibilità di invertire il senso di marcia in caso di intasamento. Per lo stesso compito con SS al 4%, una pompa centrifuga con trituratore sarebbe più economica in esercizio. La scelta deve essere verificata calcolando le perdite di carico (tubi, curve, valvole) e la curva della pompa.
Consumo energetico
Le pompe consumano energia in modo proporzionale alla portata e alle perdite di carico. Per ridurlo: scegliere il diametro adeguato delle tubazioni (troppo piccolo aumenta le perdite), accorciare i percorsi, regolare i giri (inverter) ed evitare il funzionamento con valvola di strozzamento.
Guasti tipici
| Guasto | Causa | Prevenzione |
|---|---|---|
| Intasamento | fibre, corpi estranei | trituratore, separatore, inversione del senso di marcia |
| Usura di girante/statore | sabbia, abrasione | desabbiatura, materiale adeguato, controlli |
| Funzionamento a secco | mancanza di fluido | sensori di livello, protezioni |
| Perdite dalle guarnizioni | usura, scelta errata | programma di sostituzione, riserva |
| Cavitazione | prevalenza di aspirazione eccessiva | sistema di aspirazione, diametri |
| Surriscaldamento | pompaggio contro valvola chiusa | protezioni termiche |
Buone pratiche
- Installare una pompa di riserva sulle linee critiche (dosaggio, ricircolo).
- Garantire valvole di intercettazione, scarichi e possibilità di lavaggio.
- Tenere un contatore delle ore di funzionamento e un programma di manutenzione.
- Monitorare la corrente del motore come indicatore di usura o intasamento.
- Per le tubazioni in zone a rischio di esplosione, utilizzare apparecchiature con marcatura adeguata.
- Assicurarsi una scorta di parti soggette a rapida usura.
Una scelta oculata delle pompe e una manutenzione costante riducono il numero di fermi impianto, che in un impianto di biogas significano perdite di ricavi e disturbi del processo.
Trituratori e separazione dei corpi estranei
Il trituratore posto prima della pompa riduce il rischio di intasamento, ma consuma energia e subisce l’usura delle lame. Prima delle pompe volumetriche sono consigliati separatori di pietre, magneti per i metalli e setacci o cestelli per catturare elementi di grandi dimensioni. I costi della loro pulizia sono modesti rispetto alla riparazione di una pompa o all’interruzione del dosaggio.
Ispezioni e ricambi
Stabilire un programma: controllo dello stato delle guarnizioni ogni pochi mesi, misurazione dei giochi e delle pressioni ogni sei mesi, sostituzione degli elementi di lavoro in base alle ore di funzionamento. Tenere in magazzino un set completo di guarnizioni, un set di elementi di lavoro per le pompe critiche e i contatti del servizio di assistenza. Il guasto di una pompa dosatrice ferma l’intero impianto, quindi avere una riserva è più economico di un fermo impianto.
Controllo e inverter
L’uso di inverter consente di adattare la portata alle esigenze senza strozzare e riduce le correnti di avviamento. Nelle pompe volumetriche, la regolazione dei giri è alla base del dosaggio, mentre la lettura della corrente e della pressione in mandata rappresenta un semplice strumento diagnostico: un graduale aumento della corrente a parità di portata indica solitamente l’usura degli elementi di lavoro o la formazione di depositi.
Fonti
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