Bentornati! Questa è la seconda parte dell'articolo riguardante il funzionamento della pompa rotativa nei forni ad alto vuoto. Nella prima parte abbiamo visto una panoramica sulle diverse tipologie di pompe da vuoto. Ora, vorrei condividere con voi alcuni consigli pratici e suggerimenti per far fronte a situazioni che potrebbero compromettere l’efficienza del vostro forno. Problemi come la presenza di tracce d’acqua nella pompa o la perdita di acqua nel sistema, la formazione di morchie e l’uso improprio di pompe rotative lubrificate messe in parallelo.

Perdita nell’impianto da vuoto: com’è il livello dell’olio?

Le pompe lubrificate hanno in genere una spia per indicare il livello dell’olio. Attraverso questa spia, oltre a verificare la correttezza del livello, è possibile rendersi conto di una presenza di acqua in pompa o di una perdita nell’impianto, formandosi, in tale evento, una specie di schiuma in superficie.

Sia l’abbassamento di livello dell’olio sia la presenza di schiuma sono segnali che non vanno sottovalutati, poiché preludono ad un malfunzionamento. L’operatore non deve farsi ingannare. La presenza di acqua in pompa, rimanendo sotto lo strato di olio, liquido questo meno denso dell’acqua, non può valutarsi dal semplice esame del livello dell’olio. Nel dubbio che la pompa contenga tracce di acqua, si deve fermare la pompa ed aprire la vasca per un esame interno. Il forno non può essere utilizzato ma almeno si eviteranno guai più gravi.

L’abbassamento del livello dell’olio si manifesta in corrispondenza ad una rottura di una valvola interna alla pompa. In tal caso va aperta la vasca, sostituita la valvola rotta e ripristinato il livello dell’olio. L’olio perso si ritrova all’interno della tubazione di scarico dei “fumi” (vapori ed aria), quando sia montato un filtro idoneo con raccoglitore di condensabili. E’ ovvio che la prima verifica viene condotta esaminando il raccoglitore di condensabili. Lo stesso evento può determinarsi per una possibile infiltrazione di aria nell’impianto dovuta alla mancanza di tenuta di una guarnizione. In tal caso va fatta una ricerca della perdita, fermando il forno ad evitare danni alla camera termica.

Una perdita di acqua nel forno invece può si provocare un abbassamento del livello dell’olio ma anche un suo innalzamento. Dipende dalla entità della perdita. In questo caso di estrema gravità, si potrebbe scoprire con l’apertura del portello del forno, che la quantità d’acqua al suo interno è notevole e così il danno. In genere tale evento è determinato da una perdita dello scambiatore, che è l’elemento più sollecitato termicamente dell’intero impianto.

Qualità dell’olio: la morchia può danneggiare il forno?

Altro problema che si verifica in genere nelle pompe a pistone rotante, e non nelle pompe a palette di grande portata, è quando si formano morchie all’interno, dovute al pompaggio di vapori, che polimerizzano l’olio stesso, cambiandone le caratteristiche chimiche e di lubrificazione.

Non è facile decidere quando sostituire l’olio delle pompe. Un’occhiata all’interno della vasca non è tempo perso, poiché questo fenomeno di formazione di morchie può avvenire in tempi non troppo lontani dall’ultima sostituzione dell’olio. Attenzione poiché a pompa fredda, la morchia diventa una crosta solida. La pulizia necessaria, per poter riavviare la pompa, è relativamente complessa, poiché implica lo smontaggio dei rotori e dei perni oscillanti, nonché delle valvole ed altro ancora.

Una pratica che l’operatore del forno deve fare propria, riguarda il controllo del tempo di evacuazione necessario per raggiungere il livello di vuoto operativo. Ogni ritardo, rispetto al tempo di riferimento, è un segnale di un funzionamento anomalo dovuto a qualche problema sulla linea di vuoto o del sistema pompante oppure per la presenza di una perdita nel forno o ancora per una carica particolarmente “sporca” e con residui di liquidi di lavaggio. Comunque l’operatore deve considerarlo un segnale d’allarme. Nel caso che la causa sia da attribuire al sistema pompante è sufficiente un test di risalita della pressione (leak rate test) nel forno escludendo il sistema pompante, con la chiusura delle valvole di alto vuoto e di prevuoto. Va detto che questo “leak rate test” è un controllo che può essere eseguito automaticamente, prima di ogni ciclo, in modo di avere la certezza che l’impianto non manifesta perdite.

Finora abbiamo esaminato i problemi che possono derivare dall’olio della pompa (abbassamento/innalzamento del livello di olio o presenza di morchie). Un malfunzionamento del forno può, tuttavia, derivare anche da un uso improprio delle pompe rotative. Vediamo ora che cosa intendo dire con ciò.

Pompe rotative lubrificate messe in parallelo: è un rischio?

Altra cautela riguarda l’uso di pompe rotative lubrificate, messe in parallelo, per dare la portata necessaria. Tale soluzione apparentemente vantaggiosa poiché riduce il costo del gruppo pompante è da evitarsi. Infatti esiste sempre un fenomeno per cui l’olio della pompa tende a risalire, formando un film nel condotto di aspirazione. Gran parte dell’olio di una pompa può trasferirsi nell’altra, col risultato di danni ad entrambe le pompe.

La linea di prevuoto deve essere dimensionata evitando ogni strozzatura. Tra roots e rotativa, per esempio, il condotto è bene abbia lunghezza contenuta, oggi infatti si arriva a montare la pompa roots direttamente sulla rotativa e comunque è buona regola connettere le due pompe con una tubazione di sezione almeno pari alla dimensione della flangia di mandata della roots e non a quella di aspirazione della rotativa.

Da evitare inoltre che la pompa roots sia trascinata dalla rotativa durante la fase preliminare di inizio pompaggio, quando solo la pompa rotativa è attiva, poiché in tal caso si determina una strozzatura ed il tempo di evacuazione si allunga.

La roots può essere messa in funzione insieme alla rotativa, anche nella fase iniziale, se la roots possiede un giunto idrocinetico motore-pompa (caratteristica di comportamento iperbolico, che aggiusta i giri sulla coppia) oppure utilizzando un inverter pilotato da un software idoneo ad evitare una contropressione eccessiva sull’asse della roots. Così facendo si riducono i tempi di pompaggio, dando la roots un contributo al pompaggio e non procurando invece un rallentamento.

In assenza di questi dispositivi si deve attendere che la pompa di prevuoto abbia evacuato il sistema al punto che azionando la roots il salto di pressione tra ingresso e uscita sia inferiore al valore indicato dal costruttore. Nel caso opposto l’asse della roots non resisterebbe allo sforzo.

In questo articolo gli aspetti sul funzionamento della pompa rotativa sono stati descritti in maniera piuttosto semplice, questo per favorire chi sta muovendo i primi passi nel mondo delle pompe da vuoto - ma ho cercato, al contempo, di dare un'idea dei problemi e delle soluzioni relative al sistema di pompaggio.

Per coloro, invece, che già conoscono e utilizzano forni ad alto vuoto: avete affrontato anche voi problemi derivanti dal sistema di pompaggio? Come li avete risolti?