Come ridurre il costo totale dei sistemi di pompaggio con una buona progettazione

Quando viene realizzata una nuova installazione o raffineria, spesso il nuovo spazio include una media di 500 a 3000 pompe, il che genera un costo totale di proprietà dei sistemi di pompaggio che richiede l'investimento di tutte le parti interessate, compresi gli utilizzatori delle attrezzature, i consulenti di progettazione e gli appaltatori di ingegneria e costruzioni. Queste parti interessate apportano il loro contributo ai parametri di progettazione delle pompe, come il tipo di fluido, la composizione chimica, la temperatura e le dimensioni/quantità di particelle presenti.

Con molteplici parti interessate coinvolte nella definizione dei parametri di progettazione e il desiderio intrinseco di garantire che l'attrezzatura sia in grado di svolgere il lavoro, può essere comune che vengano applicate e aggravate le tolleranze di sicurezza. Le pompe centrifughe sono progettate per funzionare in modo ottimale in un punto di funzionamento. L'accumulo di margini di sicurezza ed errore di alcuni punti percentuali può portare a un dimensionamento errato delle pompe, a prestazioni ridotte e a un guasto prematuro.

Nella selezione delle pompe centrifughe è necessario allineare il punto operativo del processo in prossimità del punto di massima efficienza della pompa (BEP) per garantire affidabilità e minima usura nel tempo. Al BEP, la pompa funziona con la massima efficienza, poiché il flusso attraversa la pompa con la minima turbolenza. In sintesi, quanto più una pompa si avvicina al suo BEP, tanto più durerà e meglio funzionerà.

Le pompe centrifughe che operano più vicine al BEP forniranno un valore ottimale nel tempo. Man mano che il punto di funzionamento si allontana dal BEP, si può verificare una diminuzione della durata di vita in aree come l'usura della cassa e della girante, guasti delle tenute e guasti dei cuscinetti. Inoltre, una maggiore portata può aumentare l'altezza netta positiva di aspirazione richiesta (NPSHr), che può causare danni alla girante e ridurre la prevalenza generata. Pertanto, è necessario prestare attenzione per ottenere i requisiti corretti di portata e prevalenza della pompa durante la progettazione iniziale dei sistemi e la specifica delle pompe.

Un altro fattore che influisce sul ciclo di vita delle pompe è il cambiamento dei requisiti di processo. Molti impianti, come raffinerie di petrolio e centrali elettriche, sono in funzione da decenni e l'installazione di nuove macchine, come le caldaie, può alterare i requisiti delle pompe. Quando si apportano modifiche a uno qualsiasi dei processi dell'impianto, ciò influisce intrinsecamente sul funzionamento delle pompe.

Infine, i sistemi possono rompersi e la cura usuale è la riparazione. Sfortunatamente, sebbene gli utenti di pompe possano identificare come riparare l'apparecchiatura, potrebbe mancare l'esperienza nella progettazione di pompe per determinare adeguati miglioramenti progettuali che possano aumentare l'affidabilità delle pompe e ridurre la frequenza delle riparazioni. È qui che entra in gioco la competenza di un esperto che possa eseguire un'analisi delle cause profonde, suggerire le azioni da intraprendere e quindi migliorare la pompa.

Quando si considerano i potenziali problemi sopra menzionati, ci sono essenzialmente tre possibilità: riparare l'attrezzatura, sostituirla con una nuova o apportare un miglioramento al design del ciclo di vita dell'attrezzatura esistente.

Sebbene le riparazioni semplici siano l'opzione più economica, non risolvono i problemi della pompa. Pur fornendo una soluzione temporanea, le semplici riparazioni dei componenti porteranno, nel tempo, allo stesso risultato.

In alcuni casi, ha senso acquistare, progettare e installare sistemi di pompaggio completamente nuovi. Tuttavia, a causa del minor costo e tempo richiesti, i miglioramenti del design del ciclo di vita sono spesso l'opzione più interessante. Tali miglioramenti possono aumentare immediatamente l'affidabilità e le prestazioni delle pompe e generare risparmi sui costi nel tempo se eseguiti correttamente.

Quando si parla di miglioramenti nella progettazione del costo del ciclo di vita con diverse organizzazioni, il passo iniziale è identificare le pompe problematiche e i dettagli del funzionamento della pompa. Sapere per cosa sono progettate, dove operano e la frequenza di guasto, permette di valutare la pompa, consentendo agli esperti di progettazione delle attrezzature di determinare quali miglioramenti sono necessari. In genere, ci sono tre diversi tipi di miglioramenti che possono essere apportati per migliorare il costo totale di proprietà (TCO) e la progettazione generale della pompa: materiale, meccanica e idraulica.

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• Miglioramento dei materiali

  A volte, il materiale di una pompa non è adatto allo scopo per cui è stata progettata o le esigenze dell'impianto possono cambiare nel tempo, rendendo inefficace la pompa esistente. Quando questo è il caso, l'opzione migliore è un aggiornamento del materiale.

  Gli aggiornamenti dei materiali possono risolvere diversi problemi, come guasti dell'albero, danni da erosione e corrosione e usura eccessiva. Aggiornando i materiali da costruzione di base o applicando tecnologie di rivestimento, gli aggiornamenti dei materiali possono eliminare o ridurre in modo significativo l'usura e, di conseguenza, il costo totale di proprietà dei sistemi di pompaggio.

• Miglioramenti meccanici

  Un motivo comune per l'inefficacia delle pompe è il cambiamento delle esigenze nel tempo. Quando la meccanica di una pompa non è più ottimizzata per lo scopo della pompa, gli aggiornamenti meccanici possono aiutare.

  I miglioramenti meccanici possono coprire un'ampia varietà di problemi, come guasti agli alberi, cuscinetti e giunture, così come un'usura eccessiva. Alcuni esempi di miglioramenti meccanici includono:

  • Riprogettazione di un albero per aumentare la rigidità e l'integrità del rotore
  • Miglioramenti nei cuscinetti per aumentare la capacità di carico e la pulizia dell'olio mediante tecnologia di filtrazione
  • Miglioramenti delle tenute, come la sostituzione di una baderna con una tenuta meccanica per ridurre le perdite e migliorare la sicurezza.

  Qui è dove l'esperienza nella progettazione e nell'esecuzione è importante. La scelta di un partner che possieda sia le competenze tecniche nella progettazione della pompa sia l'esperienza nella riprogettazione contribuirà a garantire che la pompa riprogettata soddisfi le specifiche richieste per la sua applicazione. Quando si considera un aggiornamento, è importante affidarsi al partner per progettare una nuova pompa.

• Miglioramenti idraulici

  Gli aggiornamenti idraulici affrontano anche la causa principale della scarsa affidabilità (BEP) in cui la pompa è progettata per funzionare in termini di portata e prevalenza. I miglioramenti idraulici possono risolvere molti problemi di affidabilità delle pompe, come danni da erosione, usura eccessiva, danni da cavitazione, carenza di portata/prevalenza e i guasti suddetti.

  I miglioramenti idraulici più comuni affrontano il problema significativo della mandata della pompa che si discosta dal BEP. Quando ciò accade, le prestazioni energetiche possono diminuire e i problemi di affidabilità della pompa diventano evidenti. Dai ritocchi idraulici o da una soluzione completa all'ultima norma di progettazione, sono possibili aggiustamenti alla progettazione e al BEP dell'attrezzatura entro i limiti dello spazio attuale.

  Il miglioramento del BEP della pompa comporta un risparmio sui costi di manutenzione e di energia senza toccare le tubazioni circostanti o le fondamenta. Non esiste un approccio unico che possa migliorare automaticamente l'affidabilità, le prestazioni e i costi del ciclo di vita. Ogni pompa e applicazione ha i propri attributi, quindi è necessario approfondire la causa principale dei problemi di affidabilità. Tuttavia, una volta completata questa analisi della causa principale, una soluzione efficace è un miglioramento del progetto in termini di costi del ciclo di vita, che include miglioramenti materiali, meccanici e idraulici.

Affrontare i problemi di affidabilità delle pompe può rappresentare una sfida considerevole per i responsabili e gli ingegneri di impianto. Applicando tecniche di analisi e miglioramenti progettuali dei costi del ciclo di vita, gli utenti possono ridurre costo totale di proprietà dei sistemi di pompaggio nel tempo e preparare le operazioni dell'impianto per il futuro.

Non dimenticare che le pompe devono essere selezionate accuratamente, regolate correttamente in base ai carichi e utilizzate benefici dei sistemi di monitoraggio delle pompe per ottimizzare il loro funzionamento, migliorare l'affidabilità e ridurre significativamente i costi energetici.