L’approccio affidabilistico utilizza la metodologia FMECA, che applicheremo in questo articolo alla famiglia delle pompe volumetriche. Per esse, l’analisi di criticità è particolarmente utile, perché queste macchine lavorano con tolleranze strette e sono sensibili alle condizioni operative.
La famiglia delle pompe volumetriche è suddivisa in due tipologie principali, le alternative e le rotative. Nelle prime, il cinematismo è costituito da un movimento in cui un corpo si sposta avanti e indietro lungo la stessa traiettoria, invertendo periodicamente il verso della velocità. È tipico dei pistoni, nei motori a combustione interna e, appunto, nelle pompe, realizzato da un pistone che aspira e comprime il fluido tramite valvole di non ritorno.
Nelle pompe volumetriche rotative il fluido viene spostato grazie alla rotazione di organi meccanici (ingranaggi, palette, viti, lobi) che intrappolano un certo volume di fluido e lo trasportano dalla zona di aspirazione a quella di mandata.
Utilizzando un accoppiamento di ingranaggi, il fluido viene spinto negli spazi tra i denti delle ruote dentate e la carcassa, mentre impiegando sistemi a viti elicoidali il fluido è convogliato assialmente.
Si possono anche usare palette mobili, che scorrono in un rotore eccentrico, creando camere a volume variabile. Esistono poi le pompe a lobi, in cui due o più rotori sagomati movimentano il fluido senza contatto diretto.
Infine, le pompe a membrana (o pompe a diaframma) sono pompe volumetriche che funzionano grazie alla deformazione alternata di una membrana elastica che sposta il fluido. Sono molto usate quando si devono pompare liquidi corrosivi, sporchi o sensibili, perché il fluido non entra in contatto con le parti meccaniche.
La scelta fra le diverse tipologie dipende dal settore di applicazione e, a livello industriale globale, le più diffuse sono le pompe a ingranaggi, seguite da quelle a pistoni e a vite. Per la pompa a ingranaggi, i motivi della sua alta diffusione vanno ricercati in uno schema progettuale caratterizzato da un design semplice e robusto, da cui deriva anche un costo contenuto.
Se a ciò si aggiunge la possibilità di lavorare su un’ampia gamma di pressioni, che, unita a un elevato livello di standardizzazione, ne facilita sia l’impiego che la manutenzione, si comprende facilmente il motivo del loro successo.
Settori di applicazione della metodologia FMECA
I settori principali di impiego vanno dagli impianti di lubrificazione industriale ai servomeccanismi oleodinamici, dal settore automobilistico, come le pompe olio dei motori endotermici, ai sistemi di trasferimento oli e combustibili.
Continuando lo sguardo sulle applicazioni dei vari tipi volumetrici, è molto diffusa anche la pompa a pistoni: l’utilizzo principale è nel campo dell’oleodinamica ad alta pressione (fino a 400–700 bar), nelle macchine movimento terra e nelle presse industriali: il motivo della sua scelta risiede nella capacità di trasmettere pressioni molto elevate e nell’alta efficienza.
