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I moderni impianti di desalinizzazione a osmosi inversa funzionano con un'elevata capacità di carico di base e pertanto l'affidabilità meccanica e l'efficienza delle pompe di alimentazione a membrana ad alta pressione meritano un'attenta considerazione. Le perdite di produzione dovute a guasti meccanici o un maggiore consumo di energia dovuto a una minore efficienza idraulica possono essere fattori significativi nei costi di esercizio dell'impianto. Miguel Angel Rivas, responsabile del portafoglio prodotti di Sulzer Pumps, illustra le opzioni disponibili.

Nelle prime fasi del progetto Ashkelon, Sulzer Pumps si è impegnata a sviluppare una gamma di pompe progettata per ottimizzare i costi e dedicata all'alimentazione ad alta pressione per applicazioni di osmosi inversa dell'acqua di mare (SWRO) per impianti di medie e grandi dimensioni. Sulzer Pumps Engineering ha esaminato sia l'applicazione in sé sia ​​le future tendenze del mercato. L’approccio è stato quello di costruire una gamma di pompe in grado di soddisfare le seguenti caratteristiche principali:

• In grado di gestire liquidi freddi (acqua di mare) in una gamma di flussi di alimentazione compresi tra 600 e 3.000 m3/h

• Prevalenze differenziali da 550 a 740 m

• Potenza assorbita da 1.000 a 6.000 kW

• Pressione di progetto di circa 100 bar

• Altamente efficiente e con affidabilità meccanica comprovata sul campo

Il lavoro di progettazione è stato eseguito in stretta collaborazione con alcuni degli appaltatori di ingegneria più affermati nel campo della costruzione di impianti SWRO. Questi nuovi sviluppi hanno contribuito allo sviluppo della progettazione degli impianti e al miglioramento dell'efficienza, dell'affidabilità e della disponibilità delle pompe di alimentazione ad alta pressione (HP).

Potenzialmente, esistono due concetti di progettazione applicabili alle pompe multistadio utilizzate per compiti di alimentazione ad alta pressione nelle applicazioni SWRO. In primo luogo, il design dell'involucro a divisione assiale del tipo a voluta con un singolo limite di pressione e, in secondo luogo, il design dell'involucro ad anello segmentato del tipo a diffusore con un limite di pressione multiplo. Nella fase di sviluppo iniziale sono stati presi in considerazione entrambi i progetti per sviluppare le pompe multistadio necessarie per la gamma di condizioni operative sopra menzionata nei servizi di alimentazione ad alta pressione. Alla fine, si è deciso di concentrare gli sforzi ingegneristici sulla costruzione a voluta divisa assialmente, poiché era la soluzione più appropriata.

In una seconda fase, l’attuale gamma di pompe con corpo ad anello segmentato di tipo diffusore è stata estesa per coprire flussi di alimentazione fino a 900 m3/h per fornire un’alternativa preingegnerizzata per installazioni di medie dimensioni.

Basato sulla gamma Sulzer MSD, utilizzata per servire le industrie di lavorazione di petrolio e gas e di idrocarburi, la riprogettazione dell'MSD per l'osmosi inversa è stata intrapresa utilizzando i seguenti principi: involucro diviso assialmente con giranti contrapposte, doppia voluta, montaggio in linea centrale e lavori pesanti tra la struttura dei cuscinetti.

• Diviso assialmente per un singolo confine di pressione, supportato dalla linea centrale, involucro per carichi pesanti con la capacità di assorbire forze e momenti dalle tubazioni posizionate sugli ugelli (secondo API 610) con corretta trasmissione degli stessi alla fondazione, oltre a facile manutenibilità con facile accesso alle parti rotanti

• Giranti contrapposte per il bilanciamento idraulico assiale del rotore e boccola di bilanciamento centrale per fornire stabilità dinamica del rotore ed elevato grado di smorzamento delle velocità critiche, anche quando le parti sono usurate

• Doppia voluta per il bilanciamento radiale del rotore, che garantisce un'efficienza elevata e prolungata

• Robusta struttura tra cuscinetti per evitare che il rotore entri in contatto con le parti soggette a usura stazionarie durante il processo di avviamento o a causa di transitori di flusso.

Complementari a queste principali caratteristiche di progettazione precedentemente descritte, i più recenti sviluppi idraulici di Sulzer Pumps sono stati adattati all'MSD:

• Velocità specifica ottimizzata (nq): nq = 34 per un'efficienza ottimale nella maggior parte delle taglie di pompa; sono possibili anche altri sistemi idraulici nq

• Separatori di flusso all'ingresso della girante per evitare il ricircolo del flusso interno e garantire un'elevata efficienza, anche con diametri tagliati