Gli Oli Nelle Pompe Per Impianti in Vuoto

Nei sistemi di pompaggio per impianti in vuoto, è frequente l’impiego di pompe a vani rotanti in bagno d’olio come pompe primarie o come dispositivi per l’evacuazione dei sistemi di carico e scarico (load-locks). La loro funzione è quella di mantenere la mandata delle pompe primarie ad una pressione sufficientemente bassa, normalmente intorno ai 0.01 mbar. Si tratta di macchine robuste ed affidabili, che devono essere in grado di gestire e tollerare la possibile presenza, nel flusso di gas che le attraversa, di varie sostanze oltre che dei gas normalmente presenti in aria (principalmente azoto, ossigeno e piccole quantità di argon ed altri gas). Tra queste, la frazione principale è generalmente costituita da vapore acqueo, ma in alcuni casi può essere presente, ad esempio, anche una quantità non trascurabile di composti organici, o di altre sostanze potenzialmente pericolose, come vapori di acidi e particelle solide.

In queste macchine, l’olio ha due funzioni principali: la lubrificazione delle parti meccaniche e la sigillatura. Una terza funzione, secondaria ma importante ai fini del funzionamento delle pompe in questione, è la trasmissione del calore che si genera come conseguenza degli attriti delle parti in movimento e della compressione dei gas, mediante processi convettivi. Oltre a questo, l’olio consente di proteggere i componenti interni della pompa dalla corrosione e costituisce un mezzo utile ad evitare l’accumulo di depositi solidi all’interno della pompa, riducendo allo stesso tempo il rumore generato dalla macchina.

L’olio impiegato nelle pompe a vani rotanti è in genere un olio minerale, opportunamente distillato affinché lo stesso abbia una tensione di vapore non superiore a 1E-4 mbar, ovvero un paio di ordini di grandezza più bassa del vuoto base ottenibile con la sola pompa primaria in funzione. Va sottolineato il fatto che le prestazioni di queste pompe dipendono sia dallo stato di manutenzione della meccanica, sia da quello dell’olio: il vuoto base migliore viene raggiunto quando la pompa è nuova e dopo un certo periodo di utilizzo dell’olio, il quale, con l’uso, subisce una progressiva perdita delle frazioni più volatili. La presenza, nell’olio, di sostanze inquinanti -prime fra tutte l’acqua- contribuisce ad un aumento della pressione base ottenibile e quindi al peggioramento delle prestazioni.

Sulla base di quanto detto, le caratteristiche principali di un olio per pompe a vuoto sono le seguenti:
• Bassa tensione di vapore.
• Corretto valore di viscosità.
• Buona capacità lubrificante.
• Elevata stabilità termica e chimica.
• Bassa tossicità.

L’impiego di oli minerali paraffinici soddisfa tali requisiti, per cui molto spesso tali prodotti vengono addizionati solamente con inibitori di corrosione, antiossidanti ed antischiuma. Per impieghi particolari, caratterizzati dalla presenza di sostanze tossiche, piroforiche o comunque nocive, sono stati sviluppati degli oli sintetici con caratteristiche adatte.

Naturalmente, l’olio in questione va periodicamente sostituito: in genere i costruttori forniscono delle linee guida riguardo alla frequenza consigliata di cambio dell’olio, tuttavia, per una scelta corretta, va tenuto in considerazione il livello di contaminazione causato da ogni specifico processo. Nei casi in cui la contaminazione con particolato solido fosse particolarmente importante, è possibile prevedere anche dei sistemi di filtraggio dell’olio a bordo della pompa.

I principali tipi di olio impiegati nelle pompe a vani rotanti sono i seguenti:
• Oli a singola distillazione: con ridotto contenuto di sostanze volatili e composti solforati, adatti per pompe a singolo stadio.
• Oli a doppia distillazione: il contenuto di sostanze volatili e di composti solforati viene ulteriormente ridotto; adatti per pompe a doppio stadio.
• Oli per alta temperatura (ultra grade): utilizzati nelle pompe progettate per lavorare a temperature più alte, allo scopo di elevati flussi di vapore acqueo.
• Fluidi inerti (Kritox, Fomblin): adatti alle pompe destinate all’impiego con gas pericolosi/reattivi.

La scelta dell’olio corretto per le pompe primarie destinate ad una determinata applicazione risulta essere quindi uno dei fattori da tenere in considerazione per ottenere le migliori prestazioni di un impianto e di un processo.