Wat is het effect van de viscositeit van een vloeistof op het rendement van een verdringerpomp?

Viscositeit heeft een directe en significante invloed op het rendement van een verdringerpomp. Een hogere viscositeit vermindert interne lekverliezen, wat het volumetrisch rendement ten goede komt, maar verhoogt tegelijkertijd de wrijvingsverliezen in het mechanisme, waardoor het mechanisch rendement daalt. Het netto-effect op het totaalrendement hangt af van het type verdringerpomp, de pompsnelheid en de specifieke eigenschappen van het medium. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over viscositeit en verdringerpompen.

Hoe beïnvloedt viscositeit het volumetrisch rendement van een verdringerpomp?

Een hogere viscositeit verbetert het volumetrisch rendement van een verdringerpomp, omdat dikkere vloeistoffen moeilijker terugstromen via de kleine speling tussen de bewegende delen en het pomplichaam. Interne lekverliezen, ook wel slip genoemd, nemen af naarmate de vloeistof stroperiger wordt. Dit maakt verdringerpompen bij uitstek geschikt voor viskeuze media.

Bij dunne, waterachtige vloeistoffen is de slip relatief groot: de vloeistof lekt gemakkelijk terug langs de roterende of heen-en-weergaande onderdelen, waardoor een deel van het theoretische debiet verloren gaat. Bij een olie met een hoge viscositeit sluit de vloeistof zelf als het ware de spleten af, waardoor vrijwel het volledige theoretische volume daadwerkelijk wordt afgevoerd.

Praktisch betekent dit dat een tandwielpomp of schroefspindelpomp bij een viskeuze vloeistof dichter bij zijn theoretisch maximale debiet presteert dan bij water. Dit is een fundamenteel voordeel ten opzichte van centrifugaalpompen, waarbij een hogere viscositeit juist leidt tot een sterk dalend rendement en debiet.

Wat gebeurt er met het mechanisch rendement als de viscositeit stijgt?

Als de viscositeit stijgt, neemt het mechanisch rendement van een verdringerpomp af. Een stroperiger medium veroorzaakt meer wrijving tussen de bewegende delen en de vloeistof zelf, wat resulteert in een hoger energieverbruik om dezelfde druk en hetzelfde debiet te handhaven. Dit effect wordt sterker naarmate de pompsnelheid hoger is.

De wrijvingsverliezen manifesteren zich op meerdere plaatsen: in de lagers, in de afdichtingen en in de vloeistoffilm tussen roterende onderdelen. Bij een tandwielpomp neemt de schuifspanning in de vloeistof toe met de viscositeit, wat zich direct vertaalt naar een hoger koppel op de aandrijfas. De motor moet dus meer vermogen leveren, ook al is het volumetrisch rendement uitstekend.

Het totaalrendement van een verdringerpomp is het product van het volumetrisch en het mechanisch rendement. Bij lage viscositeiten domineert het verlies door slip; bij hoge viscositeiten domineert het verlies door wrijving. Er bestaat voor elk pomptype een optimaal viscositeitsbereik waarin het totaalrendement het hoogst is. Buiten dit bereik neemt het energieverbruik toe, wat bij continue processen een merkbare invloed heeft op de exploitatiekosten.

Welke typen verdringerpompen zijn het meest geschikt voor hoge viscositeiten?

Voor hoge viscositeiten zijn schroefspindelpompen, tandwielpompen en lobbenpompen de meest geschikte verdringerpompen. Deze pomptypen transporteren vloeistof in gesloten kamers langs de pompas, waardoor de vloeistof nauwelijks versneld of vertraagd hoeft te worden. Ze zijn ontworpen om stroperige media soepel en pulsatiearm te verplaatsen.

Schroefspindelpompen

Schroefspindelpompen zijn bijzonder geschikt voor zeer hoge viscositeiten, tot meerdere duizenden centistokes. De schroefvormige rotoren transporteren de vloeistof axiaal, wat resulteert in een rustige, nagenoeg pulsatievrije stroming. Dit maakt ze populair in de olie-industrie, bij het verpompen van zware stookolie en bij smeermiddelentoepassingen.

Tandwielpompen en lobbenpompen

Tandwielpompen werken uitstekend bij viscositeiten van enkele tientallen tot duizenden centistokes. Ze zijn robuust, compact en relatief eenvoudig te onderhouden. Lobbenpompen bieden een vergelijkbaar werkingsprincipe, maar met grotere vrije doorstroomopeningen, wat ze geschikter maakt voor media met vaste deeltjes of voor hygiënische toepassingen in de voedings- en farmaceutische industrie.

Membraanpompen en slangenpompen zijn eveneens geschikt voor viskeuze media, maar worden vaker gekozen vanwege hun vermogen om agressieve of abrasieve vloeistoffen te verwerken, niet primair vanwege viscositeitsoptimalisatie.

Hoe verandert de optimale pompsnelheid bij viskeuze vloeistoffen?

Bij viskeuze vloeistoffen moet de pompsnelheid worden verlaagd ten opzichte van de snelheid die bij waterachtige media gebruikelijk is. Een lager toerental vermindert de wrijvingsverliezen en voorkomt overmatige warmteontwikkeling in de vloeistof. Bovendien neemt bij lagere snelheden de kans op cavitatie af, wat bij stroperige media al snel een probleem kan worden aan de zuigzijde.

De reden hiervoor is de hogere weerstand die een viskeuze vloeistof biedt bij het vullen van de pompkamers. Als de pomp te snel draait, kan de vloeistof de pompkamers niet snel genoeg vullen, wat leidt tot onvolledige vulling, debietverlies en mechanische belasting. Dit fenomeen wordt ook wel starvation genoemd.

In de praktijk betekent dit dat bij het selecteren van een verdringerpomp voor een viskeus medium altijd de NPSH-waarde aan de zuigzijde zorgvuldig berekend moet worden, rekening houdend met de viscositeit. Vaak is een grotere zuigleidingdiameter en een kortere zuigleiding noodzakelijk om voldoende aanvoer te garanderen. Een frequentieregelaar op de aandrijfmotor biedt de flexibiliteit om de pompsnelheid aan te passen aan wisselende viscositeiten, bijvoorbeeld bij temperatuurschommelingen in het proces.

Wanneer is een sealless verdringerpomp de juiste keuze voor viskeuze media?

Een sealless verdringerpomp is de juiste keuze wanneer het viskeuze medium gevaarlijk, giftig of milieubelastend is en lekkage via mechanische afdichtingen onaanvaardbaar is. Sealless pompen elimineren de asafdichting volledig, waardoor het risico op emissies aan de bron wordt weggenomen. Dit is met name relevant in de (petro)chemie, farmacie en olie- en gassector.

Conventionele verdringerpompen met mechanische afdichtingen zijn bij viskeuze media extra kwetsbaar voor slijtage, omdat de hogere wrijvingskrachten de afdichting sneller doen verslijten. Dit leidt tot frequenter onderhoud, ongeplande stilstand en een verhoogd risico op lekkage van gevaarlijke stoffen. Strengere regelgeving zoals TA-Luft en de IED-richtlijn stelt bovendien steeds hogere eisen aan aantoonbare emissiebeheersing.

Magneetgedreven pompen en busmotorpompen (canned motor pompen) zijn sealless alternatieven die ook bij viskeuze media goed functioneren, mits de viscositeit binnen het ontwerpprofiel van de pomp valt. Voor zeer hoge viscositeiten of abrasieve media zijn hydraulisch gebalanceerde membraanpompen een bewezen sealless oplossing, die volledig lekvrij werken tot hoge drukken.

Hoe PromoTec helpt bij het selecteren van de juiste verdringerpomp voor viskeuze media

Als merkonafhankelijk specialist met meer dan 50 jaar ervaring in industriële pomptoepassingen adviseren wij u objectief over de beste verdringerpomp voor uw specifieke medium en procesomstandigheden. Of het nu gaat om een schroefspindelpomp voor zware olie, een sealless membraanpomp voor gevaarlijke chemicaliën of een lobbenpomp voor hygiënische toepassingen, wij helpen u de juiste keuze te maken op basis van viscositeit, druk, temperatuur en veiligheidseisen.

Wat wij voor u doen:

Volledige TCO-berekening inclusief onderhoudskosten, downtime en energieverbruik
Objectief selectieadvies over sealless technologieën zoals Greenpumps, Hermag en Wanner Hydra-Cell
Advies over ATEX-classificaties en naleving van TA-Luft en IED-normen
Testen van de gekozen pomp op onze eigen testinstallatie onder uw procesomstandigheden
Ondersteuning door een eigen servicedienst voor onderhoud, reparatie en revisie

Wilt u weten welke verdringerpomp het beste past bij uw viskeuze medium en uw veiligheidseisen? Neem contact met ons op voor een vrijblijvend adviesgesprek.

Veelgestelde vragen

Hoe meet ik de viscositeit van mijn medium correct voordat ik een verdringerpomp selecteer?

De viscositeit van een medium wordt gemeten met een viscometer, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen dynamische viscositeit (in mPa·s of cP) en kinematische viscositeit (in mm²/s of cSt). Belangrijk is dat viscositeit sterk temperatuurafhankelijk is: meet de viscositeit altijd bij de werkelijke procestemperatuur, niet bij kamertemperatuur. Bij twijfel kunt u een viscositeit-temperatuurcurve (VT-curve) opvragen bij de leverancier van uw medium, zodat u de pomp kunt selecteren op het volledige bedrijfsbereik.

Wat zijn de meest gemaakte fouten bij het selecteren van een verdringerpomp voor viskeuze media?

Een veelgemaakte fout is het selecteren van een pomp op basis van waterachtige vloeistoffen en vervolgens dezelfde pomp inzetten voor een viskeus medium zonder aanpassingen aan snelheid, leidingdiameter of motorvermogen. Ook wordt de NPSH-waarde aan de zuigzijde regelmatig onderschat, wat leidt tot starvation en vroegtijdige slijtage. Een derde veelvoorkomende fout is het negeren van de warmteontwikkeling bij hoge viscositeiten, wat de vloeistof kan degraderen en de levensduur van afdichtingen verkort.

Hoe beïnvloedt temperatuurschommeling in het proces de keuze van mijn verdringerpomp?

Temperatuurschommelingen hebben een directe invloed op de viscositeit van het medium en daarmee op het rendement en de belasting van de pomp. Bij een dalende temperatuur stijgt de viscositeit, wat de wrijvingsverliezen vergroot en de aanloopbelasting op de motor kan verhogen. Het is daarom aan te raden een verdringerpomp te selecteren die het volledige viscositeitsbereik aankan dat bij de minimale en maximale procestemperatuur optreedt, en om een frequentieregelaar te overwegen zodat de pompsnelheid dynamisch kan worden aangepast.

Kan ik een bestaande verdringerpomp aanpassen voor gebruik met een viskeuzer medium dan waarvoor hij oorspronkelijk is ontworpen?

In sommige gevallen is aanpassing mogelijk, bijvoorbeeld door het toerental te verlagen via een frequentieregelaar, de zuigleiding te vergroten of de motor te vervangen door een krachtiger exemplaar. Echter, de interne toleranties, materialen en afdichtingen van de pomp zijn ontworpen voor een specifiek viscositeitsbereik; buiten dit bereik neemt de slijtage sterk toe. Het is verstandig om een pompspecialist te raadplegen die de bestaande pomp beoordeelt op geschiktheid, zodat u onnodige investeringen of onverwachte uitval voorkomt.

Welke rol speelt de materiaalkeuze van pompcomponenten bij het verpompen van viskeuze media?

Bij viskeuze media is de materiaalkeuze van rotoren, tandwielen, lagers en afdichtingen cruciaal, omdat hogere wrijvingskrachten en mogelijke chemische agressiviteit de slijtage versnellen. Voor corrosieve viskeuze vloeistoffen zoals zware zuren of polymeren zijn roestvaststalen of keramische uitvoeringen vaak noodzakelijk. Daarnaast moet het materiaal van de afdichtingen bestand zijn tegen de specifieke chemische samenstelling van het medium, zodat zwelling of degradatie van de afdichting wordt voorkomen.

Hoe bereken ik het benodigde motorvermogen voor een verdringerpomp bij een viskeus medium?

Het benodigde motorvermogen wordt berekend op basis van het gewenste debiet, de te overwinnen druk en het totaalrendement van de pomp bij de specifieke viscositeit. Bij hogere viscositeiten daalt het mechanisch rendement, waardoor het benodigde asvermogen toeneemt; dit moet worden meegenomen in de motorberekening om onderdimensionering te voorkomen. Pompfabrikanten leveren doorgaans viscositeitscorrectiecurven of selectiesoftware waarmee het vermogen nauwkeurig kan worden bepaald voor uw specifieke procesomstandigheden.

Wanneer is het zinvol om een verdringerpomp te testen op een testinstallatie voordat ik hem in gebruik neem?

Een praktijktest is met name zinvol bij onbekende of complexe media, zoals vloeistoffen met wisselende viscositeit, vaste deeltjes of schuimvorming, en bij kritische processen waarbij ongeplande stilstand hoge kosten met zich meebrengt. Een test onder werkelijke procesomstandigheden bevestigt of de geselecteerde pomp het verwachte debiet, de druk en het rendement haalt, en geeft inzicht in eventuele aanloopproblemen. Dit voorkomt kostbare aanpassingen achteraf en verhoogt het vertrouwen in de betrouwbaarheid van de installatie.

Nieuws