Wat zijn de vereisten voor de persleiding bij een membraanpomp met hoge pulsatie?

De persleiding bij een membraanpomp moet bestand zijn tegen herhaalde drukschommelingen, mechanische vermoeidheid en piekdrukken die aanzienlijk hoger liggen dan de gemiddelde werkdruk. Concreet betekent dit dat de leiding zwaarder gedimensioneerd moet worden dan bij een centrifugaalpomp, voorzien van de juiste ondersteuning en bij voorkeur gecombineerd met een pulsatiedemper. Op PromoTec.nl vindt u meer achtergrond over de toepassing van membraanpompen in industriële processen. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over leidingvereisten, demping, bevestiging en veiligheidsvoorzieningen.

Waarom veroorzaakt een membraanpomp zulke hoge pulsaties in de persleiding?

Een membraanpomp werkt op basis van een heen-en-weergaande beweging: het membraan zuigt vloeistof aan tijdens de zuigslag en perst die weg tijdens de persslag. Dit intermitterende pompprincipe levert per definitie geen continue stroom op, maar een reeks drukstoten. Elke persslag stuurt een vloeistofpuls door de leiding, gevolgd door een korte periode van lagere druk. Dit patroon herhaalt zich tientallen tot honderden keren per minuut.

De intensiteit van die pulsaties hangt af van het aantal membranen, het slagvolume en het toerental. Een enkelvoudige membraanpomp produceert de meest uitgesproken pulsaties. Dubbele of drievoudige uitvoeringen dempen het patroon enigszins doordat de persslagen elkaar gedeeltelijk overlappen, maar ook die varianten genereren meetbare drukschommelingen. In combinatie met de vloeistofmassa in de leiding en de elasticiteit van het leidingsysteem kunnen resonantieverschijnselen ontstaan die de piekdruk verder verhogen. Dit fenomeen, ook wel waterslag of hydraulische schok genoemd, is de voornaamste reden waarom de persleiding van een membraanpomp andere eisen stelt dan die van een centrifugaalpomp.

Welke materiaal- en dimensioneringseisen gelden voor de persleiding?

De persleiding moet zijn gedimensioneerd op de maximale werkdruk inclusief een veiligheidsmarge voor piekdrukken. Als vuistregel geldt dat de nominale drukklasse van de leiding minstens 1,5 tot 2 maal de gemiddelde werkdruk moet bedragen, afhankelijk van de ernst van de pulsaties en het medium. Gebruik altijd leidingmateriaal met een vastgestelde drukrating conform de geldende normen, zoals EN 13480 voor industriële leidingen.

Voor het materiaal zijn de volgende overwegingen bepalend:

Staal en roestvrij staal zijn de meest gebruikte materialen bij hoge druk en agressieve media. Ze bieden hoge stijfheid, wat de kans op resonantie beperkt.
Kunststof leidingen (PVC, PP, PVDF) zijn geschikt voor corrosieve vloeistoffen bij lagere drukken, maar hun grotere elasticiteit kan pulsaties juist versterken. Controleer altijd de drukrating bij de bedrijfstemperatuur.
Flexibele slangen mogen alleen worden toegepast als verbindingsstuk tussen pomp en vaste leiding, nooit als vervanging van een stijf leidingtraject. Ze absorberen trillingen, maar zijn niet bestand tegen langdurige dynamische belasting als ze te lang zijn.

De wanddikte moet worden berekend op basis van de maximale piekdruk, niet op de gemiddelde werkdruk. Verbindingen en flenzen verdienen extra aandacht: boutverbindingen kunnen losraken door de continue vibratie, dus gebruik bij voorkeur borgmoeren of veerringen en controleer de aandraaimomenten periodiek.

Hoe vermindert een pulsatiedemper de belasting op de persleiding?

Een pulsatiedemper plaatst u zo dicht mogelijk bij de persaansluiting van de pomp. Het apparaat bevat een gasvulling of een elastisch element dat de vloeistofpuls opvangt en geleidelijk afgeeft, waardoor de drukschommelingen in de leiding sterk worden gereduceerd. Het resultaat is een nagenoeg continue vloeistofstroom in het leidingtraject achter de demper.

De werking is vergelijkbaar met een hydraulische buffer: tijdens de persslag neemt de demper een deel van het volume op, tijdens de rustfase geeft hij dat volume terug aan de stroom. Hoe groter het dempvolume ten opzichte van het slagvolume van de pomp, hoe effectiever de demping. Als richtlijn geldt dat het dempvolume minimaal tien keer het slagvolume van de pomp moet bedragen voor een effectieve reductie van de pulsaties.

Een goed gedimensioneerde pulsatiedemper verlengt de levensduur van de persleiding aanzienlijk, vermindert de kans op vermoeidheidsbreuken in lassen en verbindingen, en beschermt meetinstrumenten zoals drukmeters en flowmeters tegen beschadiging door herhaalde drukstoten. Vergeet niet de voorspanning van de gasvulling periodiek te controleren en aan te passen aan de werkdruk.

Welke leidingondersteuning en bevestiging zijn verplicht bij hoge pulsatie?

Bij hoge pulsatie zijn frequentere en stevigere leidingondersteuningen noodzakelijk dan bij een statische of continue stroom. De dynamische krachten die pulsaties op de leiding uitoefenen, kunnen bij onvoldoende ondersteuning leiden tot vermoeidheidsbreuken, het losraken van verbindingen en structurele schade aan de omgeving.

De volgende principes zijn leidend bij de bevestiging:

Ondersteuningsafstand: Halveer de maximale ondersteuningsafstand die geldt voor statische leidingen van hetzelfde materiaal en diameter. Bij stalen leidingen met een diameter van 50 mm betekent dit doorgaans een ondersteuning elke 1,5 tot 2 meter in plaats van de gebruikelijke 3 tot 4 meter.
Vaste punten en glijpunten: Zorg voor voldoende vaste punten die de leiding in alle richtingen verankeren, afgewisseld met glijpunten die thermische uitzetting toelaten. Pulserende leidingen hebben meer vaste punten nodig dan conventionele systemen.
Trillingsisolatie: Gebruik rubberen of elastomere leidingklemmen om de overdracht van trillingen naar de constructie te beperken. Stalen klemmen zonder demping geven trillingen rechtstreeks door aan de draagconstructie en kunnen op termijn schade veroorzaken.
Flexibele verbinding bij de pomp: Monteer altijd een korte flexibele slang of compensator direct op de persaansluiting van de pomp om de trillingen van de pomp te ontkoppelen van de vaste leiding.

Laat de leidingondersteuning bij twijfel berekenen door een leidingconstructeur die bekend is met dynamische belastingen. Een visuele inspectie na de eerste bedrijfsuren is altijd aan te raden: losgetrilde klemmen of zichtbare beweging van de leiding zijn directe signalen dat de ondersteuning moet worden versterkt.

Wanneer is een veiligheidsventiel of drukbegrenzer verplicht in de persleiding?

Een veiligheidsventiel of drukbegrenzer is verplicht wanneer de persleiding kan worden afgesloten terwijl de pomp in bedrijf is, of wanneer de maximale toelaatbare werkdruk van de leiding of de procesapparatuur kan worden overschreden. Membraanpompen zijn positieve verdringerpompen: zij blijven druk opbouwen zolang ze draaien, ook als de leiding is afgesloten. Zonder drukbeveiliging leidt dit onvermijdelijk tot schade of een gevaarlijke situatie.

In de praktijk zijn de volgende situaties aanleiding voor een verplichte drukbeveiliging:

De persleiding bevat een afsluiter die per ongeluk of bewust gesloten kan worden tijdens bedrijf.
De pomp werkt tegen een filter of warmtewisselaar die kan verstoppen.
De procesapparatuur heeft een lagere drukrating dan de maximale druk die de pomp kan genereren.
De installatie valt onder de Richtlijn Drukapparatuur (PED 2014/68/EU), waarbij drukbeveiliging wettelijk verplicht is.

Stel het veiligheidsventiel in op een waarde die lager ligt dan de laagste drukrating in het systeem, maar hoog genoeg om normale bedrijfsschommelingen niet te activeren. Controleer de instelling en werking van het ventiel regelmatig als onderdeel van het preventieve onderhoudsprogramma.

Wat zijn de meest voorkomende fouten bij de aanleg van een persleiding voor membraanpompen?

De meest voorkomende fouten bij de aanleg van een persleiding voor membraanpompen zijn het onderschatten van piekdrukken, het weglaten van een pulsatiedemper en het toepassen van te weinig of te lichte leidingondersteuning. Deze fouten leiden in de praktijk tot vroegtijdige slijtage, lekkages en ongeplande stilstand.

Hieronder staan de fouten die in de praktijk het vaakst voorkomen:

Dimensioneren op gemiddelde werkdruk: De leiding wordt berekend op de nominale werkdruk, terwijl de piekdruk bij een membraanpomp aanzienlijk hoger kan liggen. Dit leidt tot vermoeidheidsbreuken, met name in lassen en flenzen.
Geen of verkeerd gedimensioneerde pulsatiedemper: Een te kleine demper of een demper die te ver van de pomp is geplaatst, heeft nauwelijks effect. De demper moet direct op de persaansluiting worden gemonteerd.
Starre verbinding tussen pomp en leiding: Zonder flexibele koppeling worden trillingen rechtstreeks overgedragen op de leidingconstructie, wat leidt tot het losraken van verbindingen en schade aan meetinstrumenten.
Onvoldoende ondersteuning: Leidingen die zichtbaar bewegen tijdens bedrijf, zijn een teken van te weinig of te lichte klemmen. Dit versnelt vermoeidheid en kan leiden tot breuk.
Geen drukbeveiliging: Het weglaten van een veiligheidsventiel in een systeem met afsluiters is een ernstige fout die zowel de installatie als de veiligheid in gevaar brengt.
Verkeerd leidingmateriaal: Het gebruik van kunststof leidingen bij drukken of temperaturen die de specificaties overschrijden, of het toepassen van flexibele slangen over te lange trajecten.

Een grondige engineering review voorafgaand aan de installatie, waarbij zowel de statische als de dynamische belastingen worden meegenomen, voorkomt de meeste van deze fouten.

Hoe PromoTec helpt bij de juiste persleiding voor uw membraanpomp

De keuze voor de juiste persleiding is onlosmakelijk verbonden met de keuze voor de juiste pomp en de bijbehorende systeemcomponenten. Wij combineren meer dan 50 jaar ervaring in industriële pompsystemen met een merkonafhankelijk advies, zodat u niet alleen de juiste membraanpomp krijgt, maar ook een compleet systeem dat betrouwbaar en veilig functioneert.

Wat wij voor u doen:

Berekening van de piekdrukken en de juiste drukklasse voor uw persleiding
Selectie en dimensionering van de pulsatiedemper op basis van het slagvolume en de werkdruk
Advies over leidingmateriaal, ondersteuningsafstanden en flexibele koppelingen
Beoordeling van de noodzaak en instelling van drukbeveiligingsvoorzieningen
Ondersteuning bij ATEX-classificatie en naleving van de PED-richtlijn

Of het nu gaat om een nieuwe installatie of de optimalisatie van een bestaand systeem, wij denken graag met u mee. Neem contact op voor een vrijblijvend adviesgesprek over uw specifieke toepassing.

Veelgestelde vragen

Hoe weet ik of mijn bestaande persleiding geschikt is voor een membraanpomp die ik wil bijplaatsen?

Controleer eerst de drukklasse van de bestaande leiding en vergelijk die met de maximale piekdruk van de nieuwe membraanpomp, inclusief een veiligheidsmarge van 1,5 tot 2 maal de gemiddelde werkdruk. Beoordeel daarnaast de ondersteuningsafstanden, het leidingmateriaal en de aanwezigheid van een pulsatiedemper en drukbeveiliging. Als een of meer van deze elementen niet voldoen aan de eisen voor pulserende stroming, is aanpassing of vervanging van (delen van) de leiding noodzakelijk voordat u de pomp in bedrijf stelt.

Wat is het verschil tussen een pulsatiedemper en een expansievat, en zijn ze uitwisselbaar?

Een pulsatiedemper is specifiek ontworpen voor hoge-frequentie drukschommelingen in pulserende pompsystemen en heeft een klein, nauwkeurig afgestemd dempvolume dat direct reageert op elke persslag. Een expansievat is bedoeld voor het opvangen van thermische uitzetting of langzame drukwisselingen in gesloten systemen en reageert veel trager. Ze zijn niet uitwisselbaar: een expansievat biedt onvoldoende bescherming tegen de snelle pulsaties van een membraanpomp en kan zelfs resonantie versterken.

Hoe vaak moet ik de gasvulling van een pulsatiedemper controleren en bijvullen?

Als vuistregel wordt aanbevolen de voorspanning van de gasvulling minimaal eenmaal per zes maanden te controleren, of vaker bij kritische processen en hoge werkdrukken. De voorspanning moet doorgaans worden ingesteld op 60 tot 80 procent van de minimale werkdruk in het systeem. Gebruik uitsluitend stikstof voor het bijvullen, nooit perslucht, omdat zuurstof in combinatie met bepaalde vloeistoffen een brandgevaar kan vormen en de levensduur van het elastische element verkort.

Kan ik een frequentieregelaar gebruiken om de pulsaties te verminderen in plaats van een pulsatiedemper te plaatsen?

Een frequentieregelaar kan het toerental van de aandrijving verlagen, waardoor de intensiteit van individuele pulsaties afneemt, maar het intermitterende pompprincipe blijft ongewijzigd. Bij lagere toerentallen neemt ook de doorvoer af, wat in veel processen niet wenselijk is. Een pulsatiedemper pakt het probleem fundamenteler aan door de drukschommelingen direct te absorberen, ongeacht het toerental. In de meeste gevallen is een combinatie van beide maatregelen de meest effectieve oplossing.

Welke meetinstrumenten zijn bestand tegen de pulsaties van een membraanpomp, en welke moet ik vermijden?

Robuuste druktransmitters met een gedempt meetmembraan of een glycerinegevulde manometer zijn geschikt voor pulserende systemen. Vermijd standaard Bourdon-manometers zonder demping, omdat de naald snel slijt en de mechanische onderdelen bezwijken onder herhaalde drukstoten. Flowmeters op basis van het Coriolis- of magnetisch-inductieve principe verdragen pulsaties beter dan variabele-area meters (rotameters) of differentiaaldrukmeters, die onnauwkeurige metingen geven bij sterk pulserende stroming.

Wat moet ik doen als de persleiding zichtbaar trilt of rammelt tijdens bedrijf?

Zichtbare beweging of hoorbaar rammelen is een directe aanwijzing dat de leidingondersteuning onvoldoende is of dat resonantie optreedt. Schakel de pomp uit en voer een visuele inspectie uit op losgeraakte klemmen, beschadigde flexibele koppelingen en de positie van de pulsatiedemper. Versterk de ondersteuning door extra klemmen toe te voegen of bestaande klemmen te vervangen door zwaardere exemplaren met trillingsisolatie, en controleer of de pulsatiedemper correct is voorgeladen en dicht genoeg bij de persaansluiting is gemonteerd.

Gelden er specifieke eisen voor de persleiding van een membraanpomp in een ATEX-zone?

In een ATEX-zone moet de volledige installatie, inclusief de persleiding en alle componenten, voldoen aan de vereisten van de ATEX-richtlijn (2014/34/EU) voor de betreffende zone-indeling. Dit betekent onder meer dat pulsatiedempers, veiligheidsventilen en flexibele koppelingen moeten zijn gecertificeerd voor gebruik in explosieve atmosferen, en dat aarding en potentiaalvereffening van de leiding verplicht zijn om elektrostatische ontlading te voorkomen. Schakel een gecertificeerde ATEX-adviseur in bij het ontwerp en de keuring van de installatie, en zorg dat alle documentatie beschikbaar is voor de wettelijk verplichte explosieveiligheidsdocumenten.

Nieuws