20.05.2026

Come selezionare i materiali giusti per le pompe a membrana

La scelta dei materiali giusti per le pompe a membrana è fondamentale per garantire un funzionamento affidabile, duraturo e privo di contaminazioni. Spieghiamo quali sono gli aspetti da considerare nella scelta dei materiali ed evidenziamo quelli più importanti e comunemente utilizzati.

Progettare una pompa a membrana su misura per la vostra applicazione è come comporre un puzzle: ogni pezzo deve incastrarsi perfettamente per creare la soluzione giusta. Un elemento fondamentale è la scelta dei materiali, poiché essa determina la durata, la sicurezza e le prestazioni della pompa. Ma cosa bisogna considerare nella scelta dei materiali per le pompe a membrana e perché?

L'uso dei materiali giusti per le pompe a membrana è fondamentale per la maggior parte delle applicazioni

Le pompe a membrana sono costituite da tre componenti principali: testata, carcassa e motore. Per fornire la configurazione ideale, KNF utilizza un sistema modulare che offre una varietà di opzioni relative a materiali, motori, componenti meccanici e connessioni. Questi adattamenti su misura sono essenziali perché le pompe a membrana sono utilizzate in un'ampia gamma di settori industriali, ciascuno con i propri specifici requisiti che influenzano le prestazioni, l'affidabilità, la sicurezza e la durata della pompa.

In ogni caso, la scelta del materiale giusto per la pompa a membrana è fondamentale al fine di prevenire danni alla pompa, garantire un funzionamento a tenuta stagna ed evitare contaminazioni. Tuttavia, la scelta del materiale giusto può essere complessa e occorre tenere conto di vari fattori.

I cinque criteri più importanti per la scelta del materiale giusto per le pompe a membrana

Tutti i componenti della testa della pompa, comprese membrane, valvole, piastre di collegamento e intermedie, entrano in contatto con il fluido trasferito. Pertanto, i materiali utilizzati per queste parti devono essere adattati alla specifica applicazione. È necessario prendere in considerazione cinque fattori chiave.

Compatibilità chimica

Ogni fluido ha caratteristiche distintive e può, ad esempio, contenere olio, essere altamente reattivo o corrosivo. Il materiale della pompa a membrana deve essere chimicamente compatibile con i fluidi trasferiti. La scelta del materiale sbagliato può causare gravi problemi, quali:

Gonfiamento delle valvole e di altri componenti a causa di reazioni chimiche
Danni permanenti come crepe o rotture causate dalla corrosione
Perdite pericolose o contaminazione
Riduzione della durata di servizio, aumento della manutenzione e maggiori costi di fermo macchina

Costo e disponibilità del materiale

Il costo e la disponibilità dei materiali sono fattori decisivi nella scelta dei materiali per le pompe a membrana. Sebbene i materiali ad alte prestazioni possano offrire risultati ottimali, sono spesso costosi. Soprattutto le applicazioni su larga scala o sensibili ai costi devono trovare un equilibrio tra prestazioni e convenienza. Ad esempio:

Le applicazioni non critiche o a breve termine possono utilizzare materiali standard che garantiscono prestazioni adeguate.
Gli ambienti critici o regolamentati richiedono materiali di alta qualità per soddisfare standard rigorosi.

La scelta di materiali economicamente sostenibili che soddisfano i requisiti tecnici contribuisce a ridurre i costi superflui, evita un'eccessiva ingegnerizzazione, accorcia i tempi di consegna, semplifica l'approvvigionamento e facilita la manutenzione.

Proprietà meccaniche

Le pompe a membrana per gas e liquidi sono costantemente soggette a forze di pressione dovute a:

Movimento costante verso l'alto e verso il basso della membrana
Condizioni di vuoto e pressione generate
Fluidi trasferiti che possono essere abrasivi o contenere particelle taglienti
Fluttuazioni o picchi di pressione esterni

Il materiale della pompa deve resistere a queste sollecitazioni mantenendo (a seconda del componente) la sua elasticità o rigidità, forma, resistenza alla trazione e resistenza all'abrasione e allo strappo, anche in funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Se queste proprietà sono compromesse, possono verificarsi perdite, riduzione del movimento della membrana e diminuzione delle prestazioni e dell'efficienza della pompa.

Requisiti regolamentativi

Settori quali quello farmaceutico, chimico, alimentare e delle bevande, nonché le applicazioni mediche impongono rigorosi standard di sicurezza, igiene e qualità per prevenire la contaminazione. I materiali devono essere conformi a tali normative, che variano a seconda del Paese o della regione e possono includere:

Varie classificazioni antideflagranti
Conformità FDA
Normative RoHS o REACH
Certificazione NSF

Inoltre, potrebbero essere richiesti certificati dei materiali, noti anche come rapporti di prova dei materiali o prove di accettazione. Questi documenti specificano le proprietà meccaniche e chimiche del materiale, il numero di lotto o di colata e le norme applicabili. La non conformità può comportare problemi legali o richiami di prodotti.

Resistenza alla temperatura

La temperatura a cui è esposta la pompa gioca un ruolo cruciale nelle sue prestazioni, sicurezza e affidabilità. Le alte temperature possono compromettere la stabilità dei materiali, causandone l'ammorbidimento, la deformazione o addirittura la fusione. I fluidi caldi possono anche causare vapore e condensa all'interno della pompa, con conseguente espansione, affaticamento o deformazione. Quando vengono trasferiti fluidi caldi, in particolare liquidi, questi possono raggiungere temperature vicine o superiori al loro punto di ebollizione, specialmente in condizioni di vuoto. Ciò può causare la formazione di vapore all'interno della pompa, aumentando la pressione interna e provocando l'espansione, l'affaticamento o la deformazione del materiale. Al contrario, quando si manipolano gas caldi, le fluttuazioni di temperatura possono portare alla formazione di condensa all'interno della pompa. Questa condensa può accumularsi sulle superfici interne, degradando potenzialmente i materiali nel tempo e compromettendo la tenuta e la compatibilità chimica. Le basse temperature, per contro, possono rendere i materiali fragili e soggetti a crepe. Ciascuno di questi scenari comporta rischi per l'integrità della pompa.

Per garantire stabilità termica e resilienza a lungo termine, è necessario considerare i seguenti fattori:

La temperatura dei fluidi trasferiti, ad esempio gas caldi o liquidi riscaldati
L'intervallo di temperatura dell'ambiente operativo, compresi i cicli di riscaldamento o raffreddamento
Le fluttuazioni della temperatura dell'aria ambiente che influenzano la pompa, i fluidi e il sistema
L'impatto delle condizioni di vuoto, come le variazioni del punto di ebollizione dei liquidi.

Materiali comunemente utilizzati nelle pompe a membrana

Per garantire prestazioni affidabili e sicure della pompa, i materiali utilizzati devono essere adattati ai requisiti specifici dell'applicazione e dei fluidi. Mentre spesso le pompe a membrana per liquidi richiedono un'elevata resistenza chimica, le pompe a membrana per gas possono avere requisiti elevati in termini di pulizia e tenuta. Il sistema modulare di KNF consente di selezionare varie opzioni di materiali per i componenti della testa della pompa, tra cui la piastra della testa, la membrana, gli O-ring, le piastre di collegamento e intermedie, le valvole e le guarnizioni. Questi materiali si dividono in tre categorie principali: elastomeri, termoplastici e metalli.

Con il sistema modulare di KNF, ogni parte che entra in contatto con i fluidi può essere personalizzata con diverse opzioni di materiali per garantire la resistenza chimica, la tenuta e il funzionamento senza contaminazioni della pompa. Ciò riguarda la piastra della testa (1), la membrana (2, 7), l'O-ring (3), la piastra di collegamento (4) e la piastra intermedia (6), le valvole (5) e l'alloggiamento (8).

Gli elastomeri sono materie plastiche dimensionalmente stabili ma elasticamente deformabili. La loro flessibilità e la capacità di tornare alla forma originale li rendono ideali per membrane, guarnizioni e valvole. Tra gli elastomeri comunemente utilizzati nelle pompe a membrana vi sono:

EPDM (Monomero di etilene propilene diene): Una gomma sintetica versatile che offre un'eccellente resistenza all'acqua, al vapore e alle sostanze chimiche delicate. Tuttavia, non è adatta per oli o idrocarburi. L'EPDM è flessibile, economico, durevole e altamente resistente all'usura. È una soluzione ideale per applicazioni che richiedono una lunga durata, come i sistemi di pulizia e disinfezione industriali, l'agricoltura o i processi farmaceutici. È possibile rivestire una membrana in EPDM con un sottile strato di PTFE per conferirle resistenza chimica e termica, mantenendo al contempo la flessibilità richiesta dalla membrana.
FFKM / FFPM (Perfluoroelastomero): Il perfluoroelastomero è caratterizzato da una struttura polimerica completamente fluorurata e coniuga la resistenza chimica del PTFE con le proprietà elastiche della gomma. Disponibile in vari gradi, l'FFKM è l'elastomero più resistente ai fluidi aggressivi e offre un'elevata stabilità termica che lo rende ideale per applicazioni esigenti come la produzione di semiconduttori o i processi farmaceutici.
FKM (Fluoroelastomero): Contiene meno fluoro rispetto all'FFKM, ma offre comunque un'elevata resistenza chimica e una tolleranza alla temperatura fino a 200 °C. Essendo un'alternativa più economica rispetto all'FFKM, è particolarmente adatto per le valvole e viene utilizzato in ambienti meno estremi come dispositivi farmaceutici e medici, apparecchiature di laboratorio e analitiche o produzione industriale.

Una pompa a membrana per gas NMP 830.1.2 standard di KNF è progettata con membrana, valvole e guarnizioni in EPDM. L'EPDM è un materiale economico e durevole che garantisce l'affidabilità della pompa. Su richiesta sono disponibili opzioni in FKM e PTFE.

I termoplastici sono materie plastiche modellabili che si ammorbidiscono quando vengono riscaldate e si solidificano quando vengono raffreddate, un processo che può essere ripetuto, rendendole riciclabili. Offrono un elevato rapporto resistenza/peso, durata, resistenza chimica ed economicità. Tuttavia, sono generalmente inadatti alle temperature estreme. Sono utilizzati nelle teste delle pompe e nelle valvole e sono classificati come termoplastici ad alte prestazioni (PEEK, PPS), termoplastici tecnici (PPA, PET) e termoplastici standard (PP, PVC). Esempi comunemente utilizzati per le pompe a membrana sono:

PPS (Solfuro di polifenilene): Il PPS è un termoplastico ad alte prestazioni con elevata stabilità termica, buona resistenza chimica a molti acidi e basi, resistenza alla corrosione e buona stabilità dimensionale.
PTFE (Politetrafluoroetilene): Il PTFE offre un'ottima resistenza chimica e termica, ma è un materiale piuttosto rigido. È adatto per applicazioni mediche e farmaceutiche, operazioni alimentari e bevande, lavorazioni chimiche e petrolchimiche e l'industria dei semiconduttori. Le parti interamente in PTFE sono utilizzate per il trasferimento di gas caldi fino a 240 °C o per gas chimicamente aggressivi che potrebbero attaccare l'EPDM, come ozono, fluoruri e cloruri.
PEEK (Polietere etere chetone): Tra le caratteristiche principali vi sono un'elevata resistenza meccanica, resistenza all'usura e durata. Offre inoltre un'ottima resistenza al calore e agli agenti chimici, rendendolo ideale per applicazioni ad alta pressione, alta temperatura e particolarmente impegnative. Il PEEK è costoso ma altamente efficace.
PVDF (Polivinilidenfluoruro): Un termoplastico ad alte prestazioni con buona resistenza chimica, elevata purezza, resistenza meccanica e resistenza all'abrasione. Il PVDF è una soluzione economica per la produzione di grandi volumi.

I liquidi tendono ad essere più aggressivi dei gas. Ecco perché è fondamentale che le pompe per liquidi a membrana utilizzino materiali resistenti agli agenti chimici. Per la sua soluzione NF 25, ad esempio, come opzioni di materiale per la testa della pompa KNF offre PEEK e PVDF.

I metalli sono utilizzati principalmente per le carcasse delle pompe, le piastre di testa e intermedie, nonché per i componenti strutturali. Alcune pompe a membrana, in particolare quelle di grandi dimensioni, utilizzano anche il metallo per le valvole. Le loro proprietà rendono i metalli adatti ad ambienti regolamentati o esigenti, come le applicazioni farmaceutiche o chimiche. Tra i metalli comunemente utilizzati per le pompe a membrana rientrano:

Alluminio: Un metallo leggero con buona conducibilità termica, adatto per fluidi non corrosivi. È conveniente dal punto di vista economico, ma non è ideale per i gas umidi, a meno che non sia anodizzato per resistere all'umidità. L'alluminio è modellabile e lavorabile e viene spesso utilizzato per i compressori.
Acciaio inossidabile: Una lega a base di ferro contenente cromo, che garantisce un'elevata resistenza alla corrosione e alla durata chimica. È igienico, facile da pulire, lavorabile e in grado di resistere ad alte pressioni e temperature.

Le diverse proprietà e composizioni dei materiali devono essere adeguate alle caratteristiche dei supporti trasferiti e ai requisiti specifici dell'applicazione. Solo considerando tutti i singoli fattori è possibile sviluppare la soluzione ottimale per le pompe, garantendo le prestazioni, l'affidabilità e la sicurezza richieste.

Le pompe per gas come la N 922 ST di KNF sono progettate con parti della testa in acciaio inossidabile per garantire la manipolazione sicura di gas aggressivi. Questa serie di pompe è disponibile anche nei modelli Ex e ATEX, il che la rende ideale per applicazioni di monitoraggio delle emissioni.

Come affrontare la scelta dei materiali per le pompe a membrana

La scelta del materiale giusto per una pompa a membrana può essere complessa. Un approccio strutturato è essenziale per ottenere la migliore soluzione tecnologica ed economica. Durante il processo di selezione è necessario tenere conto dei seguenti fattori:

Parametri applicativi richiesti quali portata, pressione o requisiti di vuoto
Compatibilità chimica
Requisiti meccanici e termici quali l’intervallo di temperatura
Condizioni dell'ambiente operativo
Requisiti di conformità normativa
Costi e disponibilità del materiale

Gli esperti KNF vantano una vasta esperienza nella progettazione di pompe e assistono i clienti durante l'intero processo di selezione. Ciò può includere anche un kit di resistenza chimica per garantire la compatibilità delle pompe a membrana per liquidi. Con il sistema modulare di KNF, ciascuno degli oltre 100 tipi di pompe standard per la movimentazione di gas e liquidi può essere personalizzato per soddisfare requisiti specifici, e la scelta dei materiali è uno degli elementi chiave di questo processo. KNF offre un'ampia gamma di materiali, molti dei quali sono elencati sopra. Sono disponibili anche opzioni ancora più specializzate, come polimeri placcati in oro o high-tech come il PCTFE. Su richiesta sono disponibili anche pulizie speciali e rivestimenti.

Contattate oggi stesso il vostro esperto KNF per trovare la pompa a membrana su misura che fa al caso vostro!

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