Ti è mai capitato di sentire una pompa emettere strani rumori o di notare un calo delle sue prestazioni? Questi potrebbero essere segni di cavitazione della pompa.
La cavitazione della pompa si verifica quando si formano bolle di vapore che collassano all'interno di una pompa, causando danni e riduzione dell'efficienza.
Cos'è la pressione del vapore
La tensione di vapore è la pressione esercitata da un vapore in equilibrio termodinamico con le sue fasi condensate ad una data temperatura. Per i liquidi indica la tendenza ad evaporare. Una pressione di vapore più elevata significa che una sostanza è più volatile.
Cos'è la cavitazione della pompa
La cavitazione della pompa è un fenomeno che si verifica quando la pressione in un fluido scende al di sotto della sua pressione di vapore, causando la formazione di bolle di vapore. Ciò accade in genere in pompe centrifughe e pompe volumetriche. Quando queste bolle si spostano verso aree di pressione più elevata, collassano violentemente, creando onde d'urto.
Tipi di cavitazione nelle pompe
Cavitazione per vaporizzazione
La cavitazione di vaporizzazione, detta anche cavitazione classica, si verifica quando la pressione all'ingresso della pompa scende al di sotto della pressione di vapore del fluido. Ciò provoca la formazione di bolle di vapore vicino all'occhio della girante. Quando queste bolle si spostano verso aree di pressione più elevata, collassano violentemente, danneggiando potenzialmente la girante e riducendo l’efficienza della pompa.
Cavitazione turbolenta
La cavitazione turbolenta è il risultato di disturbi del flusso all'ingresso della pompa. Curve strette, ostruzioni o configurazioni inadeguate delle tubazioni possono creare vortici e aree di bassa pressione in cui si formano bolle di vapore. Questo tipo di cavitazione si verifica spesso vicino all'ingresso della pompa e può causare l'erosione dei bordi anteriori della girante.
Cavitazione della sindrome di Vane
La cavitazione della sindrome delle palette si verifica quando il gioco tra il diametro esterno della girante e il taglio dell'acqua del corpo della pompa è troppo piccolo. Questo stretto spazio accelera il flusso del fluido, creando zone di bassa pressione dove si formano bolle di cavitazione. Di solito colpisce le punte delle pale della girante e il corpo della pompa vicino all'area di scarico.
Cavitazione a ricircolo interno
La cavitazione del ricircolo interno si verifica quando una pompa funziona a basse portate, lontano dal suo punto di migliore efficienza. Il fluido ricircola all'interno della pompa, creando aree di bassa pressione dove si formano bolle di cavitazione. Questo tipo può danneggiare sia la girante che il corpo della pompa, in particolare nelle regioni tra la copertura posteriore della girante e il corpo.
Cavitazione per aspirazione dell'aria
La cavitazione dell'aspirazione dell'aria è il risultato dell'ingresso di aria nel sistema di pompaggio. Ciò può verificarsi a causa di perdite nella tubazione di aspirazione, di una sigillatura inadeguata o di vortici nel recipiente di aspirazione. L'aria trascinata forma bolle che collassano se sottoposte a pressioni più elevate all'interno della pompa, causando danni simili ad altri tipi di cavitazione.
Cause comuni di cavitazione della pompa
Prevalenza di aspirazione positiva netta disponibile insufficiente (NPSHa)
Un NPSHa insufficiente è una delle cause principali della cavitazione della pompa. Quando la prevalenza di aspirazione disponibile scende al di sotto del livello richiesto, nel liquido si formano bolle di vapore. Queste bolle collassano quando entrano in zone di pressione più elevata, causando danni alla girante della pompa e ad altri componenti.
Problemi sulla linea di aspirazione
Ostruzioni, restrizioni o eccessive perdite di attrito nella linea di aspirazione possono portare alla cavitazione. Questi problemi riducono la pressione all'ingresso della pompa, facendola scendere potenzialmente al di sotto della pressione del vapore del liquido.
Liquidi volatili e pressione di vapore
Il pompaggio di liquidi volatili vicino alla loro pressione di vapore aumenta il rischio di cavitazione. Quando il liquido si avvicina alla sua pressione di vapore, diventa più suscettibile alla formazione di bolle.
Funzionamento al punto di migliore efficienza (BEP)
Far funzionare una pompa centrifuga troppo lontano dal suo flusso BEP può causare cavitazione. Ciò si verifica spesso quando la pompa funziona a portate notevolmente superiori o inferiori a quelle progettate.
Aria o gas intrappolati
La presenza di aria o gas nel liquido pompato può portare ad effetti simili alla cavitazione. Queste bolle di gas possono collassare e causare danni simili all'implosione delle bolle di vapore.
Segni di cavitazione della pompa
Danni fisici ai componenti della pompa
La cavitazione causa una grave erosione dei componenti della pompa. La girante spesso presenta vaiolatura e perdita di materiale, apparendo usurata oltre la sua effettiva durata di servizio. Anche l'alloggiamento della pompa e le guarnizioni possono mostrare segni di danno a causa delle intense onde d'urto prodotte dal collasso delle bolle di vapore.
Rumore e vibrazioni anomali
Rumore e vibrazioni eccessivi sono segni rivelatori di cavitazione. Il suono ricorda quello della ghiaia o delle biglie che circolano attraverso la pompa. I livelli di vibrazione aumentano in modo significativo, portando potenzialmente a disallineamento e ulteriori problemi meccanici.
Pressione e flusso di scarico ridotti
Un calo sostanziale della pressione di scarico e della portata indica cavitazione. La presenza di bolle di vapore nel fluido riduce l'efficienza della pompa, con conseguente diminuzione delle prestazioni. Questo effetto è particolarmente evidente nelle pompe centrifughe.
Frequenti guasti a guarnizioni e cuscinetti
La cavitazione accelera l'usura di guarnizioni e cuscinetti. Le intense onde d'urto e le vibrazioni causano il guasto prematuro di questi componenti.
Consumo energetico instabile
Il consumo energetico irregolare è un altro indicatore di cavitazione. La corrente del motore e l'assorbimento di potenza variano poiché la pompa fatica a mantenere le prestazioni. Questa instabilità può portare ad un maggiore consumo di energia e potenziali danni al motore.
Come prevenire la cavitazione della pompa
Selezione corretta della pompa con margine NPSHA sufficiente
- Assicurarsi che la pompa abbia un margine NPSHA (Net Positive Suction Head Available) adeguato al di sopra dell'NPSH richiesto.
- Consultare le curve prestazionali e le linee guida dei produttori di pompe per scegliere una pompa che funzioni in modo efficiente all'interno del campo di applicazione previsto.
- Quando si effettua la selezione, considerare fattori quali la portata, la pressione di mandata e le proprietà del fluido.
Ottimizzazione della progettazione del sistema
- Aumentare il diametro del tubo di aspirazione per ridurre la velocità del fluido e le perdite di carico.
- Ridurre al minimo i raccordi e le valvole nella linea di aspirazione per diminuire le perdite per attrito.
- Eliminare i punti alti nelle tubazioni che possono intrappolare il vapore.
- Garantire un'adeguata sommersione della fonte di aspirazione per evitare vortici e intrappolamenti d'aria.
- Una corretta progettazione delle tubazioni con transizioni graduali e percorsi di flusso uniformi aiuta a mantenere il flusso laminare e una distribuzione uniforme della pressione.
Pompe in funzione vicine al loro BEP
- Far funzionare le pompe centrifughe vicino al loro punto di migliore efficienza (BEP) ed entro l'intervallo operativo consentito specificato dal produttore.
- Evitare di operare troppo a destra sulla curva della pompa, poiché ciò potrebbe aumentare l'NPSH richiesto.
- Utilizzare azionamenti a velocità variabile quando appropriato per adattare la potenza della pompa alle richieste del sistema mantenendo un'efficienza ottimale.
Mantenere una pressione di aspirazione sufficiente e una temperatura del liquido bassa
- Mantenere la pressione di aspirazione al di sopra della pressione di vapore del fluido con un margine di sicurezza adeguato.
- Prendere in considerazione l'utilizzo di pompe booster o l'elevazione della fonte di aspirazione, se necessario.
- Controllare la temperatura del liquido, poiché temperature più elevate aumentano la pressione del vapore e il rischio di cavitazione.
- Garantire un'immersione adeguata e mantenere livelli di liquido costanti nei recipienti di aspirazione.
Controllo dell'aria intrappolata e ventilazione adeguata
- Installare valvole di rilascio dell'aria nei punti più alti del sistema per rimuovere l'aria intrappolata.
- Progettare e mantenere adeguatamente i sistemi di ventilazione per prevenire l'accumulo di aria.
- Utilizzare filtri o filtri per rimuovere i detriti che potrebbero causare cadute di pressione locali.
- Garantire guarnizioni e collegamenti stretti per impedire l'ingresso di aria, in particolare sul lato di aspirazione della pompa.
Monitoraggio e manutenzione regolari
- Implementare un'ispezione di routine e programma di manutenzione per pompe e componenti lato aspirazione.
- Monitorare eventuali segni di cavitazione come rumore, vibrazioni o consumo energetico irregolare.
- Controllare e pulire regolarmente filtri, filtri e valvole.
- Eseguire test periodici di portata e pressione per verificare le prestazioni della pompa.
Domande frequenti
Quando una pompa cavita che rumore fa?
Una pompa cavitante produce un rumore forte e caratteristico. Spesso sembra che ghiaia o biglie circolino nel sistema. Il rumore è descritto come un ringhio, un rimbombo o un suono ghiaioso. Questo suono è causato dalla rapida formazione e collasso delle bolle di vapore.
Che cos'è la cavitazione della pompa dovuta al basso flusso?
Basso flusso la cavitazione si verifica quando nella pompa entra una quantità insufficiente di liquido. È causata da condizioni di bassa pressione o alto vuoto all'ingresso della pompa. Ciò "affama" la pompa, portando alla formazione di bolle vicino all'occhio della girante. Queste bolle implodono, danneggiando la girante nel tempo.
Insomma
La cavitazione delle pompe è un problema serio che può danneggiare le apparecchiature e ridurne l’efficienza. Comprenderne le cause, riconoscere i sintomi e implementare misure preventive è fondamentale per mantenere le prestazioni della pompa.
La manutenzione regolare, la corretta selezione della pompa e l'ottimizzazione della progettazione del sistema sono fondamentali per evitare la cavitazione. Per l'assistenza di un esperto, consultare uno specialista di pompe per garantire prestazioni ottimali del sistema.
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