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Configuratore AODD

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LA CAVITAZIONE NELLE POMPE CENTRIFUGHE

30 Agosto 2019

La cavitazione è un fenomeno che riguarda generalmente gli impianti e in particolare macchine idrauliche come le pompe e si verifica quando la pressione all’interno del circuito eguaglia o scende al di sotto della pressione di vapore del fluido spostato.

 

IL FENOMENO DELLA CAVITAZIONE

La cavitazione è una istantanea vaporizzazione del fluido, localizzata principalmente nelle zone in cui la pressione assoluta risulta molto bassa, seguita da una rapida ricondensazione.

Le bolle che vengono a crearsi, nel momento in cui collassano, creano microgetti a pressioni elevate con conseguente erosione delle parti meccaniche colpite.

Le zone maggiormente colpite sono quelle di contatto tra il fluido e le superfici solide delle pompe (girante e corpo) o nelle zone in cui il fluido è a contatto con piccole particelle in sospensione nello stesso e si manifesta con sensibili schiocchi e vibrazioni.

Nella pratica la cavitazione comporta una serie di danni a cascata:

  • Erosione delle parti meccaniche a contatto diretto con il fluido
  • Diminuzione del rendimento, dovuto ai vortici che vengono a crearsi a causa dell’irregolarità della superficie
  • Vibrazioni eccessive causate dallo sbilanciamento del peso e dall’alta velocità di rotazione della girante
  • Diminuzione della vita utile della pompa/circuito dovuto all’usura prematura degli organi meccanici (es. cuscinetti, tenute,…)
  • Rottura

PREVENZIONE DELLA CAVITAZIONE

Tale fenomeno è dovuto alla presenza di alcune situazioni di seguito elencate:

  • Alta prevalenza
  • Ingenti perdite di carico nel tratto in ingresso della pompa
  • Differenza di quota tra pompa e pelo libero del fluido
  • Alto valore della tensione di vapore del liquido (il quale aumenta con la temperatura)

È possibile utilizzare uno strumento matematico per ridurre il rischio di cavitazione.

Introduciamo l’NPSH o Net Positive Suction Head, normalmente espresso in metri.

Bisogna distinguere questo strumento in due componenti:

  • NPSHa (available) ovvero l’energia che il fluido possiede in ingresso al condotto di aspirazione sottratto dell’energia relativa alla pressione di vapore del fluido in questione

  • NPSHr (required) ovvero l’energia che il fluido perde lungo la condotta di aspirazione, fino ad arrivare all’interno della pompa (Generalmente l’NPSHr viene calcolato sperimentalmente ed è fornito dal costruttore di pompe)

Con

  • Ci velocità del flusso nella sezione i
  • Pi pressione del fluido nella sezione i
  • Ps pressione di vapore del fluido alla temperatura di processo
  • W1 velocità relativa del fluido in ingresso alla girante
  • Λ coefficiente di perdita
  • Δpc perdite di carico lungo la tubazione in aspirazione

La cavitazione viene evitata, quando NPSHa > NPSHr.

È buon uso in impiantistica, ricorrere anche ad altri stratagemmi per evitare la cavitazione:

  • Utilizzo di pompe in serie
  • Posizionare la pompa nelle vicinanze del serbatoio di aspirazione e sotto il livello del fluido
  • Ridurre la lunghezza del tratto di aspirazione e quindi delle perdite di carico
  • Ridurre velocità della girante e/o la portata
  • Operare ad una temperatura non troppo elevata per abbassare la pressione di vapore
  • Diminuire la velocità di ingresso del fluido nella pompa, utilizzando un diametro più grosso in aspirazione

CONCLUSIONI

È quindi necessario in fase di progettazione dell’impianto, tener conto di questo fenomeno e delle sue possibili conseguenze sulle diverse apparecchiature.

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