Cavitazione della pompa: cos'è e come evitarla

Nel mondo delle pompe industriali, un termine che ricorre frequentemente e che incute timore negli operatori è "cavitazione". Questo fenomeno, apparentemente invisibile, può causare danni significativi e ridurre drasticamente la durata e l'efficienza di una pompa. Di conseguenza, comprendere cos'è la cavitazione, quali sono le sue cause e, soprattutto, come prevenirla o mitigarla è fondamentale per garantire un funzionamento affidabile e prolungato dei sistemi di pompaggio.

Nello specifico, la cavitazione consiste in un processo fisico che si verifica all'interno di un liquido in movimento quando la pressione locale scende al di sotto della pressione di vapore del liquido stesso alla temperatura di esercizio. In termini più semplici, si formano delle bolle di vapore all'interno del liquido che, spostandosi verso zone a pressione più elevata, implodono violentemente. Queste implosioni generano onde di pressione localizzate estremamente intense, capaci di erodere tutte le superfici interessate, a prescindere dal materiale costruttivo.

Le cause principali della cavitazione

Diversi fattori possono contribuire all'insorgere della cavitazione in una pompa e identificare la causa principale è il primo passo per mettere in atto le strategie di prevenzione più efficaci. Tra i fattori predisponenti rientrano:

• aspirazione insufficiente (NPSHa troppo basso): il Net Positive Suction Head disponibile (NPSHa) è la pressione assoluta del liquido all'ingresso della pompa, al netto della pressione di vapore. Se l'NPSHa è troppo basso rispetto al Net Positive Suction Head richiesto (NPSHr) dalla pompa, la pressione del liquido all'interno può scendere al di sotto della pressione di vapore, innescando la formazione di bolle. Questo è spesso causato da un'altezza di aspirazione eccessiva, perdite di carico elevate nella tubazione di aspirazione (dovute a tubi troppo lunghi o di diametro insufficiente, curve strette, filtri o valvole parzialmente ostruite), o da una pressione nel serbatoio di aspirazione troppo bassa;
• temperatura del liquido troppo elevata: all'aumentare della temperatura, la pressione di vapore del liquido aumenta. Se la pressione di vapore si avvicina troppo alla pressione di aspirazione, il rischio di cavitazione cresce significativamente;
• velocità di rotazione della pompa eccessiva: una velocità di rotazione troppo elevata può causare un rapido abbassamento della pressione favorendo la formazione di bolle di vapore;
• ostruzioni parziali all'ingresso della pompa: restrizioni o ostruzioni parziali nella tubazione di aspirazione o nella bocca di aspirazione della pompa possono aumentare la velocità del liquido e diminuirne la pressione, creando zone a rischio di cavitazione;
• design inadeguato della pompa per le condizioni di esercizio: una pompa non correttamente dimensionata per le specifiche esigenze dell'impianto (portata, prevalenza, tipo di liquido) può essere più suscettibile alla cavitazione.

Gli effetti dannosi della cavitazione

Le violente implosioni delle bolle di vapore causate dalla cavitazione possono avere conseguenze devastanti per la pompa. Ecco qualche esempio:

• erosione delle superfici metalliche: le onde di pressione generate dalle implosioni erodono gradualmente il materiale dei componenti interni, creando cavità e rugosità. Questo porta a una riduzione delle prestazioni della pompa e, nel tempo, alla necessità di costose riparazioni o sostituzioni;
• vibrazioni e rumore eccessivi: la cavitazione è spesso accompagnata da rumori simili a quelli prodotti da ghiaia che scorre all'interno della pompa e da vibrazioni anomale, che possono danneggiare i cuscinetti e altri componenti meccanici;
• riduzione dell'efficienza della pompa: l'erosione dei componenti interni e le turbolenze causate dalla presenza di bolle di vapore riducono la capacità della pompa di trasferire energia al liquido, diminuendone l'efficienza e aumentando il consumo energetico;
• guasti prematuri: se non affrontata, la cavitazione può portare a guasti prematuri della pompa, con conseguenti interruzioni operative e costi di manutenzione elevati.

Come evitare la cavitazione?

Prevenire la cavitazione è sempre preferibile rispetto alla riparazione dei danni che potrebbe provocare. Ecco alcune strategie chiave:

• ridurre la temperatura del liquido, dato che mantenere la temperatura del liquido pompato al di sotto dei limiti critici può ridurre significativamente il rischio di cavitazione;
• ridurre la velocità di rotazione della pompa, se possibile, perché può aiutare a prevenire la caduta di pressione;
• evitare ostruzioni all'ingresso della pompa, assicurandosi che la bocca di aspirazione della pompa sia libera da ostruzioni e che il flusso del liquido sia uniforme;
• scegliere la pompa giusta per l'applicazione, con un NPSHr adeguato alle condizioni di aspirazione dell'impianto, fondamentale in fase di progettazione;
• installare un indicatore di pressione all'aspirazione, in modo che possa fornire un'indicazione precoce di potenziali problemi di aspirazione. La pressione rilevata dall’indicatore deve essere sempre positiva. Noi di Hawk raccomandiamo da 0.5 a 3 bar.
• utilizzare la doppia bocca di aspirazione: questo tipo di configurazione permette di suddividere il flusso del liquido tra due ingressi simmetrici, riducendo la velocità di aspirazione in ciascun punto e abbassando il rischio di cadute di pressione al di sotto del valore di vapore. Inoltre, migliora la distribuzione del carico idraulico sulla girante, contribuendo a un funzionamento più stabile e silenzioso della pompa. È una soluzione particolarmente efficace in applicazioni con portate elevate o condizioni critiche di aspirazione.

Le soluzioni Hawk per prevenire la cavitazione

Hawk Pumps pone grande attenzione alla progettazione e alla realizzazione di pompe ad alta pressione che minimizzino il rischio di cavitazione. Sono tutte progettate con geometrie interne ottimizzate per garantire un flusso del liquido uniforme e ridurre le perdite di carico interne.

Per garantire un funzionamento affidabile e duraturo, Hawk raccomanda di seguire scrupolosamente le indicazioni di installazione e manutenzione fornite, prestando particolare attenzione alle caratteristiche della linea di aspirazione. La scelta di accessori di alta qualità, come tubazioni di diametro adeguato e raccordi a bassa perdita di carico, contribuisce a massimizzare l'NPSHa disponibile.

Affidarsi alle pompe Hawk significa scegliere prodotti progettati per offrire prestazioni elevate e una lunga durata nel tempo, riducendo al minimo i problemi legati alla cavitazione se l'impianto è correttamente progettato e gestito. Contattaci ora per informazioni!