La cavitazione è uno dei problemi più temuti quando si tratta elettropompe. Rumore e vibrazione sono i segni che permettono di percepire che si è in presenza di cavitazione, ma a causare i danni maggiori è il forte impatto meccanico sul corpo pompa e soprattutto sulla girante.
La fisica della cavitazione.
La cavitazione è quel fenomeno per cui all’interno di un fluido si formano delle zone di vapore che sono destinate ad implodere producendo il caratteristico rumore, simile a quello prodotto da ingranaggi inceppati.
Il tutto è legato a un abbassamento locale della pressione del fluido fino a raggiungere la tensione di vapore. Il fluido in questo modo subisce un cambiamento di fase a gas, con la conseguente comparsa di bolle. Si parla a questo proposito di nucleazione. Dopo la loro formazione, le bolle tendono a crescere ma non appena entrano in una zona dove la pressione è maggiore implodono sprigionando una grande quantità di energia.
Le pompe idrauliche e il pericolo cavitazione.
All’interno della pompa idraulica il punto di pressione più basso corrisponde generalmente all’estremità delle pale all’ingresso della girante. A mano a mano che ci si sposta verso l’uscita della girante la pressione tende invece ad aumentare ed è qui che le bolle implodono, perché la pressione di vapore non è più in grado di contrastare la pressione idrostatica. Le onde di pressione che si generano si trasmettono alle pareti della girante causando seri danneggiamenti. Questi forti getti localizzati sono molto temibili anche per i metalli più resistenti. Essi danno origine ai cosiddetti pits erosivi, una forma di corrosione puntiforme, chiamata anche vaiolatura, particolarmente insidiosa perché può comportare perforazione anche in presenza di piccola perdita di metallo.
Ma non c’è solo il danneggiamento della girante. Le vibrazioni sono causa di usura per cuscinetti e guarnizioni. La cavitazione, infine, incide anche sull’efficienza generale, dal momento che attrito e turbolenze peggiorano chiaramente le performance della pompa.
Come scegliere e installare la pompa in modo corretto per evitare la cavitazione.
Per evitare il pericolo cavitazione c’è un parametro fondamentale che bisogna considerare: il valore NPSH (Net Positive Suction Head).
L’NPSH indica la pressione di aspirazione minima richiesta, espressa in metri, affinché la pompa possa lavorare in linea con la curva delle prestazioni evitando il fenomeno della cavitazione. In altri termini, l’NPSH indica la quantità di energia che il liquido deve possedere all'ingresso della pompa (dove si trova il punto più basso di pressione) per evitare la formazione delle bolle di vapore e la conseguente cavitazione.
Ad una determinata portata il valore NPSHA, che rappresenta la pressione di aspirazione minima disponibile, deve essere superiore al valore NPSHR, ovvero la pressione di aspirazione minima richiesta. Inoltre, è opportuno considerare sempre un margine di sicurezza di 0,5 m o 1 m per assicurare che la pompa operi alla sua capacità ottimale.
Oltre al corretto valore di NPSH, è importante mettere in pratica alcuni accorgimenti:
- la pompa idraulica va posizionata il più vicino possibile al serbatoio di aspirazione ed eventualmente si può valutare l’utilizzo di una pompa sommersa. Per creare una pressione positiva in aspirazione si può inoltre installare la pompa sotto battente, ovvero ad un livello più basso del liquido da pompare.
- è fondamentale limitare quanto più possibile le perdite di carico dal momento che tutti gli abbassamenti di pressione influiscono negativamente sul fenomeno della cavitazione. A questo proposito è importante che i collettori di aspirazione siano correttamente dimensionati, con un diametro sufficientemente ampio, e che non presentino asperità e angoli vivi in ingresso. Allo stesso modo, per contenere le perdite di carico, bisogna prestare attenzione a tutte le componenti dell'impianto, ad esempio valvole di fondo o valvole di ritegno, optando per modelli che siano in grado di assicurare un'elevata efficienza idraulica.
