La cavitazione è un problema comune nelle pompe e nelle valvole di controllo – che causa grave usura, rottura e danni. Nelle condizioni sbagliate la cavitazione riduce drammaticamente la vita dei componenti.

Che cos’è la cavitazione?

La cavitazione può verificarsi quando la pressione statica locale in un fluido raggiunge un livello inferiore alla pressione del vapore del liquido alla temperatura attuale. Secondo l’equazione di Bernoulli questo può accadere quando un fluido accelera in una valvola di controllo o intorno alla girante di una pompa.

La vaporizzazione in sé non causa il danno – il danno avviene quando il vapore quasi immediatamente dopo l’evaporazione collassa quando la velocità diminuisce e la pressione aumenta.

Evitare la cavitazione

La cavitazione può in generale essere evitata

  • aumentando la distanza (differenza di pressione) tra la pressione statica locale effettiva nel fluido – e la pressione del vapore del fluido alla temperatura effettiva

Questo può essere fatto da:

  • re-ingegnerizzazione dei componenti che iniziano l’alta velocità e le basse pressioni statiche
  • aumentando la pressione statica totale o locale nel sistema
  • riducendo la temperatura del fluido

Re-ingegnerizzazione dei componenti che iniziano l’alta velocità e la bassa pressione statica

Cavitazione e danni possono essere evitati usando componenti speciali progettati per le effettive condizioni difficili.

  • condizioni con enormi cadute di pressione possono – con limitazioni – essere gestite da valvole di controllo multistadio
  • condizioni di pompaggio impegnative con temperature del fluido vicine alla temperatura di vaporizzazione possono essere gestite con pompe speciali – che lavorano secondo principi diversi dalle pompe centrifughe

Aumentando la pressione totale o locale nel sistema

Aumentando la pressione totale o locale nel sistema si aumenta la distanza tra la pressione statica e la pressione di vaporizzazione e si possono evitare vaporizzazione e cavitazione.

Il rapporto tra la pressione statica e la pressione di vaporizzazione – un’indicazione della possibilità di vaporizzazione, è spesso espresso dal Cavitation Number.

Purtroppo non è sempre possibile aumentare la pressione statica totale a causa della classificazione dei sistemi o altre limitazioni. La pressione statica locale nei componenti può essere aumentata abbassando (elevando) il componente nel sistema. Le valvole di controllo e le pompe dovrebbero in generale essere posizionate nella parte più bassa di un sistema per massimizzare la prevalenza statica.

Questa è una soluzione comune per le pompe di alimentazione delle caldaie che ricevono la condensa calda (acqua vicina a 100 oC) dai ricevitori di condensa negli impianti a vapore.

Riduzione della temperatura del fluido

La pressione di vaporizzazione dipende dalla temperatura del fluido. La pressione di vapore per l’acqua – il nostro fluido più comune – è indicata qui sotto:

Temperatura
(oC)
Calcolatrice di carico! 		Pressione di vapore
(kPa, kN/m2)
Calcolatrice di carico!
0 0.6
5 0.9
10 1.2
15 1.7
20 2.3
25 3.2
30 4.3
35 5.6
40 7.7
45 9.6
50 12.5
55 15.7
60 20
65 25
70 32.1
75 38.6
80 47.5
85 57.8
90 70
95 84.5
100 101.33

Nota! – essere consapevoli che la pressione di evaporazione – e la possibile cavitazione – aumenta drammaticamente con la temperatura dell’acqua.

Acqua - pressione di evaporazione vs temperatura

La cavitazione può essere evitata localizzando i componenti nella parte più fredda dei sistemi. Esempio – è comune collocare le pompe e le valvole modulanti nei sistemi di riscaldamento nelle linee di ritorno “fredde” prima dei riscaldatori e degli scambiatori di calore.