Come ridurre o eliminare l'ingresso di aria

Non avevo intenzione di scrivere di nuovo sul trascinamento dell'aria, ma recenti problemi sul campo mi hanno spinto a rivisitare l'argomento. Negli ultimi mesi sono stato coinvolto in quattro casi di fraintendimento delle prestazioni delle pompe in cui si è ritenuto che il principale colpevole fosse l'intrappolamento d'aria.

L'intrappolamento d'aria può sembrare ed essere confuso con la cavitazione in una pompa in funzione. La differenza è che la cavitazione è la formazione e il successivo collasso di bolle di vapore, mentre l'intrappolamento dell'aria è semplicemente bolle d'aria che erano nel flusso di processo prima della pompa e che rimarranno lì dopo la pompa. Le bolle possono cambiare di dimensione ma in genere non collassano durante il passaggio attraverso la pompa.

L'ingresso di aria in quantità molto piccole può effettivamente essere una buona cosa. Molti utenti inietteranno fino allo 0,9% di aria per attenuare gli effetti della cavitazione. Tuttavia, l'intrappolamento d'aria, anche in quantità comprese tra l'1 e il 2%, causerà un drastico calo delle prestazioni della pompa. Le scarse prestazioni della pompa vengono spesso confuse ed erroneamente attribuite a una moltitudine di sintomi diversi dall'intrappolamento d'aria. Un'analisi approfondita delle cause profonde, oltre alla formazione in merito, dimostrerà che l'intrappolamento d'aria è un disturbo della pompa molto più comune di quanto inizialmente creduto. Questo problema è una tendenza in aumento ed è diventato più comune per diversi motivi. Le aziende produttrici di pasta di legno e carta iniettano aria nelle miscele di pasta e liquame, soprattutto perché si sta verificando un aumento del riciclaggio. Le industrie del petrolio e del gas stanno lavorando per pompare più fluidi a doppia fase alla testa del pozzo e a valle, e gli impianti di trattamento delle acque reflue utilizzano più sistemi di flottazione dell’aria disciolta (DAF).

Inoltre, l’industria sta assistendo a un maggiore utilizzo di sistemi a circuito chiuso e a una tendenza verso vasche per torri di raffreddamento meno costose, ma di conseguenza più poco profonde. Inoltre, l’industria dei processi chimici (CPI) e gli impianti industriali in generale hanno rinnovato e stanno aumentando la pressione finanziaria per progettare sistemi con “impronte” più piccole. Archiviato sotto la voce “conseguenze indesiderate” è il risultato di serbatoi di stoccaggio e recipienti di processo sempre più piccoli. I serbatoi più corti equivalgono a valori di sommersione più bassi, che quindi hanno una maggiore probabilità di creare vortici e i serbatoi più piccoli producono volumi ridotti e conseguenti riduzioni dei tempi transitori per l'attenuazione delle bolle d'aria.

Aumenti dell'intrappolamento d'aria superiori all'1,5-2% avranno effetti immediati e deleteri sulla pompa sia dal punto di vista prestazionale immediato che da quello meccanico in modo prolungato.

Quando le bolle d'aria rimangono intrappolate nell'aspirazione della pompa, bloccano il flusso del fluido e le prestazioni della pompa diminuiscono. La portata diminuirà, la prevalenza sviluppata diminuirà e l'efficienza diminuirà. L'intrappolamento d'aria anche a valori bassi, compresi tra il 2 e il 4%, provoca un aumento delle vibrazioni della pompa, che porta direttamente al guasto prematuro dei cuscinetti. Le vibrazioni sono spesso causate da carichi idraulici sbilanciati sulla girante a causa del blocco parziale dell'aria.

L'aria non ventilata si raccoglie anche nella camera di tenuta (configurazioni standard del premistoppa) per creare sacche d'aria che causano il funzionamento a secco delle tenute meccaniche. Il funzionamento della superficie della tenuta a secco/non lubrificato contribuisce a ridurne la durata e a provocare guasti finali. Se si sente un cigolio all'avvio della pompa, di solito si tratta delle facce della guarnizione che funzionano a secco.

L'intrappolamento d'aria è uno dei principali fattori che contribuiscono alla rottura degli alberi delle pompe a causa dei picchi idraulici e degli spostamenti assiali che si verificano da una pompa che è in stallo per un secondo (senza carico) e pompa il successivo (a pieno carico) in un infinito e non intenzionale “vai a ” ciclo di ciclismo da fatica e stress.

L'intrappolamento dell'aria introduce anche ossigeno libero indesiderato nel sistema, che è il componente principale sia nelle formule generali che in quelle di corrosione sotto tensione da cloruro, solo per citarne due tipi.

L'intrappolamento d'aria al 2% ridurrà le prestazioni della pompa fino al 12%. Al 4%, ridurrà le prestazioni della pompa del 40% e al 10%, probabilmente la bloccherà del tutto.