La cavitazione è un problema ampiamente noto che si verifica nelle pompe e provoca danni significativi e altre conseguenze indesiderate. Per evitare danni, una pompa dovrebbe essere monitorata per rilevare la formazione e il verificarsi della cavitazione. Questo articolo descrive diverse opzioni relative al monitoraggio e alla protezione dalla cavitazione, adatte a qualsiasi applicazione.
La cavitazione è la formazione di bolle d’aria all’interno di una pompa a seguito di una caduta di pressione del liquido in flusso. Man mano che queste bolle d’aria si spostano, la pressione aumenta, provocando l’implosione delle bolle stesse. L’implosione delle bolle d’aria sulla superficie dell’alloggiamento della pompa o della girante provoca danni e problemi di prestazione. Si distinguono due tipi di cavitazione:
- La cavitazione da aspirazione può verificarsi quando una pompa si trova in condizioni di bassa pressione o di alto vuoto. Poiché la pompa non riceve una portata sufficiente, si formeranno delle bolle sulla girante. Quando queste bolle passano dall’altro lato (scarico) della pompa e vengono compresse dal liquido, implodono.
- La cavitazione in scarico può verificarsi quando la pressione durante lo scarico è eccessivamente elevata. A causa dell’alta pressione, il fluido fatica a uscire dalla pompa, costringendolo a circolare all’interno della stessa. Ciò potrebbe causare un vuoto e la formazione di bolle d’aria, che a loro volta provocano danni sia alla girante che al corpo della pompa.
La cavitazione a lungo termine porta a guasti alle pompe, come la distruzione dell’alloggiamento e della girante della pompa. Altri effetti della cavitazione sono il rumore eccessivo e il consumo energetico.
Configurazioni per il monitoraggio della cavitazione
Esistono diverse configurazioni per monitorare la cavitazione. La configurazione più adatta all’applicazione dipende dall’applicazione stessa e/o dalle esigenze del cliente. Si distinguono tre configurazioni:
1. Sensore 4-20 mA
Quando si utilizza un sensore da 4-20 mA, il cliente deve determinare il valore limite desiderato e configurarlo nel DCS/PLC. Il DCS/PLC viene quindi utilizzato per generare un allarme quando tale valore limite viene superato. Per determinare il valore limite è necessario creare una situazione di cavitazione nella pompa. Un grande svantaggio dei sensori da 4-20 mA è che forniscono un valore complessivo delle vibrazioni, rendendo impossibile distinguere la cavitazione da altri fattori che potrebbero causare vibrazioni eccessive. Una configurazione tipica quando si utilizza un sensore da 4-20 mA è la seguente:
2. Trasmettitore programmabile
Come nella configurazione sopra menzionata, il test di cavitazione deve essere eseguito dal cliente. La frequenza alla quale si verifica la cavitazione viene determinata e quindi utilizzata per filtrare i dati. Il valore di allarme desiderato viene inviato a un DCS/PLC o utilizzato per attivare un relè. Viene utilizzato un accelerometro standard da 100 mV/g per inviare il segnale di vibrazione grezzo al trasmettitore. Il trasmettitore elabora questo segnale e fornisce due segnali da 4-20 mA che possono essere calcolati su due diverse bande di frequenza. Ciò consente di distinguere tra le vibrazioni dovute alla cavitazione e quelle causate da altre anomalie, quali squilibri e danni ai cuscinetti. Una configurazione tipica si presenta come segue:
3. Trasmettitore per il monitoraggio delle condizioni (VibroSmart)
Questa configurazione utilizza gli stessi sensori della configurazione del trasmettitore. Come nella configurazione precedente, il segnale 4-20 mA viene calcolato entro una frequenza liberamente configurabile. Tuttavia, viene utilizzato un tipo di trasmettitore più avanzato. Tramite Modbus, è possibile generare fino a 10 diverse uscite calcolate per ogni segnale. Ciò consente di distinguere tra specifici errori della macchina nel sistema di controllo. Alcuni errori della macchina presentano un intervallo di frequenza specifico, che può essere calcolato in modo indipendente. Ciò consente di attribuire direttamente le deviazioni nel comportamento delle vibrazioni a un errore specifico e di avviare immediatamente l’azione necessaria. I dati non filtrati possono essere salvati su un PC locale o inviati tramite una rete, il che consente il monitoraggio remoto delle condizioni.
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Una configurazione tipica:
