Come superare la sfida della corsa a secco

Mar 10, 2023

Il funzionamento a secco si verifica quando una pompa funziona senza liquido adeguato. Ciò porta a un aumento di pressione, flusso o surriscaldamento che provocherà un guasto della pompa. Di conseguenza, gli elementi pompanti si bloccano sull'albero. In questo articolo viene spiegato come evitare il problema.

La cavitazione delle pompe e i guasti legati al funzionamento a secco costano alle aziende milioni di dollari ogni anno, compresi i costi di sostituzione delle apparecchiature danneggiate e la perdita di vendite a causa delle scarse prestazioni. Grazie al miglioramento dell’economia e al previsto aumento della produzione di carburante, si prevede che le vendite di pompe per la movimentazione dei fluidi aumenteranno del 5,5% annuo fino a raggiungere gli 84 miliardi di dollari nel 2018.

Data questa proliferazione, il modello storico suggerisce che anche i costi associati alle riparazioni o alle sostituzioni aumenteranno notevolmente.

Quando si verifica la cavitazione, si formano bolle di vapore che si espandono nel liquido pompato sul lato di aspirazione della pompa prima di raggiungere il lato di scarico della pompa a pressione più elevata e collassare violentemente vicino alla superficie dell'elemento pompante. Ciò innesca onde d'urto all'interno della pompa che causano notevoli danni all'elemento pompante.

Se non trattata, la cavitazione distruggerà nel tempo l'elemento pompante e gli altri componenti, accorciando drasticamente la vita della pompa. La cavitazione può anche causare vibrazioni eccessive che portano a guasti prematuri di guarnizioni e cuscinetti, oltre a creare un immediato aumento del consumo energetico e una diminuzione del flusso e della pressione in uscita.

Mentre la cavitazione è una causa comune di degrado e guasto delle pompe legato alla fisica coinvolta nell'operazione di pompaggio, il funzionamento a secco d'altro canto è solitamente correlato al modo in cui le pompe vengono utilizzate attivamente dagli utenti finali. La cavitazione stessa può anche essere così diffusa da creare una situazione di funzionamento a secco all'interno della pompa a causa dell'eccessiva formazione di vapore. Le pompe molto spesso fanno affidamento sul fluido di pompaggio stesso per lubrificare le superfici dei cuscinetti dell'elemento di pompaggio. Se una pompa viene utilizzata senza questo fluido, la lubrificazione da scarsa a inesistente su queste superfici dei cuscinetti causerà un'eccessiva generazione di calore, una maggiore usura e potenzialmente anche un guasto della pompa se l'elemento pompante si grippa o si rompe. La vita di una pompa sottoposta a funzionamento a secco sarà notevolmente ridotta o, nel peggiore dei casi, portata a termine prematuramente.

La causa più immediata del funzionamento a secco è solitamente l’errore umano. Le aziende si affidano agli operatori per monitorare le pompe, ma si verificano problemi nei casi in cui gli operatori lasciano involontariamente le pompe in funzione per un periodo di tempo successivo al completamento dell'operazione di pompaggio. Ad esempio, una volta completato lo scarico, l'autista di un camion di trasferimento può lasciare una pompa in funzione incustodita, senza sapere che la pompa è ancora in funzione. Questo funzionamento continuato dopo che tutto il fluido di pompaggio è stato trasferito creerà una condizione di funzionamento a secco all'interno della pompa, con conseguenti danni derivanti dalla mancanza di lubrificazione. Una situazione simile può verificarsi anche durante l'adescamento della pompa, quando il sistema di tubazioni e il corpo della pompa non sono stati ancora riempiti di fluido e la pompa funziona a secco fino al termine del periodo di adescamento.

In risposta, molte aziende hanno installato dispositivi di protezione e controllo di vari design che arrestano la pompa immediatamente dopo il completamento dell'operazione di pompaggio, impedendo il funzionamento a secco. Gli ingegneri dedicano inoltre tempo e sforzi significativi per garantire che le pompe siano configurate correttamente per l'adescamento, aumentando il costo e la complessità delle tubature. Questo livello di protezione comporta un costo significativo. Nonostante i migliori sforzi da parte dell'operatore, possono comunque verificarsi eventi dannosi derivanti dal malfunzionamento dei sistemi di monitoraggio, dall'uso improprio delle apparecchiature di controllo o da eventi imprevedibili. I proprietari di pompe desiderano specificamente una tecnologia in grado di prevenire gli effetti dannosi del funzionamento a secco in modo da non dipendere dagli operatori come unica linea di difesa. Oltre alla protezione contro il funzionamento a secco, gli ingegneri specializzati nelle specifiche delle pompe e il personale addetto alla manutenzione sono sempre alla ricerca di una soluzione per prevenire l'onnipresente problema della cavitazione nelle applicazioni delle pompe più impegnative, con il risultato auspicabile di ridurre i costi di manutenzione e aumentare la produttività.