Un aspetto fondamentale da tenere in considerazione durante la scelta
e il posizionamento dei riduttori di pressione riguarda la cavitazione,
causa di molte problematiche di rumori e vibrazioni.
Si tratta di un fenomeno tipico degli impianti idraulici e si manifesta
con la formazione di piccole bolle di vapore, il cui rapido collasso pu
ò
provocare danni alle tubazioni e ai componenti. La rumorosità del
riduttore può essere un chiaro segnale di funzionamento in condizioni
di lavoro non corrette.
Se il rapporto di riduzione, ovvero il rapporto tra la pressione a
monte e la pressione ridotta a valle,
è troppo alto, l’acqua assume
un’elevata velocità nella sezione di passaggio ristretta. Si genera un
abbassamento locale di pressione (secondo l’equazione di Bernoulli)
fino a raggiungere la tensione di vapore del liquido stesso.
DETTAGLIO OTTURATORE
Area di passag
Velocit
à
Pressione
Cavitazione e rumore
V
1
A
1
P
1
V
2
A
2
P
2
Area di passaggio
A
2
< A
1
Velocità
V
2
> V
1
Pressione
P
2
< P
1
MARGINE DI
SICUREZZA
PRESSIONE A MONTE
P
in
PRESSIONE A VALLE
P
out
PRESSIONE NELLA ZONA
DELL’OTTURATORE
TENSIONE DI VAPORE
P
v
P
min
Questa condizione provoca il cambiamento di fase del liquido che
passa quindi alla fase gassosa con la formazione di bolle contenenti
vapore.
L’implosione delle bolle innesca delle
fluttuazioni di pressione cariche
di energia d’urto che, unitamente all’elevata velocità dell’acqua nello
spazio tra sede e otturatore, pu
ò portare alla compromissione dei
componenti interni del riduttore di pressione, generando problemi di
vibrazioni meccaniche, rumore e erosione del materiale. Il fenomeno
è
incrementato se nell’acqua è presente aria disciolta.
La tensione di vapore varia in funzione della temperatura dell’acqua.
Il rischio di cavitazione
è molto maggiore sull’acqua calda visto che la
tensione di vapore è pi
ù elevata. Ad esempio, a 60 °C la tensione di
vapore (Pv)
è circa 20 volte pi
ù grande del valore a 10 °C.
Diagramma di cavitazione
Tensione di vapore dell’acqua in funzione della temperatura
Tensione di vapore dell’acqua
120
1,2
110
1,1
100
1
90
0,9
80
0,8
70
0,7
60
0,6
50
0,5
40
0,4
30
0,3
20
0,2
10
0,1
0
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
T (°C)
P
(
k
P
a
)
P
(
b
a
r
)
Per ridurre al minimo il rischio di cavitazione all’interno del riduttore è fortemente consigliato fare riferimento alle condizioni di lavoro riportate nel
diagramma di cavitazione.
2000
1600
1200
800
400
20
16
12
8
4
Pressione di valle (bar)
Alto rischio
di cavitazione
Condizioni di
lavoro normali
Fuori dalle
condizioni di lavoro
Pressione di valle (kPa)
1
0
0
2
0
0
4
0
0
6
0
0
8
0
0
1
0
0
0
1
2
4
6
8
1
0
1
2
0
0
1
2
P
r
e
s
s
i
o
n
e
d
i
m
o
n
t
e
(
k
P
a
)
P
r
e
s
s
i
o
n
e
d
i
m
o
n
t
e
(
b
a
r
)
ALTO RISCHIO DI CAVITAZIONE:
Il rapporto di riduzione tra monte e valle risulta essere troppo elevato
e quindi l’insorgere del fenomeno della cavitazione
è molto probabile.
CONDIZIONI DI LAVORO NORMALI:
Il riduttore lavora con un rapporto di riduzione corretto e quindi in
assenza di fenomeni di cavitazione.
FUORI DALLE CONDIZIONI DI LAVORO:
Il funzionamento del riduttore non
è possibile in quanto la pressione di
monte risulta essere più bassa della pressione di valle.
Numerosi fattori e condizioni variabili sperimentate come pressione dell’impianto, temperatura, presenza di aria, portata e velocità, possono in
fluenzare
il comportamento del riduttore di pressione. Si consiglia di mantenere il rapporto tra la pressione di monte e quella di valle idealmente entro il valore di
2:1 e non superiore a 3:1 (rapporto di riduzione massimo consigliato). In queste condizioni, il rischio di possibili cavitazioni
è ridotto al minimo, tuttavia
ciò non esclude i possibili effetti dovuti agli altri numerosi fattori presenti all’interno dell’impianto durante il suo funzionamento.
15
g
