È di nuovo il momento di prepararsi, parte 1

Nel mio articolo del giugno 2022 sulle applicazioni delle pompe ad alta temperatura, ho affermato/lasciato intendere più volte che il calore è una proprietà del materiale. Un lettore attento e competente ha ricordato a questo vecchio ingegnere che il calore tecnicamente non è una proprietà ed è semplicemente energia in transizione. Il calore è una funzione di processo/percorso. I miei anni di esperienza con le turbine a vapore e le tavole a vapore avrebbero dovuto ricordarmelo, quindi mi scuso con il signor Richard Mollier. Per quelle anime curiose che cercano di comprendere ulteriormente, si prega di consultare la definizione di calore, entalpia ed entropia.

Sono spesso sollecitato dagli utenti delle pompe a risolvere problemi sul campo. In un'elevata percentuale dei casi, la causa principale è da ricercarsi nel lato di aspirazione della pompa. Ho scritto numerosi articoli relativi ai sistemi di pompaggio (lato aspirazione) sull'altezza di aspirazione positiva netta (NPSH), sulla sommersione critica e su altri problemi comuni sul campo, comprese le pompe autoadescanti. Spronato dai problemi recenti, ho deciso di dedicare più tempo ad esaminare ulteriormente le questioni di autoadescamento.

Primerizzato

Cosa significa quando qualcuno afferma che la pompa è adescata? La definizione semplice è che sia la pompa che la linea di aspirazione associata sono completamente piene di liquido. Inoltre, non sono presenti quantità significative di aria, vapore o altri gas nel sistema di aspirazione poiché questi vapori e gas non condensabili sono stati rimossi dal processo di adescamento. Tecnicamente, una pompa autoadescante può essere considerata “adescata” ma non completamente adescata se la camera di adescamento è piena ma il corpo e la linea di aspirazione non lo sono.

Una pompa centrifuga può essere adescata con molti mezzi diversi e esistono metodi sia interni che esterni per realizzare l'evoluzione. Questa rubrica si concentrerà sulle pompe autoadescanti che rappresentano un metodo interno.

Non tutte le pompe sono uguali

Tratterò solo le pompe centrifughe della categoria autoadescante, ma prima farò alcuni commenti generici sulle pompe volumetriche (PD). Essenzialmente tutte le pompe volumetriche sono, in linea di principio, autoadescanti per progettazione. Di conseguenza, i problemi di adescamento non sono così diffusi in quel mondo, tranne quando la pompa viene utilizzata a secco. Anche se potrebbero esserci problemi di adescamento con le pompe PD, ma l'entità è insignificante rispetto ai problemi delle pompe centrifughe.

Come esempio semplificato, per un sistema di pompa PD, il differenziale di pressione tra la fonte di aspirazione e la pompa è sufficientemente forte da spostare combinazioni di fluidi multifase di aria, vapore, gas e liquido nella linea di aspirazione e attraverso la pompa. La pompa PD è in grado di gestire fluidi a doppia fase, a differenza della maggior parte delle pompe centrifughe. La mia dichiarazione presuppone che il sistema sia progettato correttamente, che la linea di aspirazione non presenti perdite e che la pompa sia in buone condizioni.

Nel caso delle unità centrifughe, la pompa da sola non è in grado di superare la quantità di energia necessaria per spostare tutta l'aria, il vapore e i gas lungo il tubo di aspirazione e attraverso la pompa.

Come ho affermato negli articoli precedenti, le pompe centrifughe non sono compressori. Un modo semplicistico di vedere questo problema è che l’acqua è circa 800 volte più densa dell’aria. Di conseguenza la pompa dovrebbe lavorare 800 volte di più e/o più a lungo per spostare l'aria invece del liquido. (A livello del mare, l’acqua a 68 F è 784 volte più densa dell’aria.)

Le pompe centrifughe non aspirano il liquido nella pompa

Un'altezza di aspirazione significa semplicemente che il livello massimo del liquido da pompare è fisicamente al di sotto della linea centrale della girante della pompa. La maggior parte delle pompe centrifughe possono funzionare con un'aspirazione se vengono prima adescate.

Contrariamente alle leggende metropolitane e alle espressioni colloquiali, le pompe centrifughe non sono in grado di “aspirare” il liquido da un'altitudine inferiore fino al livello della pompa. Ammetto che una pompa in funzione crea una piccola pressione differenziale (forse un leggero vuoto?) in prossimità dell'occhio della girante. In misura minore, dovremmo anche capire che i liquidi non possiedono una resistenza alla trazione significativa (rispetto ai solidi); pertanto la girante non può né afferrare né trascinare il liquido. Una fonte esterna di energia deve funzionare di concerto con la pompa per spingere effettivamente (non sollevare o aspirare) il liquido nella pompa. In un sistema aperto, l'energia esterna richiesta è tipicamente fornita dalla pressione atmosferica circostante. Poiché dipendiamo dalla pressione atmosferica, è importante capire che la quantità di energia disponibile non è né eccessivamente abbondante né costante. La pressione atmosferica cambierà con la pressione barometrica (meteo) e, cosa più importante, cambierà con l'altitudine sul livello del mare. Ci sono rari casi in cui la pressione atmosferica sarà superiore a 14,7 libbre per pollice quadrato assoluto (psia) perché il sito è sotto il livello del mare (due esempi famosi sono la Death Valley in California e il Mar Morto al confine tra Israele e Giordania).