NPSH Visualizzato

 

Se vi siete mai addormentati leggendo testi sulle pompe che parlano di NPSH, non siete i soli. Ma ecco un approccio grafico di facile comprensione per garantire NPSHa>NPSHr.

 

Per i neofiti, la Prevalenza Positiva Netta Disponibile (NPSHa, funzione del lato di aspirazione del sistema di pompaggio) deve essere superiore alla Prevalenza Positiva Netta Necessaria (NPSHr, funzione della pompa) per evitare la cavitazione che provoca danni alla pompa. Verranno inoltre illustrate le modalità di regolazione delle variabili per massimizzare l'NPSHa sia per le installazioni nuove che per quelle esistenti.

 

Tradizionalmente si utilizza l'equazione NPSHa = Ha ± Hz - Hf - Hvp, dove

• Ha = pressione assoluta sulla superficie del liquido nel serbatoio di alimentazione (ovvero la pressione atmosferica all'altitudine del sito sul livello del mare).
• Hz = distanza verticale dalla superficie del liquido nel serbatoio di alimentazione all'asse della bocca di aspirazione della pompa. Se il liquido si trova al di sotto della linea centrale della pompa, Hz è negativo.
• Hf = perdite per attrito nelle tubazioni di aspirazione.
• Hvp = pressione assoluta di vapore del liquido alla temperatura di pompaggio.

 

Ricordare! Tutti i valori di H (prevalenza) devono essere espressi nelle stesse unità, sia che si tratti di piedi che di metri di liquido pompato.

 

Un altro modo più visivo di vedere la cosa è quello di tracciare un grafico della pressione assoluta Ha rispetto alla somma delle altre quattro variabili, nelle soluzioni grafiche mostrate di seguito nelle Figg. 1 e 6. Nel primo esempio vogliamo scaricare dall'alto autocisterne di toluene caldo con una pompa montata sopra l'autocisterna, quindi stiamo cercando di determinare la massima portanza di aspirazione consentita Hz. La stessa soluzione grafica può essere utilizzata anche per trovare i valori massimi di altre variabili: perdite per attrito in aspirazione Hf, pressione del vapore Hvp o per selezionare una pompa con un valore NPSHr ammissibile. Prendetevi un minuto per guardare il grafico, poi continuate a leggere per avere maggiori dettagli sull'origine dei numeri.

 

 

In questo caso si parte da sinistra con la variabile più difficile da modificare: Ha, o pressione assoluta, perché la posizione della pompa è quella in cui si trova. Un altro modo per pensare ad Ha è che è l'altezza massima dell'acqua che potrebbe essere spinta su un lungo tubo verticale dalla pressione atmosferica sul serbatoio di origine, con un vuoto perfetto in cima al tubo. Questo progetto si trova in un sito a 457 m sul livello del mare con il serbatoio di partenza aperto all'atmosfera, che fornisce 9,78 m di prevalenza dalla pressione atmosferica per forzare il liquido nell'aspirazione della pompa una volta adescata. Per il vostro sito, fate riferimento alla tabella della Fig. 2 per ottenere i piedi o i metri di prevalenza per Ha.

Pressione vs. Altitudine
Altitudine		Pressione Barometrica		Testa
Piedi	Metri	PSI	Bar	Piedi	Metri
0	0	14.7	1.00	33.92	10.34
500	152	14.43	0.98	33.29	10.15
1,000	305	14.16	0.96	32.67	9.96
1,500	457	13.91	0.95	32.09	9.78
2,000	610	13.66	0.93	31.52	9.61
2,500	762	13.41	0.91	30.94	9.43
3,000	914	13.17	0.90	30.39	9.26
3,500	1,067	12.93	0.88	29.83	9.09
4,000	1,219	12.69	0.86	29.28	8.92
4,500	1,372	12.46	0.85	28.75	8.76
5,000	1,524	12.23	0.83	28.22	8.60
6,000	1,829	11.78	0.80	27.18	8.28
7,000	2,134	11.34	0.77	26.16	7.97
8,000	2,438	10.91	0.74	25.17	7.67
9,000	2,743	10.5	0.71	24.23	7.38
10,000	3,048	10.1	0.69	23.30	7.10
15,000	4,572	8.3	0.56	19.15	5.84
20,000	6,096	6.76	0.46	15.60	4.75

Fig. 2. – Tabella pressione assoluta (ed equivalente di testa) vs. altitudine

 

Tornando alla Fig. 1, guardate in basso a destra per NPSHr. È una funzione della pompa scelta, alla velocità desiderata. Per le pompe Viking, è possibile trovare l'NPSHr in piedi o metri di prevalenza sul generatore di curve Viking, come mostrato nella Fig. 3. Per le altre pompe, consultare il produttore della pompa. Per altri tipi di pompe, consultare il produttore della pompa.

 

 

Un vantaggio unico delle pompe Viking, e delle pompe PD in generale, è che in una situazione di cavitazione è possibile ridurre l'NPSHr di una pompa esistente semplicemente riducendo la velocità, tramite un variatore di frequenza (VFD) o cambiando il rapporto del riduttore. Gli effetti di questa riduzione di velocità sono visibili nella Fig. 4, dove la riduzione della velocità di poche centinaia di giri/minuto può ridurre l'NPSHr di diversi metri. Naturalmente, questo ridurrà la portata, che è proporzionale alla velocità, ma può essere una buona soluzione temporanea finché non si risolvono altre variabili.

 

Ciò supporta anche la pratica comune di scegliere una pompa più grande e farla funzionare più lentamente per massimizzare la durata. Per ottenere gli 80 GPM (18 m3/h) desiderati, avremmo potuto scegliere la pompa più grande, una L4124A a 390 RPM con un NPSHr di soli 4,5' (1,37 m), o anche il modello più grande, una LL4124A a 313 RPM con 3,3' (1,01 m) NPSHr, entrambi significativamente inferiori alla KK.

 

 

In funzione del liquido pompato, la tensione di vapore Hvp può sembrare fissa, ma per molti liquidi volatili Hvp può essere ridotta riducendo la temperatura. Questo è visibile nel grafico della Fig. 5della tensione di vapore in funzione della temperatura. Questo spiega anche perché alcune pompe cavitano in estate ma non in inverno, se le loro NPSHa e NPSHr sono quasi uguali.

 

 

Le perdite per attrito nella linea di aspirazione, Hf, possono essere ridotte, anche nei sistemi esistenti, aumentando le dimensioni del tubo di aspirazione, sostituendo i gomiti standard con gomiti lunghi, aumentando le dimensioni delle maglie dei filtri di aspirazione o cambiando le valvole con altre a bassa perdita di attrito (ad esempio, da valvola a globo a valvola a saracinesca). Lo spostamento della pompa più vicino al serbatoio di origine può essere l'ultima risorsa.

 

Infine, la distanza verticale tra la superficie del liquido nel serbatoio di alimentazione e l'asse della pompa indica l'eventuale portanza dell'aspirazione per consentire alla pompa di trovarsi al di sopra del livello del liquido nel serbatoio.

 

Come verifica, inseriamo i valori ottenuti dalla soluzione grafica nell'equazione NPSHa originale NPSHa = Ha ± Hz - Hf - Hvp. Otteniamo NPSHa = 32,1' - 9,5' - 12,1' - 3,8' = 6,7', o 9,78m - 2,89m -3,69m - 1,16m = 2,04m, che guarda caso sono uguali ai valori NPSHr della pompa che abbiamo scelto, quindi in entrambi gli approcci NPSHa=NPSHr. Si noti che, trattandosi di una portanza in aspirazione, si sottraggono gli Hz. Se si trattasse di una prevalenza positiva di aspirazione, la aggiungeremmo.

 

La maggior parte degli utilizzatori di pompe vuole che l'NPSHa superi l'NPSHr di un margine di almeno alcuni piedi per tenere conto di condizioni variabili e, sebbene il margine non sia indicato in questi grafici o calcoli, è chiaramente una buona pratica tenerne conto. Quindi, sebbene sia possibile ottenere una portanza di aspirazione Hz fino a 2,93 m, sarebbe ottimale ridurla di alcuni piedi o di un metro, oppure apportare altre modifiche per migliorare l'NPSHa, come la scelta di una pompa di dimensioni maggiori L o LL.

 

Come si fa a sapere se non è possibile sollevare l'aspirazione? Se la somma di NPSHr + Hvp + Hf supera Ha, la differenza, Hz, deve essere una prevalenza positiva sull'aspirazione della pompa. Un esempio di questa situazione si verifica se si desidera lavare lo stesso sistema di pompe con acqua calda tra un lotto e l'altro. Con acqua a 180⁰F (82⁰C), Hvp è di 17,8' (5,43 m). Guardate il grafico qui sotto.

 

 

 

In questo caso, l'elevata pressione del vapore dell'acqua calda richiede un minimo di 1,38 m di prevalenza positiva sul lato di aspirazione della pompa per evitare la cavitazione. In questo caso, una fonte di acqua calda deve essere collocata sopra la pompa per il ciclo di risciacquo.

Due ultime avvertenze 1) questa breve discussione non prende in considerazione le applicazioni che prelevano da recipienti sotto pressione o sotto vuoto e 2) non considera Hv, la prevalenza della velocità sulla bocca di aspirazione, perché di solito è trascurabile. I valori di Hv per le pompe Viking sono riportati nella pubblicazione Viking AD-19 “Net Positive Suction Head”.

Come si è visto, visualizzare l'NPSH non è così difficile e può prevenire o risolvere problemi di cavitazione che comporterebbero fermi macchina non programmati e costi di manutenzione eccessivi. Rivolgetevi al vostro distributore autorizzato Viking Pump di zona per ricevere assistenza nella scelta di una nuova pompa e nelle strategie per evitare la cavitazione.