Una progettazione/disposizione non corretta delle tubazioni può causare problemi quali instabilità idraulica e cavitazione nel sistema di pompaggio. Per prevenire la cavitazione, occorre concentrarsi sulla progettazione delle tubazioni di aspirazione e del sistema di aspirazione. Cavitazione, ricircolo interno e trascinamento dell'aria possono causare elevati livelli di rumore e vibrazioni, che possono danneggiare guarnizioni e cuscinetti.

Linea di circolazione della pompa

Quando pompa a cassa divisa orizzontale devono funzionare a diversi punti operativi, potrebbe essere necessaria una linea di circolazione per riportare parte del liquido pompato al lato di aspirazione della pompa. Ciò consente alla pompa di continuare a funzionare in modo efficiente e affidabile al BEP. Il ritorno di parte del liquido spreca un po' di energia, ma per le piccole pompe, l'energia sprecata potrebbe essere trascurabile.

Il liquido circolante deve essere rimandato alla fonte di aspirazione, non alla linea di aspirazione o al tubo di ingresso della pompa. Se viene rimandato alla linea di aspirazione, causerà turbolenza all'aspirazione della pompa, causando problemi di funzionamento o persino danni. Il liquido di ritorno deve fluire verso l'altro lato della fonte di aspirazione, non verso il punto di aspirazione della pompa. Di solito, appropriate disposizioni di deflettori o altri design simili possono garantire che il liquido di ritorno non causi turbolenza alla fonte di aspirazione.

Funzionamento in parallelo

Quando un singolo grande pompa a cassa divisa orizzontale non è fattibile o per alcune applicazioni ad alto flusso, spesso sono necessarie più pompe più piccole per funzionare in parallelo. Ad esempio, alcuni produttori di pompe potrebbero non essere in grado di fornire una pompa sufficientemente grande per un pacchetto di pompe ad alto flusso. Alcuni servizi richiedono un'ampia gamma di flussi operativi in ​​cui una singola pompa non può funzionare economicamente. Per questi servizi con classificazione più elevata, il ciclo o il funzionamento delle pompe lontano dal loro BEP crea notevoli sprechi di energia e problemi di affidabilità.

Quando le pompe vengono azionate in parallelo, ciascuna pompa produce meno flusso di quanto farebbe se funzionasse da sola. Quando due pompe identiche vengono azionate in parallelo, il flusso totale è inferiore al doppio del flusso di ciascuna pompa. Il funzionamento in parallelo è spesso utilizzato come ultima soluzione nonostante i requisiti speciali dell'applicazione. Ad esempio, in molti casi, due pompe che funzionano in parallelo sono meglio di tre o più pompe che funzionano in parallelo, se possibile.

Il funzionamento parallelo delle pompe può essere un'operazione pericolosa e instabile. Le pompe che funzionano in parallelo richiedono un dimensionamento, un funzionamento e un monitoraggio accurati. Le curve (prestazioni) di ciascuna pompa devono essere simili, entro il 2-3%. Le curve delle pompe combinate devono rimanere relativamente piatte (per le pompe che funzionano in parallelo, API 610 richiede un aumento della prevalenza di almeno il 10% della prevalenza alla portata nominale al punto morto).

Divisione orizzontale Pompa della cassa tubatura

Una progettazione non corretta delle tubazioni può facilmente causare vibrazioni eccessive della pompa, problemi ai cuscinetti, problemi di tenuta, guasti prematuri dei componenti della pompa o guasti catastrofici.

La tubazione di aspirazione è particolarmente importante perché il liquido deve avere le giuste condizioni operative, come pressione e temperatura, quando raggiunge il foro di aspirazione della girante della pompa. Un flusso regolare e uniforme riduce il rischio di cavitazione e consente alla pompa di funzionare in modo affidabile.

I diametri dei tubi e dei canali hanno un impatto significativo sulla prevalenza. Come stima approssimativa, la perdita di pressione dovuta all'attrito è inversamente proporzionale alla quinta potenza del diametro del tubo.

Ad esempio, un aumento del 10% del diametro del tubo può ridurre la perdita di carico di circa il 40%. Analogamente, un aumento del 20% del diametro del tubo può ridurre la perdita di carico del 60%.

In altre parole, la perdita di carico per attrito sarà inferiore al 40% della perdita di carico del diametro originale. L'importanza della prevalenza netta di aspirazione positiva (NPSH) nelle applicazioni di pompaggio rende la progettazione della tubazione di aspirazione della pompa un fattore importante.

Le tubazioni di aspirazione devono essere il più semplici e dritte possibile e la lunghezza totale deve essere ridotta al minimo. Le pompe centrifughe devono in genere avere una lunghezza di corsa rettilinea da 6 a 11 volte il diametro delle tubazioni di aspirazione per evitare turbolenze.

Spesso sono necessari filtri di aspirazione temporanei, ma in genere non sono consigliati i filtri di aspirazione permanenti.

Riduzione dell'NPSHR

Invece di aumentare l'NPSH unitario (NPSHA), gli ingegneri di tubazioni e di processo a volte cercano di ridurre l'NPSH richiesto (NPSHR). Poiché l'NPSHR è una funzione della progettazione e della velocità della pompa, ridurre l'NPSHR è un processo difficile e costoso con opzioni limitate.

L'orifizio di aspirazione della girante e le dimensioni complessive della pompa a cassa divisa orizzontale sono considerazioni importanti nella progettazione e nella selezione della pompa. Le pompe con orifizi di aspirazione della girante più grandi possono fornire un NPSHR inferiore.

Tuttavia, gli orifizi di aspirazione della girante più grandi possono causare alcuni problemi operativi e fluidodinamici, come problemi di ricircolo. Le pompe con velocità inferiori hanno generalmente un NPSH richiesto inferiore; le pompe con velocità superiori hanno un NPSH richiesto superiore.

Le pompe con giranti con orifizio di aspirazione grande appositamente progettate possono causare problemi di ricircolo elevati, il che riduce efficienza e affidabilità. Alcune pompe a basso NPSHR sono progettate per funzionare a velocità così basse che l'efficienza complessiva non è economica per l'applicazione. Queste pompe a bassa velocità hanno anche una bassa affidabilità.

Le grandi pompe ad alta pressione sono soggette a vincoli pratici legati al sito, quali la posizione della pompa e la disposizione del recipiente/serbatoio di aspirazione, che impediscono all'utente finale di trovare una pompa con un NPSHR che soddisfi tali vincoli.

In molti progetti di ristrutturazione/rimodellamento, la disposizione del sito non può essere modificata, ma è comunque richiesta una grande pompa ad alta pressione in loco. In questo caso, si dovrebbe usare una pompa booster.

Una pompa booster è una pompa a bassa velocità con un NPSHR inferiore. La pompa booster dovrebbe avere la stessa portata della pompa principale. La pompa booster è solitamente installata a monte della pompa principale.

Identificazione della causa della vibrazione

Le basse portate (solitamente inferiori al 50% della portata BEP) possono causare diversi problemi di dinamica dei fluidi, tra cui rumore e vibrazioni da cavitazione, ricircolo interno e trascinamento dell'aria. Alcune pompe split case sono in grado di resistere all'instabilità della ricircolazione di aspirazione a portate molto basse (talvolta anche al 35% della portata BEP).

Per altre pompe, la ricircolazione di aspirazione può verificarsi a circa il 75% del flusso BEP. La ricircolazione di aspirazione può causare alcuni danni e pitting, che di solito si verificano a circa metà delle pale della girante della pompa.

La ricircolazione di uscita è un'instabilità idrodinamica che può verificarsi anche a bassi flussi. Questa ricircolazione può essere causata da giochi impropri sul lato di uscita della girante o della sua guaina. Ciò può anche causare pitting e altri danni.

Le bolle di vapore nel flusso del liquido possono causare instabilità e vibrazioni. La cavitazione di solito danneggia la porta di aspirazione della girante. Il rumore e le vibrazioni causati dalla cavitazione possono imitare altri guasti, ma l'ispezione della posizione delle vaiolature e dei danni sulla girante della pompa può solitamente rivelare la causa principale.

Il trascinamento di gas è comune quando si pompano liquidi prossimi al punto di ebollizione o quando complesse tubazioni di aspirazione causano turbolenza.