Allontanando i problemi legati alle bolle

24 settembre 2021 - Ultimo aggiornamento il 24 settembre 2021 alle 09:01 GMT

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Brith Isaksson, Global Segment Manager Food & Beverage di ABB, ha spiegato a Dairy Reporter le cause della cavitazione e spiega come prevenirla con i più recenti azionamenti a velocità variabile (VSD).

I sistemi di pompaggio utilizzati nell'industria lattiero-casearia per il trasporto di prodotti liquidi crudi e finiti possono talvolta essere affetti dal fastidioso problema della cavitazione. Riduce la durata delle apparecchiature, richiedendo costose manutenzioni e sostituzioni, inoltre può danneggiare i globuli di grasso del latte, con conseguente riduzione della qualità del prodotto.

La cavitazione avviene quando il sistema di pompaggio sottopone un liquido a rapidi cambiamenti locali di pressione statica, creando bolle o vuoti. Il punto in cui si verifica questa transizione da liquido a bolla è quando il liquido pompato scende al di sotto della sua pressione di vapore.

Ad esempio, alla normale pressione atmosferica, l'acqua liquida si trasforma in vapore acqueo (vapore) al suo punto di ebollizione di 100°C. Ma man mano che la pressione si riduce, diminuisce anche il punto di vapore. La transizione può avvenire anche a temperatura ambiente nel caso in cui la pressione scenda al vuoto. Oltre al latte e all'acqua, la stessa transizione si applica ad altri fluidi con caratteristiche simili, come durante un processo clean-in-place (CIP).

Gli stabilimenti lattiero-caseari utilizzano principalmente pompe centrifughe. Quando la girante della pompa gira, si crea alta pressione sul lato anteriore delle pale. Allo stesso tempo si ha una bassa pressione sul retro delle lame. In alcune condizioni il liquido vaporizza creando bolle come mostrato nell'immagine principale.

Quando queste bolle di vapore raggiungono aree di alta pressione, collassano. Le implosioni producono onde d'urto. Ciò crea un caratteristico rumore rimbombante o schioccante che ricorda come se le rocce passassero attraverso la pompa.

Isaksson ha affermato che l'effetto cumulativo di molte piccole implosioni può, nel tempo, avere un impatto significativo sulle prestazioni della pompa e incidere sulla qualità del prodotto. La cavitazione col tempo danneggerà la girante della pompa, l'alloggiamento e altri componenti del sistema di pompaggio a causa dell'usura e dell'affaticamento della superficie metallica.

La cavitazione può ridurre la durata della pompa fino al 50% e, nei casi più estremi, potrebbe distruggerla in pochi minuti. Poiché l'affaticamento superficiale provoca il rilascio di particelle metalliche dalle pale della girante, possono essere in gioco anche la sicurezza e la qualità del prodotto, ha aggiunto Isaksson.

Per evitare la cavitazione, i progettisti del sistema e gli ingegneri della manutenzione devono cercare modi per rilevare l'insorgenza della cavitazione e modificare di conseguenza il funzionamento della pompa.

Isaksson ha affermato che una possibilità è quella di utilizzare sensori autonomi per monitorare i cambiamenti di pressione che accompagnano la cavitazione. Tuttavia, ora esiste un’opzione più economica e semplice. Cioè utilizzare le capacità estese della nuova generazione di VSD intelligenti.

Oltre ai vantaggi dell'efficienza energetica, alcuni VSD, come gli azionamenti industriali di ABB, ora incorporano un software anticavitazione. Ciò consente di prevenire la cavitazione senza i costi aggiuntivi e la complessità dei sensori esterni.

Gli algoritmi che misurano la coppia e la velocità della pompa sono incorporati nel software anticavitazione dedicato. Ciò consente al VSD di monitorare costantemente il processo di pompaggio per i modelli specifici che indicano che è in atto la cavitazione, ha affermato Isaksson.

Non c'è latenza nel rilevamento perché le misurazioni vengono effettuate direttamente dall'albero della pompa. Ciò significa che la risposta è praticamente istantanea. Quando rileva la cavitazione, il VSD regola automaticamente la velocità della pompa per reagire alla variazione di pressione. Riprenderà quindi il normale funzionamento non appena la pompa avrà smesso di cavitare.