Cos'è la cavitazione nelle valvole? Come dovremmo affrontarlo?

Cos'è la cavitazione e i suoi effettiValvolee attrezzature？

        La cavitazione è un fenomeno che si verifica quando la pressione scende al di sotto della pressione di vapore di un fluido, portando alla formazione di bolle di vapore. Queste bolle collassano violentemente quando viaggiano verso regioni di pressione più elevata, generando intense onde d'urto, rumore e vibrazioni. La cavitazione può danneggiare in modo significativo le apparecchiature industriali, in particolare le valvole e i sistemi di tubazioni a valle. Gli impatti principali della cavitazione sono:

Rumore e vibrazioni: Il collasso delle bolle di vapore genera elevati livelli di rumore e vibrazioni di grande ampiezza. Queste vibrazioni possono causare gravi danni ai componenti della valvola, comprese molle, membrane sottili e strutture a sbalzo. Possono anche influenzare strumenti come manometri, trasmettitori, termocoppie, misuratori di portata e sistemi di campionamento.

Usura accelerata e corrosione: Le intense vibrazioni derivanti dalla cavitazione possono portare ad un'usura accelerata e alla corrosione. Le superfici metalliche possono erodersi, provocando microusura e formazione di ossidi abrasivi. Questo processo accelera i danni a valvole, pompe, valvole di ritegno e qualsiasi meccanismo rotante o scorrevole. La cavitazione può anche rompere le parti della valvola e le pareti dei tubi, compromettendo l'integrità del sistema.

Contaminazione: I materiali erosi dalla cavitazione, come particelle metalliche e composti chimici corrosivi, possono contaminare il fluido all'interno del tubo. Ciò è particolarmente problematico nei sistemi sanitari o ad elevata purezza dove anche una contaminazione minima può avere conseguenze significative.

Come prevenire e mitigare la cavitazione？

Diversi approcci progettuali e operativi possono aiutare a prevenire o mitigare i danni da cavitazione:

Modifiche al design della valvola:

• Suddivisione del flusso: dividendo un flusso grande in flussi più piccoli attraverso più aperture parallele, è possibile ridurre la dimensione delle bolle di cavitazione. Le bolle più piccole creano meno rumore e causano meno danni.

• Caduta di pressione graduale: invece di un'unica grande caduta di pressione, le valvole possono essere progettate con più fasi di riduzione della pressione. Ciascuno stadio riduce la pressione in modo incrementale, impedendo al fluido di raggiungere la sua pressione di vapore ed evitando così la cavitazione.

Posizione della valvola e condizioni del fluido:

• Pressione più elevata all'ingresso della valvola: il posizionamento della valvola di controllo dove la pressione è più elevata (ad esempio, più a monte o a un'elevazione inferiore) può prevenire la cavitazione mantenendo la pressione del fluido al di sopra della sua pressione di vapore.

•     Temperatura inferiore: in alcuni casi, il controllo della temperatura del fluido (ad esempio, in uno scambiatore di calore) può ridurre la pressione del vapore, diminuendo così il rischio di cavitazione.

Misure predittive: i produttori di valvole possono stimare il rischio di cavitazione calcolando la caduta di pressione e i livelli di rumore previsti. Un livello di rumore inferiore a determinate soglie (ad esempio, 80 dB per valvole fino a 3 pollici, 95 dB per valvole da 16 pollici e superiori) è considerato sicuro per prevenire danni indotti dalla cavitazione.

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Victor Feng

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