Camera d'aria nelle pompe dell'acqua: l'inquinatore silenzioso

Le sacche d'aria nei sistemi di pompaggio dell'acqua sono un problema comune ma spesso trascurato, soprattutto per le società di gestione delle acque reflue e delle fognature che gestiscono impianti remoti, sommersi o non presidiati. Queste sacche d'aria intrappolate possono bloccare silenziosamente il pompaggio e l'avanzamento del flusso, interrompendo le operazioni nei punti più critici. Oltre a ridurre l'efficienza e a provocare costose chiamate di soccorso, le sacche d'aria spesso non vengono rilevate dai tradizionali strumenti di monitoraggio come SCADA, sensori di vibrazione o pressostati.

Il motivo per cui i blocchi d'aria spesso non vengono individuati è semplice: i loro sintomi sono simili a quelli di altri guasti della pompa. Il flusso è interrotto, ma la pompa continua a funzionare. Le letture della pressione e delle vibrazioni possono sembrare normali. Di conseguenza, la vera causa rimane nascosta e i team spendono tempo e risorse per inseguire i sintomi.

Tuttavia, con l'avvento delle tecnologie avanzate monitoraggio delle condizioni tecniche, in particolare analisi della firma elettrica (ESA) - le aziende possono ora identificare e risolvere i problemi delle camere di compensazione da remoto, con precisione e prima che si aggravino.

Cosa provoca la camera di compensazione nelle pompe dell'acqua?

Una camera di compensazione si forma quando l'aria rimane intrappolata in una sezione di tubo o nell'alloggiamento della pompa, creando un blocco che impedisce all'acqua di muoversi liberamente. Questo accade in genere dopo la manutenzione o il riavvio della pompa, quando l'aria entra nel sistema e non viene completamente spurgata. Tuttavia, una delle cause più comuni sul campo è il cattivo controllo delle pompe, in particolare quando gli operatori lasciano che i livelli del pozzo bagnato scendano troppo, aspirando aria nel sistema. Una cattiva progettazione del sistema può esacerbare ulteriormente il problema, soprattutto nei riser verticali o nelle sezioni a basso flusso dove l'aria tende a raccogliersi. Anche le turbolenze o i vortici agli ingressi possono contribuire, attirando l'aria nelle tubature e aumentando il rischio di intrappolamento.

Nelle applicazioni per le acque reflue, le pompe sommerse sono particolarmente vulnerabili. Dopo la pulizia del pozzo umido o la reinstallazione della pompa, spesso le sacche d'aria rimangono all'interno della pompa o delle tubazioni, a meno che non vengano rimosse attivamente. Questi scenari sono così comuni che le sacche d'aria sono diventate una delle minacce nascoste più persistenti alle prestazioni delle pompe.

Segni di blocco dell'aria nelle pompe dell'acqua e loro impatto sulle operazioni

I sintomi di una pompa bloccata dall'aria possono essere impercettibili ma costosi. Si può notare un'improvvisa diminuzione del flusso o, in alcuni casi, una completa perdita di potenza. La pompa continua a funzionare, ma l'acqua si muove poco o per nulla a valle. Questa inefficienza fa aumentare il consumo energetico, poiché il motore lavora di più per vincere la resistenza interna. Nel frattempo, la pompa si riscalda, si usura inutilmente e non riesce a far passare il flusso in avanti, causando il riempimento del pozzo umido e il potenziale traboccamento nell'ambiente.

Questi problemi di prestazioni non sono sempre evidenti nei dati telemetrici. I sistemi SCADA possono mostrare il normale funzionamento del motore. Le letture delle vibrazioni e della pressione possono rientrare negli intervalli previsti, soprattutto se la camera di compensazione è parziale anziché totale. In questo modo è difficile rilevare il problema fino a quando non provoca un guasto o un rischio di conformità.

I segnali più affidabili di una camera di compensazione sono: cali di flusso inspiegabili, aumento del consumo energetico senza una causa evidente e ripetute visite in loco per risolvere quello che sembra un guasto meccanico. Senza strumenti adeguati, è facile sbagliare la diagnosi delle camere di compensazione.

Comprendere la cavitazione della pompa e la camera di compensazione

È importante distinguere tra blocchi d'aria e cavitazione. Sebbene entrambi coinvolgano gas intrappolati e flusso d'urto, hanno cause e conseguenze diverse.

La cavitazione si verifica quando le bolle di vapore si formano a causa della bassa pressione e collassano violentemente all'interno della pompa. Questo collasso produce onde d'urto che danneggiano i componenti interni, causando spesso rumore, vibrazioni e usura. La cavitazione è più probabile nei sistemi ad alta velocità o quando la pressione di ingresso scende troppo.

L'Airlock, invece, implica la presenza di aria reale intrappolata nel sistema, impedendo fisicamente il movimento del fluido. Tende a essere più silenzioso e non sempre produce le vibrazioni o i danni caratteristici della cavitazione. Per questo motivo, per individuare la camera di compensazione nei sistemi idrici è necessario disporre di strumenti di monitoraggio più sofisticati, che vadano oltre i sistemi convenzionali basati sulle vibrazioni o sulla pressione.

Perché gli strumenti di monitoraggio standard non riescono a individuare gli airlock

Le configurazioni di monitoraggio tradizionali si basano su dati meccanici. I sensori di vibrazione, pressione e flusso sono eccellenti per identificare cuscinetti usurati, disallineamenti e guasti alle tenute. Ma non sono progettati per rilevare problemi idraulici senza conseguenze meccaniche.

Una pompa bloccata dall'aria può ancora girare, generare livelli di vibrazioni accettabili e sembrare a posto nella sala di controllo. In realtà, molte aziende scoprono i blocchi d'aria solo dopo ripetuti cali di prestazioni o attraverso un'ispezione manuale.

Ciò è particolarmente vero per i siti sommersi e non presidiati. In questi ambienti, dove l'accesso è limitato e i sensori supplementari non sono praticabili, i blocchi aerei possono persistere per giorni o settimane senza essere rilevati.

Monitoraggio delle condizioni delle pompe: un nuovo approccio

L'emergere del monitoraggio delle condizioni basato sull'analisi delle firme elettriche offre una soluzione indispensabile. SAM4 da Samotics utilizza l'ESA per analizzare continuamente i segnali elettrici ad alta frequenza provenienti dall'armadio di controllo del motore. In questo modo è in grado di rilevare schemi che i sensori meccanici non rilevano.

In presenza di una camera di compensazione, il motore subisce un calo di coppia e di carico. L'efficienza diminuisce perché l'energia viene consumata ma non trasformata in flusso. Anche le sottili distorsioni armoniche nella corrente elettrica indicano un comportamento anomalo della pompa. Questi schemi sono rilevabili anche quando la pompa è completamente sommersa o si trova in una stazione non presidiata.

È importante notare che SAM4 è in grado di distinguere tra diversi tipi di guasti. I blocchi, ad esempio, riducono la coppia e creano condizioni di carico instabili. I blocchi, invece, tendono a causare picchi di coppia. La cavitazione produce una propria firma, che spesso comporta rapidi cali di efficienza e un comportamento più irregolare. La capacità di distinguere questi fenomeni in tempo reale consente ai team di intraprendere l'azione giusta senza tirare a indovinare.

Come rimuovere la camera di compensazione nei sistemi di pompaggio dell'acqua

Una volta confermata la presenza di una camera di compensazione, il passo successivo è la rimozione. L'approccio giusto dipende dalla configurazione del sistema. In molti casi, l'aria può essere espulsa manualmente attraverso le valvole di sfiato. In altri casi, le aziende possono utilizzare il backflushing per forzare l'aria fuori dal sistema. Anche il ciclaggio della pompa in sequenze specifiche può aiutare a spurgare l'aria intrappolata.

Per i blocchi d'aria più gravi o persistenti, può essere necessario rimuovere la pompa e ri-adescare il sistema. Si tratta di un'operazione che richiede molto lavoro, soprattutto nelle installazioni remote o subacquee, e che rende fondamentale una diagnostica accurata. Grazie ai dati in tempo reale di SAM4, le squadre possono individuare il problema, confermare la presenza di aria e decidere la migliore linea d'azione senza ripetere tentativi ed errori.

Il valore della diagnosi precoce

L'individuazione precoce dei blocchi dell'aria comporta evidenti vantaggi operativi e finanziari. I team possono ripristinare il flusso completo prima che il problema abbia un impatto sulle prestazioni o inneschi un sovraccarico. Le chiamate di emergenza si riducono, poiché sono necessari meno interventi per diagnosticare i guasti ricorrenti. Inoltre, poiché le pompe funzionano in condizioni ottimali, durano più a lungo e richiedono meno manutenzione.

Oltre ai risparmi sui costi, il rilevamento precoce favorisce anche la conformità alle normative. Nei sistemi di acque reflue, le riduzioni di flusso causate da blocchi d'aria possono portare a scarichi non trattati o a superamenti. Questi eventi comportano multe, conseguenze ambientali e rischi per la reputazione. Il monitoraggio proattivo riduce al minimo queste minacce e mantiene i sistemi in funzione in modo affidabile.

Una strategia più intelligente per le prestazioni delle pompe

Le utility sono sottoposte a una crescente pressione per migliorare l'efficienza, ridurre l'impatto ambientale e modernizzare le infrastrutture. Includere il rilevamento delle camere d'aria nella strategia di monitoraggio delle condizioni è un passo concreto verso il raggiungimento di questi obiettivi.

SAM4 offre visibilità su problemi che altrimenti passerebbero inosservati. Si integra perfettamente nell'infrastruttura elettrica esistente e aiuta gli operatori a passare da una manutenzione reattiva a una gestione proattiva.

Se vi state chiedendo se i blocchi d'aria stanno influenzando le prestazioni della vostra pompa, è il momento di dare un'occhiata più da vicino.

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