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Rivista Idraulica 55

Rapporto di riduzione di un riduttore di pressione e cavitazione

Il rapporto di riduzione di un riduttore di pressione è definito come il rapporto tra la pressione di monte (PM) e la pressione di valle (PV) o pressione ridotta.

Esempio:

  • pressione di monte PM = 15 bar
  • pressione di valle PV = 3 bar
  • il rapporto di riduzione è 15:3 = 5:1

 

Sezione di un riduttore di pressione: come si innesca la cavitazione

Il fenomeno della cavitazione, tipico degli impianti idraulici, si manifesta con la formazione di piccole bolle di vapore, il cui rapido collasso può provocare danni alle tubazioni ed ai componenti.

Se il rapporto di riduzione tra la pressione di monte (PM) e la pressione ridotta (PV) è troppo alto, all'interno del riduttore tra l’otturatore e la sua sede, l’acqua assume un’elevata velocità che provoca un abbassamento locale di pressione fino a raggiungere la tensione di vapore del liquido stesso.

Questa condizione provoca un cambiamento di fase del liquido che passa direttamente alla fase gassosa con la formazione di bolle (cavità) contenenti vapore; il fenomeno è incrementato dalla presenza di aria disciolta nell’acqua.

Lo scoppio di queste bolle innesca delle fluttuazioni di pressione cariche di energia d’urto che, unitamente all’elevata velocità dell’acqua nello spazio tra sede e otturatore, può portare alla prematura compromissione dei componenti interni del riduttore di pressione.

Diagramma di cavitazione

Per ridurre al minimo il rischio di cavitazione all'interno del riduttore, che potrebbe provocare malfunzionamenti con rischio di erosione nella zona di tenuta, vibrazioni e rumore, è fortemente consigliato fare riferimento alle condizioni di lavoro riportate nel diagramma di cavitazione.

  • Area rossa: il rapporto di riduzione tra monte e valle risulta essere troppo elevato e quindi l’insorgere del fenomeno di cavitazione è molto probabile.
  • Area verde: il riduttore lavora con un rapporto di riduzione corretto e quindi in assenza di fenomeni di cavitazione.
  • Area grigia: è l’area ove il funzionamento del riduttore non è possibile in quanto la pressione di monte risulta più bassa della pressione di valle (ridotta).

A causa di numerosi fattori e condizioni variabili sperimentate quali:

  • pressione dell'impianto
  • temperatura
  • presenza di aria
  • portata e velocità

che potrebbero influenzare il comportamento del riduttore di pressione è consigliabile che il rapporto tra la pressione di monte e quella di valle sia idealmente tenuto tra il valore di 2:1 e 3:1 (rapporto limite di riduzione).

Esempio:

  • pressione di monte PM = 10 ba
  • pressione di valle PV = 5 bar
  • il rapporto di riduzione è 10:5 = 2:1

In queste condizioni, il rischio di cavitazione è ridotto al minimo.