Una pompa dell’autoclave comincia a fare un rumore simile a ghiaia, la pressione oscilla e la portata cala soprattutto quando più utenze aprono l’acqua. Sostituire subito il motore può sembrare la soluzione, ma se la causa è una linea di aspirazione che perde troppa pressione, la pompa nuova lavorerà nelle stesse condizioni. La cavitazione non si riconosce soltanto dal rumore: si verifica mettendo insieme il comportamento dell’impianto, le condizioni all’ingresso della pompa e la sua curva di funzionamento.

Questa guida riguarda soprattutto le pompe centrifughe per acqua impiegate in autoclavi, prelievi da serbatoi, pozzi e piccoli impianti tecnici. Spiega come distinguere i segnali da difetti simili, leggere NPSH disponibile e richiesto, controllare aspirazione e punto di lavoro e scegliere il rimedio senza trasformare un sintomo in una diagnosi affrettata. Per fluidi diversi dall’acqua, pompe speciali o impianti antincendio, occorrono dati e procedure del fabbricante e del progetto specifico.

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Che cosa accade nella girante quando una pompa cavita

All’ingresso della girante il liquido accelera e la sua pressione locale diminuisce. Se scende fino alla pressione di vapore corrispondente alla temperatura del fluido, si formano cavità di vapore. Le bolle vengono trascinate in zone a pressione maggiore e collassano rapidamente. Ripetuti collassi vicino al metallo possono produrre microerosioni della girante e del corpo, mentre il flusso diventa irregolare e la pompa può perdere prevalenza, efficienza e stabilità.

Il rumore caratteristico è spesso descritto come ghiaia, crepitio o sassolini nella pompa. Non tutte le pompe cavitano in modo udibile e non tutti i rumori analoghi sono cavitazione. Aria trascinata, cuscinetti danneggiati, girante che sfrega, valvole che vibrano e tubi mal fissati possono assomigliare. La distinzione conta perché sostituire una girante erosa senza eliminare la bassa pressione all’aspirazione espone il ricambio allo stesso danno.

KSB distingue anche la cavitazione da vapore dalla separazione di gas disciolti quando la pressione cala. I fenomeni possono coesistere, ma la presenza di aria che entra da un raccordo non equivale automaticamente a dimostrare cavitazione. Un ingresso d’aria può far perdere l’adescamento e produrre rumore e portata intermittente; va verificato separatamente.

I segnali utili: rumore, portata, pressione e danni

Il sintomo più convincente non è un singolo suono, ma la correlazione con le condizioni di esercizio. Il rumore compare quando il serbatoio è quasi vuoto? Peggiora aprendo più utenze? Nasce dopo la pulizia di un filtro, il cambio di velocità o l’aggiunta di una valvola? Sparisce quando la portata si riduce, rispettando comunque la portata minima ammessa? Le risposte aiutano a distinguere un problema idraulico da un guasto meccanico indipendente dalla domanda.

Segnale osservato Ipotesi da verificare Controllo mirato
Crepitio che cresce al crescere della portata NPSH disponibile insufficiente o punto di lavoro troppo a destra sulla curva Livello del serbatoio, pressione in aspirazione, perdite di carico, portata e curva NPSH della pompa
Portata intermittente e bolle nella linea trasparente, se presente Aria aspirata, vortice al prelievo o perdita di adescamento Tenuta della linea, immersione del prelievo, valvola di fondo e procedura di adescamento
Colpi isolati alla chiusura di una valvola Transitorio di pressione, distinto dal crepitio continuo Tempi di chiusura, arresto della pompa, protezioni contro il colpo d’ariete
Vibrazione persistente a qualsiasi portata Cuscinetti, disallineamento, fissaggi o squilibrio oltre alle cause idrauliche Ispezione meccanica e confronto delle misure a più punti di lavoro
Girante con cavità e superficie puntinata Erosione compatibile con cavitazione, da leggere con la storia di esercizio Fotografie, posizione del danno e verifica delle condizioni di aspirazione prima del ricambio

Su smartphone scorri la tabella lateralmente. I segnali orientano la diagnosi, ma non identificano da soli una causa unica.

Un colpo secco quando si chiude un rubinetto è diverso dal crepitio che accompagna il funzionamento: la guida sul colpo d’ariete negli impianti aiuta a leggere quel transitorio. Le due anomalie possono essere presenti nello stesso sistema, per esempio in un’autoclave che parte troppo spesso; risolvere l’una non garantisce di aver risolto l’altra.

Tre impianti, tre controlli iniziali diversi

Autoclave condominiale: si osserva se il rumore compare nei picchi di consumo o col serbatoio basso. Si misurano pressioni d’ingresso e d’uscita, livello, differenziale del filtro, portata e funzionamento in parallelo. Cicli di avvio troppo frequenti possono essere collegati anche a pressostato e vaso di espansione, ma non spiegano da soli la cavitazione: la diagnosi resta idraulica. Una regolazione del pressostato dell’autoclave non aumenta il NPSHa se la linea di aspirazione rimane strozzata.

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Pompa di superficie su pozzo: il dato decisivo è il livello dinamico mentre si preleva, non la quota dell’acqua a impianto spento. Se la falda scende con l’uso, la quota di aspirazione peggiora; valvola di fondo, aria nella tubazione e perdite di carico amplificano il problema. Qui la soluzione può essere una diversa posizione della pompa o una sommersa, non il semplice aumento della pressione di mandata.

Circuito con acqua calda: la pressione di vapore cresce con la temperatura, riducendo il NPSHa a parità di geometria. Una pompa che funziona a freddo può diventare rumorosa a caldo. Occorre usare proprietà del fluido alla temperatura massima, pressione assoluta reale e curva della pompa per quel servizio; una prova a freddo non è un collaudo del caso peggiore.

NPSH disponibile e richiesto: il confronto fondamentale

NPSH significa Net Positive Suction Head, espresso di norma in metri di colonna del liquido. Il NPSH disponibile (NPSHa o NPSHav) è una caratteristica dell’impianto nelle condizioni considerate: dipende da pressione assoluta sul liquido, quota fra pelo libero e pompa, temperatura e perdite nella linea di aspirazione. Il NPSH richiesto (NPSHr) è una caratteristica della pompa a un determinato punto di lavoro e si legge nella curva fornita dal fabbricante alla portata e velocità pertinenti. Non è l’altezza di aspirazione massima scritta sulla scatola e non è la prevalenza totale della pompa.

Per un serbatoio aperto all’atmosfera, usando un riferimento coerente con quello della curva della pompa, un bilancio semplificato è:

NPSHa = Hatm − Hvap + z − hf

Hatm è la pressione atmosferica assoluta trasformata in metri d’acqua; Hvap è la pressione di vapore dell’acqua alla temperatura reale, nella stessa unità; z è positivo se il livello del liquido è sopra il riferimento della pompa e negativo se la pompa aspira da sotto; hf comprende le perdite nel tratto di aspirazione, comprese ingresso, tubi, curve, valvole e filtro. In un serbatoio chiuso si usa invece la pressione assoluta effettiva sul liquido, non automaticamente quella atmosferica. Il calcolo finale dipende dal riferimento del fabbricante e dalla densità del fluido.

La condizione di partenza è che NPSHa superi NPSHr nell’intero campo di funzionamento pertinente, con un margine adeguato all’applicazione. Il Hydraulic Institute spiega che NPSHr non è una soglia universale di “zero bolle”: nei dati di prova può riferirsi a una riduzione del 3% della prevalenza (NPSH3) o al criterio dichiarato dal fabbricante. Rumore, vibrazione o danno possono iniziare prima di una caduta della prevalenza così grande. Per questo non basta leggere due numeri uguali e dichiarare sicuro l’impianto: il margine si definisce con documentazione del costruttore e condizioni peggiori prevedibili.

Leggere la curva al punto di lavoro, non a una portata qualsiasi

La curva NPSHr cambia con la portata e può cambiare con velocità e diametro della girante. Prima si individua il punto di lavoro dall’intersezione fra curva della pompa e dell’impianto, poi si cerca il valore NPSHr corrispondente, considerando anche i possibili punti a portata elevata. Un inverter che aumenta la velocità o due pompe in parallelo che cambiano le portate possono alterare sia il punto di lavoro sia le perdite in aspirazione. Il manuale Pentax delle pompe multistadio invita a usare la curva NPSH alla massima portata di lavoro per stimare l’altezza di aspirazione ammissibile.

Un esempio numerico che mostra il ruolo del filtro

Si consideri, solo per capire il metodo, una pompa che aspira acqua a circa 20 °C da un serbatoio aperto. La pressione atmosferica locale equivale ipoteticamente a 10,3 m d’acqua, la pressione di vapore a circa 0,2 m, il pelo libero minimo è 3,0 m sotto il riferimento della pompa e le perdite di aspirazione alla portata esaminata sono 1,2 m. Il bilancio è 10,3 − 0,2 − 3,0 − 1,2 = 5,9 m di NPSHa.

Se la curva della pompa a quella portata dichiara, come ipotesi dell’esempio, NPSHr = 3,5 m, il margine numerico è 2,4 m. Non possiamo giudicarlo sufficiente senza criterio del costruttore, campo di funzionamento e affidabilità dei dati. Se il filtro si intasa e la perdita totale sale da 1,2 a 3,8 m, NPSHa scende a 3,3 m, sotto il NPSHr ipotizzato. La pompa e la quota non sono cambiate: è cambiata una perdita nel tratto di aspirazione. Ecco perché la verifica va fatta al livello minimo e con la condizione di filtro realistica, non soltanto subito dopo la pulizia.

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Perché il NPSH disponibile diminuisce

Le cause frequenti possono sommarsi. Un serbatoio che scende troppo, una pompa installata più in alto, una lunga tubazione di piccolo diametro, un filtro sporco, una valvola parzialmente chiusa o molte curve riducono la pressione utile all’ingresso. Se l’acqua è più calda, aumenta la pressione di vapore e diminuisce il margine. Se il sito è ad alta quota, la pressione atmosferica è minore che al livello del mare. Per questo i circa 10,3 metri teorici associati alla pressione atmosferica normale non sono una “capacità di aspirazione” utilizzabile fino a quella profondità.

La portata richiesta è spesso il fattore dimenticato. Le perdite aumentano al crescere del flusso; contemporaneamente la pompa può richiedere più NPSH alla portata elevata. Una pompa troppo grande, una regolazione che la porta lontano dalla zona di lavoro prevista o l’avvio contemporaneo di più unità possono quindi far comparire la cavitazione soltanto nei picchi. Si confrontano curva Q-H, curva NPSHr, curva dell’impianto e domanda reale: aumentare soltanto la potenza del motore non migliora la pressione disponibile in aspirazione.

Una presa troppo vicina al pelo libero può generare vortici e trascinare aria. Una giunzione non stagna sul lato in depressione può aspirarla senza mostrare una perdita d’acqua verso l’esterno. Sacche d’aria, valvola di fondo difettosa e adescamento incompleto causano fenomeni simili e talvolta concomitanti. Si controllano quindi anche livello, immersione della presa, tenuta e geometria del percorso, non solo il manometro all’uscita.

Aspirazione e mandata non si regolano allo stesso modo

Una valvola strozzata sull’aspirazione aumenta direttamente le perdite prima della pompa e può peggiorare il NPSHa. Per alcune pompe centrifughe, una regolazione controllata sulla mandata può ridurre la portata e quindi il NPSHr richiesto, ma la portata residua deve rispettare il minimo necessario per raffreddamento e lubrificazione. È un intervento diagnostico o una regolazione ammessa solo entro il campo del costruttore, non un invito a chiudere la mandata di qualsiasi pompa o a lasciarla girare a portata nulla. Le istruzioni Grundfos di una propria serie, per esempio, vietano il funzionamento con mandata chiusa e richiedono una portata minima. Su pompe a spostamento positivo, impianti antincendio o circuiti con prescrizioni proprie la manovra richiede procedure diverse.

Diagnosi in sequenza: misurare prima di sostituire

Se rumore e vibrazioni sono intensi, la pompa perde acqua o surriscalda, si mette l’impianto in condizioni sicure e si chiama il manutentore. Non si aprono flange né filtri in pressione e non si fanno prove prolungate con la pompa che lavora a secco. Per gli impianti di servizio essenziale si segue la procedura di continuità e si segnala il disservizio prima di isolare una macchina.

Il primo rilievo registra quando compare il sintomo: livello del serbatoio, numero di utenze, frequenza della pompa, temperatura, posizione delle valvole e stato del filtro. Si confronta con precedenti misure o con il funzionamento di una seconda pompa uguale. Un problema nato subito dopo una modifica del circuito suggerisce di verificare quella modifica, ma non esclude altre cause.

Il secondo rilievo cerca dati quantitativi: pressione in aspirazione e mandata con strumenti idonei, portata o sua stima affidabile, velocità di rotazione, livello statico e dinamico, temperatura, differenziale del filtro e condizioni della linea. Il manometro d’aspirazione può leggere una depressione relativa; per NPSH serve la pressione assoluta, non una sottrazione diretta di valori relativi. Si leggono poi le curve della pompa al punto reale, si stima il NPSHa nella condizione peggiore e si verifica il margine. Se i dati di targa o le curve mancano, si acquisiscono prima di attribuire un NPSHr inventato.

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Il terzo rilievo discrimina. Un filtro intasato produce un differenziale crescente; una perdita d’aria può manifestarsi con bolle, mancato adescamento e funzionamento instabile; un cuscinetto rumoroso può restare tale anche quando la portata cambia. Si controllano aspirazione e tenuta, ma anche supporti, allineamento e usura meccanica. Solo dopo si decide se ripristinare la linea, cambiare il punto di lavoro, revisionare la pompa o combinarli.

Rimedi ordinati per causa, non per costo apparente

Se il livello minimo è insufficiente, si valuta un prelievo più basso, un serbatoio con quota utile maggiore o una pompa collocata più in basso, purché accesso, allagamento e manutenzione restino gestibili. Per un pozzo con livello dinamico profondo una pompa di superficie non supera il limite fisico montando un motore più potente: può servire una pompa sommersa dimensionata per il pozzo, valutando diametro, profondità e curva. La guida al pozzo in giardino tratta anche le condizioni di prelievo e il livello dinamico.

Se dominano le perdite, si pulisce o sostituisce il filtro secondo procedura, si apre completamente la valvola d’aspirazione prevista per il normale esercizio, si verifica il diametro interno della linea e si riducono curve e strozzature non necessarie. Allargare una tubazione può ridurre molto la perdita alla stessa portata, ma richiede il controllo del resto dell’impianto e non risolve un serbatoio che si svuota o una girante già danneggiata. Si ricontrollano le condizioni prima e dopo l’intervento, non solo il suono.

Se la domanda spinge la pompa oltre il campo adatto, si può correggere la regolazione, ridurre la velocità dove consentito, limitare il campo di portata o scegliere una pompa con curva e NPSHr adatti. Il solo inverter non è una cura automatica: cambiando velocità cambiano curva e punto di lavoro, e la regolazione deve rispettare portata minima, raffreddamento e controllo dell’impianto. Se acqua calda e pressione di vapore sono il problema, vanno rivalutati temperatura, pressione all’ingresso e posizione della pompa con materiali e sicurezze adatti; non si applicano i conti dell’acqua fredda.

Una girante erosa può necessitare di revisione o sostituzione dopo aver rimosso la causa idraulica. Se il danno è avanzato, si esaminano tenute, cuscinetti e corpo, oltre alla girante. Il materiale più resistente all’erosione può rallentare il danno in alcune applicazioni, ma non crea NPSH disponibile: non dovrebbe essere usato per giustificare un esercizio fuori dai limiti. Il preventivo distingue diagnosi e misure, ripristino della linea, regolazione, ricambi e collaudo.

Controllo finale dopo il rimedio

Una riparazione è riuscita quando la pompa torna stabile nell’intero campo d’uso previsto, non soltanto quando tace per qualche minuto. Si prova al livello minimo realistico del serbatoio, alle portate elevate pertinenti e, se il fluido varia di temperatura, al caso più sfavorevole ammesso. Si annotano pressione d’aspirazione e mandata, portata, velocità, temperatura, differenziale del filtro e assenza di vibrazioni anomale. Se più pompe lavorano in parallelo si verificano le combinazioni previste.

  • Curva Q-H e curva NPSHr della pompa disponibili per modello, girante e velocità effettivi.
  • Livello minimo del liquido, pressione assoluta e temperatura identificati.
  • Perdite della linea di aspirazione stimate o misurate, filtro compreso.
  • NPSHa confrontato con NPSHr al punto di lavoro e nel caso peggiore, con margine definito dal progettista/fabbricante.
  • Tenuta all’aria, adescamento, immersione della presa e assenza di vortici verificati.
  • Valvole, regolazione e portata minima entro le istruzioni del costruttore.
  • Girante, tenute, cuscinetti e fissaggi controllati se il problema è durato nel tempo.
  • Dati prima/dopo e interventi registrati per riconoscere un eventuale ritorno dell’anomalia.

Quando si chiede un intervento o un preventivo, bastano inizialmente modello della pompa, descrizione del rumore, quando compare, tipo di impianto, posizione del serbatoio o del pozzo ed eventuali modifiche recenti. Il tecnico potrà richiedere curva, misure e ispezione. Ordinare una pompa nuova solo perché quella vecchia è rumorosa rischia invece di ripetere il guasto.

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Domande frequenti

Che rumore fa una pompa in cavitazione?

Spesso un crepitio o un rumore simile a ghiaia, accompagnato da vibrazione e prestazioni instabili. Il suono non basta per diagnosticare: aria aspirata, cuscinetti, girante e valvole possono produrre sintomi simili.

La cavitazione può danneggiare la girante?

Sì. Il collasso ripetuto delle bolle vicino alle superfici può erodere girante e corpo e ridurre efficienza e prevalenza. La velocità del danno dipende da condizioni di esercizio, materiale e durata dell’anomalia.

Che differenza c’è tra NPSHa e NPSHr?

NPSHa è la pressione utile netta disponibile all’aspirazione dal sistema, espressa in metri di liquido; NPSHr è il valore richiesto dalla pompa alla portata e velocità considerate. Il disponibile deve superare il richiesto con un margine adeguato, non semplicemente eguagliarlo.

Un valore NPSHa superiore a NPSHr elimina ogni cavitazione?

Non necessariamente. Il criterio NPSHr dichiarato può riferirsi a una caduta di prevalenza del 3%, non all’assenza assoluta di bolle; inoltre servono margine, dati corretti e verifica dell’intero campo di funzionamento.

È corretto chiudere un po’ la valvola in aspirazione?

No come rimedio generale: aumentare le perdite prima della pompa riduce il NPSHa e può peggiorare il problema. Le valvole d’aspirazione vanno usate secondo lo schema e le istruzioni dell’impianto.

Ridurre la portata sulla mandata può aiutare?

In alcune pompe centrifughe, entro il campo ammesso, può ridurre il NPSHr richiesto al nuovo punto di lavoro. Non si deve però scendere sotto la portata minima né trasferire la manovra a pompe o impianti per cui non è prevista: serve la verifica del costruttore.

L’aria nella tubazione è la stessa cosa della cavitazione?

No. L’aria può entrare da un raccordo o essere trascinata da un vortice e causare rumore e perdita di adescamento; la cavitazione da vapore si forma per pressione locale inferiore alla pressione di vapore. I fenomeni possono coesistere.

La cavitazione sparisce montando una pompa più potente?

Non necessariamente: una pompa che chiede più portata può aumentare le perdite di aspirazione e richiedere più NPSH. Prima si verifica l’impianto e si seleziona la pompa tramite curve, punto di lavoro e margine NPSH.

Fonti tecniche