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Pompetravaini Spa

La tensione di vapore – l’anello di liquido delle pompe per il vuoto

Ing. Gianluca Belletti (Sales Technical Support)


News

03 Marzo 2021

Ricordiamo che nelle nostre pompe del vuoto l’anello liquido è comunemente costituito da acqua alla temperatura di 15°C. Ciò si verifica perché l’acqua a tale temperatura presenta una tensione di vapore sufficientemente bassa da consentire alla pompa del vuoto di raggiungere la sua minima pressione in aspirazione: 33 mbar. L’acqua, naturalmente, può essere impiegata a temperature superiori, ma l’aumento della sua tensione di vapore si traduce in una perdita della portata aspirata dalla pompa ed in un aumento della pressione minima ammissibile in aspirazione. Nel caso di una pompa del vuoto a doppio stadio, per esempio, possiamo osservare, nel primo grafico sulla destra, come, al crescere della temperatura dell’anello liquido, la portata aspirata decresca per differenti gradi di vuoto.

È importante capire quali prestazioni aspettarsi se usiamo come anello di liquido un fluido diverso dall’acqua, avente magari, a pari temperatura, una tensione di vapore superiore. Questo può capitare, ad esempio, nel caso aspiriamo dell’aria al cui interno vi sono dei vapori che non vogliamo si miscelino in acqua, la quale dovrebbe poi probabilmente subire un processo di smaltimento; questo problema è risolvibile, ovviamente, solo se l’anello è costituito dalla stessa sostanza presente allo stato gassoso nel flusso d’aria aspirato. Esemplificativi sono i casi dell’etanolo e dell’acetone, che hanno una tensione di vapore a 20°C di, rispettivamente, 58 mbar e 245 mbar.

Le prestazioni della pompa del vuoto si stimano confrontando le pressioni di vapore; a 20°C l’etanolo è quindi equivalente all’acqua a circa 35°C, mentre l’acetone all’acqua a circa 65°C. Se ne deduce che etanolo e acetone a temperatura ambiente sono difficilmente utilizzabili, in quanto le prestazioni della pompa ne risentono troppo. È possibile invece sfruttare l’etanolo se lo si impiega a temperature più basse; ad esempio, intorno a 1°C la tensione di vapore di circa 17 mbar lo rende paragonabile all’acqua a 15°C. Applicando lo stesso ragionamento, è ideale sfruttare l’acetone a -28 °C, anche se temperature così basse, nella pratica, sono difficilmente gestibili. In quest’ultimo caso si può pensare ad un compromesso fra ciò che tecnicamente è gestibile e la perdita tollerabile in aspirazione. Il rischio di avere perdite consistenti in aspirazione e di raggiungere la minima pressione ammissibile è quello di incorrere nella cavitazione, proprio come avviene nelle pompe centrifughe. L’eccessiva depressione alla quale il liquido dell’anello è sottoposto può comportare un brusco passaggio dallo stato liquido a quello gassoso. Le bolle di vapore che si generano impattano le superfici della girante e delle piastre, implodendo con incredibile potenza e danneggiando il metallo in maniera simile ad un processo di erosione.

La cavitazione può permanere durante il funzionamento della pompa per il vuoto ma la conseguenza è quella di una forte riduzione delle prestazioni e, ovviamente, di una rapida diminuzione dell’aspettativa di vita della macchina.