Il vapore è un fluido termovettoremolto versatile, efficiente e facile da controllare in pressione e temperatura. È intrinsecamente sicuro, sempre disponibile ea basso costo. Per queste ragioni viene utilizzato in una vasta gamma di applicazioni e processiindustriali. I cosiddetti colpi d’ariete -di cui vi diamo qui una breve descrizione – se non opportunamente controllati,possono causare seri danni alle apparecchiature e gravi lesioni al personale.

Quasi due terzi dei guasti dei componenti di un impianto a vapore possono essere attribuiti agli effetti dannosi dei colpi d’ariete. Evitare che si verifichino è, quindi, fondamentale e per farlo è necessario capire perché si creano e come si possono prevenire.

Il fenomeno del colpo d’ariete consiste in questo:

Quando il vapore esce dalla caldaia e fluisce nelle linee della rete di distribuzione comincia a condensare a causa delle inevitabili dissipazioni di calore lungo le stesse. Sulle pareti interne delle tubazioni si formano così delle goccioline d’acqua che vengono trascinate dal flusso di vapore e si raccolgono per gravità sul fondo delle tubazioni formando una pellicola d’acqua uniforme. Questa pellicola d’acqua gradualmente cresce e diventa consistente fino a formare un ammasso d’acqua compatto e incomprimibile, generalmente conosciuto come ‘tappo d’acqua’ o ‘tappo di condensa’

È un’autentica minaccia per gli impianti perché, trascinato dal flusso di vapore, il tappo d’acqua può raggiungere velocità molto elevate, anche superiori a 25-30 m/s e scagliarsi violentemente contro il primo ostacolo che incontra a valle, una curva, un raccordo a T, una valvola o un qualsiasi altro componente installato in linea. Quasi tutta l’energia cinetica del tappo d’acqua viene trasformata in energia di pressione e rilasciata pressoché istantaneamente nel momento della collisione ed è proprio quest’onda di sovrapressione che, accompagnata da elevata rumorosità e/o vibrazioni, è nota col nome di ‘colpo d’ariete’ ed è una delle cause principali di possibili rotture o danni seri a tubazioni e componenti. 

 Le cause più comuni di un colpo d’ariete possono essere:

• drenaggi inesistenti, sbagliati o inadeguati – Occorre saper scegliere il punto d’installazione e il tipo di scaricatore/i di condensa da utilizzare per il drenaggio.

• avvallamenti delle tubazioni per inadeguatezza dei supporti o per cedimento dei punti di ancoraggio.

• installazione errata di un filtro – I filtri devono essere sempre montati con il cestello di filtraggio disposto lateralmente su un piano orizzontale.

• uso non corretto di una riduzione concentrica o coassiale – È sempre meglio impiegare riduttori eccentrici piuttosto che concentrici, perché una riduzione concentrica rappresenta un ostacolo frontale al flusso e sulla sua parte inferiore va a raccogliersi la condensa mentre in una riduzione eccentrica la condensa fluisce regolarmente proseguendo senza ostacoli il suo cammino verso il punto di scarico.

• funzionamenti scorretti – All’avviamento, quando le tubazioni sono ancora fredde, le valvole d’intercettazione non devono mai essere aperte troppo velocemente. In esercizio, la velocità di transito del vapore nella tubazione non deve essere eccessivamente elevata: è opportuno assicurarsi che la tubazione sia di diametro tale, almeno nella parte in pendenza, da limitare la velocità del vapore a non più di 15 m/s.

Il colpo d’ariete è in grado di danneggiare, spesso anche gravemente le tubazioni e le apparecchiature ad esse connesse. Nei casi più gravi, un raccordo od un’apparecchiatura montata su una tubazione può rompersi anche con effetto deflagrante e, se la conseguenza di questa rottura è la perdita di vapore vivo, si può anche creare una situazione di grande pericolo. 

È quindi importante saper individuare e prevenire se e dove il colpo d’ariete si può verificare, in modo da ridurre al minimo il rischio che si verifichi. 

Ecco alcuni accorgimenti utili per progettare un layout d’installazione delle tubazioni in modo corretto:

• installare le tubazioni del vapore con una pendenza graduale adeguata (non inferiore a 1:100 ovvero 1 m ogni 100 m di tubazione) nella direzione del flusso e creando dei punti di drenaggio con opportuni scaricatori di condensa distanziati ad intervalli regolari nei punti più bassi, per facilitare il trascinamento della condensa verso i punti di scarico.

• dimensionare le tubazioni in salita e allorquando non è possibile installarle con la pendenza 1:100 nella direzione del flusso di vapore in modo da limitare la velocità del vapore a non più di 15 m/s e avere pendenze non inferiori a 1:40 con punti di drenaggio a distanze di 30-50 metri, in modo da evitare che la condensa in contropendenza sia indotta a tornare indietro a valle.

• installare nella parte inferiore delle tubazioni del vapore delle tasche di drenaggio consistenti in raccordi a T di opportune dimensioni con fondo flangiato o chiuso con un fondello provvisto di tappo di spurgo per la manutenzione, in modo da garantire un’efficace scarico della condensa.

• installare le tubazioni di derivazione nella parte superiore delle linee di distribuzione principali in modo da evitare possibili punti di raccolta della condensa sul fondo della tubazioni e posizionarvi una valvola d’intercettazione il più vicino possibile al punto di prelievo del vapore in modo da ridurre al minimo i trascinamenti di condensa nella derivazione.

E ancora:

• aprire le valvole d’intercettazione sempre lentamente, soprattutto in fase di avviamento impianto, per consentire all’eventuale condensa rimasta nel sistema di fluire pian piano negli scaricatori di condensa, prima che venga raccolta e trascinata dal vapore in transito ad alta velocità.

• installare opportune valvole di ritegno a valle di tutti gli scaricatori di condensa, per impedire alla condensa di tornare indietro nella linea vapore allo spegnimento dell’impianto.

A prescindere dal layout d’installazione delle tubazioni, i primi sintomi di un colpo d’ariete in un impianto a vapore sono spesso attribuiti al malfunzionamento degli scaricatori di condensa e, quindi è altrettanto importante saper scegliere correttamente gli scaricatori da utilizzare e fare in modo che essi funzionino correttamente. 

In passato, sulle linee vapore venivano montati scaricatori di condensa a galleggiante o termostatici ma non erano certo le scelte migliori in quanto spesso e volentieri questi scaricatori erano soggetti a gravi danni al galleggiante e al soffietto proprio a causa del colpo d’ariete che normalmente si verificava. Oggi, nuovi materiali e soluzioni costruttive più avanzate consentono di produrre scaricatori di condensa estremamente robusti e con lunga vita lavorativa e il colpo d’ariete non rappresenta più un problema. Occorre, tuttavia, tener presente che se anche lo scaricatore è quello giusto e funziona correttamente non potrà mai avere elevate efficienza e durata se utilizzato in linee di distribuzione non progettate e/o installate correttamente.

Gli scaricatori a galleggiante sono diventati la prima scelta per gli scarichi automatici dei separatori ad es. installati all’uscita delle caldaie o in linea sulle tubazioni di distribuzione vapore, perché consentono di raggiungere prontamente portate di scarico elevate e sono in grado di rispondere rapidamente alle variazioni di carico repentine. Gli scaricatori a pressione bilanciata, dotati di speciali capsule termostatiche in acciaio inox e con grande capacità di scarico rispetto alla loro dimensione, sono invece l’ideale per scaricare la condensa dalle tubazioni di ritorno completamente allagate.

Anche gli scaricatori termodinamici e a secchiello rovesciato offrono una buona resistenza al colpo d’ariete e vengono impiegati per il drenaggio delle linee vapore principali, in particolare i primi all’esterno laddove esiste la possibilità di danni derivanti dal gelo e i secondi, a causa della loro robusta costruzione, per lunghe tubazioni di grande diametro e in servizio continuo. 


Se desiderate minimizzare il rischio di colpi d’ariete sui vostri impianti e/o volete saperne di più, non esitate a contattare Spirax Sarco e riceverete quanto prima la consulenza dei nostri esperti.

Se vi siete persi i nostri articoli di approfondimento dedicati agli scaricatori di condensa, vi invitiamo a consultarli a questo link.


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