Calcolo NPSH · NPSH disponibile e cavitazione
Calcola l'NPSH disponibile all'ingresso della pompa da temperatura dell'acqua, pressione atmosferica (altitudine), pressione del serbatoio, livello e perdita in aspirazione. Con l'NPSHr del produttore si vedono margine e rischio di cavitazione.
NPSH e cavitazione
Quando la pressione all'ingresso della pompa scende sotto la tensione di vapore alla temperatura dell'acqua, si formano bolle che implodono, erodono la girante e causano rumore, vibrazioni e calo di prevalenza. È la cavitazione.
L'NPSH disponibile (NPSHa) indica di quanto la pressione d'ingresso resta sopra la tensione di vapore, in altezza (m). Dipende dall'impianto: pressione sul pelo libero, livello, perdita in aspirazione e temperatura. NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs.
L'NPSH richiesto (NPSHr) è ciò che serve alla pompa per funzionare senza un calo di prestazioni definito; il produttore lo ricava da prove. L'NPSHa deve restare ben sopra l'NPSHr.
Tensione di vapore e altezza massima teorica di aspirazione per temperatura
Tensione di vapore e densità del liquido saturo da IAPWS-IF97. L'ultima colonna è il limite teorico (Patm − Pv)/(ρ g) con serbatoio aperto (101,325 kPa), perdita in aspirazione nulla e NPSHr nullo; l'altezza di aspirazione reale deve restare sotto questo valore meno perdita e NPSHr.
| Temperatura °C | Tensione di vapore kPa | Densità kg/m³ | Altezza di vapore m | Aspirazione max m |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 1,228 | 999,7 | 0,13 | 10,21 |
| 20 | 2,339 | 998,2 | 0,24 | 10,11 |
| 30 | 4,247 | 995,6 | 0,43 | 9,94 |
| 40 | 7,384 | 992,2 | 0,76 | 9,65 |
| 50 | 12,351 | 988,0 | 1,27 | 9,18 |
| 60 | 19,946 | 983,2 | 2,07 | 8,44 |
| 70 | 31,201 | 977,7 | 3,25 | 7,31 |
| 80 | 47,415 | 971,8 | 4,98 | 5,66 |
| 90 | 70,182 | 965,3 | 7,41 | 3,29 |
| 100 | 101,418 | 958,4 | 10,79 | −0,01 |
Vicino a 100 °C il limite scende a zero o meno: l'aspirazione è impossibile e l'acqua deve stare sopra la pompa (sotto battente). In quota la minore pressione atmosferica riduce il limite a pari temperatura.
Domande frequenti
Che differenza c'è tra NPSHa e NPSHr?
L'NPSHa (disponibile) è ciò che l'impianto offre all'ingresso pompa, calcolato da pressione sul pelo libero, livello, perdita in aspirazione e temperatura. L'NPSHr (richiesto) è ciò che la pompa chiede; il produttore lo ricava da prove, lo riporta sulla curva e cresce con la portata. L'NPSHa deve superare l'NPSHr in tutto il campo di funzionamento.
Perché una pompa non riesce ad aspirare acqua calda?
Con l'aumento della temperatura la tensione di vapore cresce in fretta e la sua altezza si avvicina a quella atmosferica. Da un serbatoio aperto l'acqua a 20 °C si può in teoria aspirare per circa 10 m, a 80 °C solo circa 5,7 m, a 100 °C per nulla. Vanno poi tolti perdita in aspirazione e NPSHr, quindi l'acqua calda di solito si alimenta sotto battente, con il livello sopra la pompa.
Quanto margine di NPSH serve?
Una sola cosa è certa: un margine pari o inferiore a 0 significa rischio di cavitazione. Il margine necessario dipende da tipo di pompa, velocità specifica di aspirazione, campo di funzionamento e liquido, quindi non esiste un numero unico. Consultare i dati del produttore e le indicazioni sul rapporto di margine NPSH di ANSI/HI 9.6.1. I diffusi 0,5-1 m o più sono solo una regola pratica.
Equazioni e fonti
Equazioni del calcolatore e della tabella. Le pressioni in kPa si moltiplicano per 1000 per avere Pa.
| Voce | Equazione | Note · base |
|---|---|---|
| NPSH disponibile | NPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfs | Ps pressione assoluta sul pelo libero, Pv tensione di vapore, zs livello (+ battente, − aspirazione), hfs perdita in aspirazione |
| Pressione sul pelo libero | Ps = Patm + Pg | Patm pressione atmosferica, Pg pressione relativa (0 se aperto, negativa in depressione) |
| Altitudine → pressione | Patm = 101,325 (1 − 2,25577 × 10⁻⁵ z)^5,2559 | z altitudine in m, risultato in kPa. ASHRAE Fundamentals 2017, cap. 1, eq. 3 (come il motore di calcolo) |
| Tensione di vapore, densità | Pv = psat(t), ρ = 1 / vf(t) | IAPWS-IF97 regione 4 pressione di saturazione, regione 1 volume del liquido saturo. Come la tabella del vapore |
| Margine e rapporto | ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr | Un margine pari o inferiore a 0 indica rischio di cavitazione. Il margine necessario si verifica con il produttore e ANSI/HI 9.6.1 |
Fonti
- IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97): pressione di saturazione e volume del liquido saturo
- ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (valori da verificare nella norma)
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017, cap. 1 Psychrometrics, eq. 3 (altitudine in pressione, motore di calcolo)
Ultimo aggiornamento: 2026-11-09.