Blocco dell’aria
Un blocco dell’aria è una restrizione o un arresto completo del flusso di liquido causato dal vapore intrappolato in un punto alto di un sistema di tubature piene di liquido. Il gas, essendo meno denso del liquido, sale verso qualsiasi punto alto. Questo fenomeno è conosciuto come vapor lock, o air lock.
Il lavaggio del sistema con un flusso o una pressione elevata può aiutare a spostare il gas dal punto più alto. Inoltre, si può installare un rubinetto (o una valvola di sfogo automatica) per far uscire il gas.
I problemi di air lock si verificano spesso quando si cerca di rimettere in funzione un sistema dopo che è stato deliberatamente (per la manutenzione) o accidentalmente svuotato. Per esempio, un sistema di riscaldamento centrale che usa una pompa di circolazione per pompare l’acqua nei radiatori. Quando si riempie un tale sistema, l’aria è intrappolata nei radiatori. Quest’aria deve essere scaricata usando le valvole a vite incorporate nei radiatori. A seconda della disposizione dei tubi – se ci sono delle “U” rovesciate nel circuito – sarà necessario sfiatare il punto o i punti più alti. In caso contrario, il blocco dell’aria può causare un flusso a cascata in cui la perdita di testa idraulica è uguale all’altezza del blocco dell’aria; se la linea di grado idraulico scende sotto l’uscita del tubo, il flusso attraverso quella parte del circuito si fermerebbe completamente. Si noti che le pompe di circolazione di solito non generano abbastanza pressione per superare le sacche d’aria.
Fig 1 mostra un serbatoio che alimenta un sistema di distribuzione a gravità – per acqua potabile o irrigazione. Se il terreno in cui il tubo è posato ha punti alti – come Hi1, 2 ecc. e punti bassi tra loro come Lo1, 2 ecc., allora se il tubo è riempito dall’alto, ed era vuoto, il tubo si riempie bene fino a Hi1. Se la velocità del flusso d’acqua è inferiore alla velocità di salita delle bolle d’aria, allora l’acqua scende fino al punto basso Lo2 e intrappola l’aria rimanente tra Hi1 e Lo2. Come più acqua scorre verso il basso, la gamba ascendente Lo2 verso Hi2 si riempie. Questo esercita una pressione sull’aria intrappolata pari a H2 m d’acqua (WG = manometro dell’acqua) o H1, se è minore. Se H2 è maggiore di H1, allora si ha un blocco d’aria completo, e il livello dell’acqua nel tratto da Lo2 a Hi2 si ferma a H1 e non può scorrere altra acqua. Se H1 è maggiore di H2, allora un po’ d’acqua può scorrere, ma la testa idraulica completa del tubo H3 non sarà raggiunta e quindi il flusso è molto meno del previsto. Se ci sono ulteriori ondulazioni, allora gli effetti di contropressione si sommano. Ovviamente lunghe tubazioni su terreni abbastanza piani, ma ondulati, sono destinate ad avere molti punti alti e bassi. Per evitare il blocco dell’aria o del gas, vengono montati degli sfiati automatici che lasciano uscire l’aria o il gas quando superano una certa pressione. Possono anche essere progettati per far entrare l’aria sotto vuoto. Ci sono molte altre considerazioni per la progettazione di sistemi di tubature d’acqua, per esempio
Il fenomeno del blocco dell’aria può essere usato in molti modi utili. Il diagramma adiacente mostra una trappola a ‘S’. Questa ha le proprietà a) che il liquido può fluire dall’alto (1) al basso (4) senza ostacoli e b) che il gas non può fluire attraverso la trappola a meno che non abbia abbastanza pressione extra per superare la testa del liquido della trappola. Questo è di solito circa 75-100 mm di acqua e impedisce che l’aria maleodorante torni indietro dai sistemi di drenaggio dell’acqua attraverso le connessioni ai gabinetti, ai lavandini e così via. Le trappole a ‘S’ funzionano bene a meno che l’acqua di drenaggio non contenga sabbia – che poi si raccoglie nella parte a ‘U’ della ‘S’.