30.10.2026
Determinazione del livello minimo di aspirazione e protezione delle pompe di trasferimento dei serbatoi di stoccaggio fuori terra

La definizione del livello minimo operativo di un serbatoio di stoccaggio fuori terra costituisce un parametro fondamentale per il corretto funzionamento del sistema di trasferimento dei liquidi: infatti, la presenza di un volume residuo significativo all’interno del serbatoio non garantisce necessariamente che il prodotto possa essere ancora aspirato in condizioni adeguate. Con la progressiva diminuzione del livello, infatti, si riduce la pressione disponibile all’ingresso della pompa, mentre possono verificarsi fenomeni di cavitazione, formazione di vortici superficiali con trascinamento di gas e aspirazione di acqua o sedimenti accumulati sul fondo. La determinazione del livello minimo deve quindi considerare congiuntamente la configurazione del bocchello di uscita, le caratteristiche fisiche del liquido, la geometria della tubazione di aspirazione, le prestazioni della pompa e i dispositivi di controllo. Nel caso dei serbatoi collegati a pompe rotodinamiche esterne, la progettazione richiede la conoscenza della densità, della viscosità e della tensione di vapore del prodotto alla massima temperatura operativa prevista, oltre alle portate di trasferimento normali e massime. Occorre inoltre verificare l’eventuale funzionamento contemporaneo di più pompe e le condizioni di pressione nello spazio sovrastante il liquido, considerando la presenza di tetti galleggianti, sistemi di inertizzazione con azoto o valvole di respirazione pressione-vuoto.

La posizione del punto di prelievo influenza direttamente sia il volume effettivamente utilizzabile sia la qualità del prodotto trasferito, in quanto un bocchello collocato a una quota inferiore permette di recuperare una maggiore quantità di liquido, ma aumenta la possibilità di aspirare acqua di fondo o particelle sedimentate. Una presa rialzata limita questo rischio, lasciando tuttavia un volume residuo maggiore all’interno del serbatoio. Nella definizione geometrica devono essere utilizzate quote di riferimento comuni per il fondo del serbatoio, l’apertura di aspirazione, lo zero dello strumento di livello, la pompa e gli eventuali punti elevati della tubazione; devono inoltre essere valutati gli effetti delle correnti generate dalle linee di alimentazione e ricircolo, che possono alterare le condizioni di ingresso del liquido anche quando il livello misurato rimane stabile. La scelta della quota di aspirazione deve pertanto rappresentare un compromesso tra recupero del prodotto, protezione delle apparecchiature e contenimento del rischio di contaminazione, senza sostituire le necessarie operazioni di campionamento, controllo e manutenzione del serbatoio.

Un parametro determinante è il Net Positive Suction Head, o NPSH, che esprime le condizioni di pressione disponibili all’aspirazione rispetto alla tensione di vapore del liquido. il valore NPSH disponibile, indicato come NPSHA, dipende dalle caratteristiche effettive dell’impianto, mentre il valore NPSH richiesto, NPSHR, è fornito dal costruttore della pompa in relazione alle condizioni di funzionamento e al criterio di prova adottato. Per un serbatoio di grandi dimensioni con liquido sostanzialmente in quiete e una pompa centrifuga in regime stazionario, il calcolo preliminare considera la differenza tra pressione assoluta sulla superficie del liquido e tensione di vapore, il dislivello rispetto alla quota di riferimento della pompa e le perdite di carico lungo il percorso di aspirazione. Un esempio applicativo considera un liquido con densità di 1.000 kg/m³, tensione di vapore di 80 kPa assoluti, pressione superficiale di 101,3 kPa assoluti, dislivello positivo di 1,2 metri e perdite di carico pari a un metro di liquido: in queste condizioni, l’NPSHA risulta di circa 2,37 metri; se la pompa richiede un NPSHR di 2 metri, il margine disponibile è soltanto di 0,37 metri, un valore la cui adeguatezza deve essere verificata in funzione delle caratteristiche dell’apparecchiatura e dell’affidabilità richiesta. L’aumento della temperatura, la riduzione del livello del liquido o l’incremento delle perdite di carico possono ulteriormente diminuire questo margine, ma anche il valore NPSH3, comunemente utilizzato nelle prove delle pompe, non garantisce da solo l’assenza completa di cavitazione.

Il rispetto dei requisiti NPSH non esclude la possibilità di formazione di vortici in corrispondenza della presa di aspirazione, per il qual motivo è, quindi, necessario verificare separatamente il battente minimo di liquido sopra l’ingresso, tenendo conto della portata massima, della geometria del bocchello, della distanza dalle pareti e delle condizioni di moto all’interno del serbatoio. I vortici superficiali possono trascinare aria o altri gas nella tubazione, mentre quelli sommersi possono perturbare il flusso e provocare fenomeni locali di cavitazione. L’installazione di dispositivi antivortice, piastre o deflettori può migliorare il comportamento idraulico, purché tali componenti siano dimensionati sulla configurazione effettiva, poiché soluzioni non correttamente progettate rischiano infatti di creare nuove ostruzioni, favorire l’accumulo di sedimenti o ostacolare la manutenzione. Anche la linea di aspirazione deve essere valutata nel suo complesso, considerando curve, riduzioni, valvole, filtri, collettori comuni e possibili punti di ristagno dell’aria: particolare attenzione richiedono i filtri di aspirazione, poiché l’aumento delle perdite di carico dovuto al progressivo intasamento può compromettere le prestazioni della pompa. La misura della pressione in aspirazione e della pressione differenziale attraverso i filtri consente di individuare eventuali restrizioni, mentre l’esame congiunto di vibrazioni, rumorosità, oscillazioni della portata e perdita di adescamento permette di distinguere problemi idraulici, ingresso di gas e anomalie meccaniche. Le tubazioni che operano in depressione possono inoltre aspirare aria attraverso giunzioni non perfettamente ermetiche senza manifestare perdite visibili di liquido.

La determinazione del livello minimo deve essere tradotta in soglie operative e sistemi automatici di protezione: il limite di esercizio viene definito confrontando i livelli necessari a garantire il margine NPSH, la sommergenza della presa, la qualità del prodotto e gli eventuali requisiti specifici delle apparecchiature, adottando il valore più elevato tra quelli applicabili. Tale quota deve essere correlata al riferimento dello strumento di misura e alla tabella di capacità del serbatoio, considerando precisione della strumentazione, taratura, oscillazioni del liquido e tempi di risposta del sistema. Un allarme di basso livello deve consentire un intervento tempestivo, mentre una soglia di bassissimo livello può determinare l’arresto automatico della pompa o altre azioni protettive, quando richieste dalla valutazione dei rischi. La logica di controllo deve stabilire anche le condizioni di avviamento delle pompe di riserva, le modalità di riavvio dopo un arresto e il comportamento dell’impianto in caso di guasto dello strumento di livello o perdita delle comunicazioni. Questi dispositivi rappresentano una protezione aggiuntiva e non possono compensare errori nella progettazione dell’aspirazione.

Prima della messa in servizio è necessario verificare la corrispondenza tra la configurazione effettivamente installata e i disegni approvati, controllando quote dei bocchelli, tubazioni, supporti, filtri e pompe: devono essere esaminati il funzionamento dei sistemi di sfiato o inertizzazione, la pulizia delle linee, l’eventuale presenza di filtri provvisori e l’efficacia delle logiche di allarme, arresto e riavvio. Le prove funzionali devono comprendere la registrazione delle portate, delle pressioni di aspirazione, delle temperature del prodotto, dei livelli nel serbatoio e delle perdite di carico dei filtri in condizioni operative rappresentative. La documentazione finale deve riportare i calcoli idraulici, le curve caratteristiche delle pompe, le soglie impostate, le procedure di intervento e il volume residuo non utilizzabile. Qualsiasi successiva modifica al bocchello di aspirazione, alla pompa, al prodotto stoccato, alla portata o alla strumentazione di livello richiede una nuova verifica delle condizioni operative.