Macchinari idraulici: le casse d’aria

Nelle pompe idrauliche a stantuffo, la cassa d’aria serve solitamente a regolarizzare il moto dell’acqua nei condotti. In effetti, in questo tipo di macchinari, l’acqua tende a muoversi con una velocità uguale o proporzionale a quella dello stantuffo stesso; visto che il moto di quest’ultimo è piuttosto vario, ne risulta che l’acqua può essere soggetta a delle improvvise accelerazioni e a forze di inerzia che possono creare delle sovrapressioni o delle depressioni eccessive, con l’eventuale interruzione della vena fluida e il suo successivo ricongiungimento con tanto di urto (si parla in questi casi del cosiddetto “colpo d’ariete”). Per evitare, o almeno attenuare questi pericolosi effetti dell’inerzia delle masse liquide si ricorre alle casse d’aria, le quali sono appunto dei serbatoi, in parte pieni di aria, disposti prima della valvola di ingresso e dopo quella di uscita della pompa idraulica vera e propria.

Nel caso in cui la pompa è più alta rispetto al livello a cui attinge, allora la cassa di ingresso si trova in depressione, mentre l’altra è sempre a una pressione maggiore di quella atmosferica. A ogni singolo colpo di stantuffo, poi, l’aria che è contenuta nella cassa di uscita si comprime e si dilata accogliendo in via temporanea il volume di liquido che non può passare attraverso il tubo di mandata e che viene restituito nella fase immediatamente successiva. In maniera analoga, avviene anche per la cassa di entrata alla pompa.

Nonostante la presenza dell’elemento ammortizzatore, costituito dall’aria che è contenuta nella cassa in questione, è necessario prendere provvedimenti affinché la frequenza propria di oscillazione della colonna liquida non coincida con la frequenza dei colpi di stantuffo, altrimenti si potrebbero verificare dei fenomeni di risonanza e di urto. Le casse d’aria si trovano applicate, infine, anche alle pompe centrifughe di sollevamento, evitando pericolose oscillazioni simili a quelle del colpo d’ariete, a causa di una certa mancanza di energia.