Valutazione elementi primari di flusso quadratici
Per i fluidi newtoniani in generale, inviscidi e incompressibili, è conveniente l'utilizzo pratico di questa robusta e riferibile famiglia di strumenti che si basa sull'equazione di J. B. Bernoulli.
I principali vantaggi del loro impiego sono l'assenza di parti in movimento nel fluido, ampia scelta dei materiali costruttivi in funzione dei rating pressioni-temperature, possibilità, a seconda della tipologia, di progettare basse perdite di carico idraulico in rapporto ad altrettanto basse pressioni differenziali di misura.
Queste ultime erano, fino a pochi anni orsono, difficili da rilevare sotto l'unità del Kg/m2 o mmH20, con le risoluzioni della strumentazione di un tempo e soprattutto di incertezza indeterminata. L'introduzione della strumentazione elettronica smart, programmabile e intelligente, ha migliorato ed esteso affidabilità e ripetibilità.
Gas , Liquidi, Miscele Liquido-Vapore bifase, Vapori Umidi, Saturi, Surriscaldati sono vantaggiosamente misurabili impiegando:
- Tubi Pitot S - Darcy ad inserzione
- Tubi Pitot mediati - Pitobar ad inserzione
- Venturi inverso - Prior in linea
Tubi Pitot S - Darcy
Impiegabile con fluidi sporchi e inquinanti è lo standard di misura per i camini e le condotte di scarico gas combusti con range di misura fino a 30 m/s e temperature fino a 800°C.
Vantaggi: misura diretta della velocità puntiforme, mediante inserzione radiale, regolabile in profondità facilmente, lungo il diametro della tubazione, ortogonalmente alla direzione di flusso.
Svantaggi: la ricerca del posizionamento cinetico ref. UNI 10169-01 e la necessità di determinare, generalmente in laboratorio, il coefficiente di scarico per confronto con campione o mediante tubo Pitot Prandtl, tracciato Nist-Ashrae o con massico termico in tunnel del vento. Valori Cs tipici tra 0,81 e 0,86.
Tubi Pitot mediati - Pitobar
Questa famiglia di primari, per le ottime caratteristiche dinamiche di precisione e stabilità, è superiore ai Pitot S - Darcy. Inseriti lungo tutto il diametro di misura interno del condotto, rilevano la media delle pressioni dinamiche su più punti di presa (equivalenti ad altrettanti Pitot in parallelo).
La combinazione tra sezione tubi utilizzabili, area del condotto, pressione statica e differenziale, gradienti di temperatura e materiale costruttivo utilizzato permettono di raggiungere range di misura fino a 120 m/s, 800°C e 200 bar.
Valori di Reynolds tra 12.000 e 1.000.000 >100.000 sul fondo scala entro il valore di ripetibilità tipico di +/- 0,1% ed un coefficiente di scarico predefinito in laboratorio tipico tra 0,6 e 0,66.
Vantaggi: sensibile miglioramento delle prestazioni di un tubo Pitot S - Darcy, con estensione dei campi di impiego quali velocità, pressioni e temperature superiori
Svantaggi: costo superiore rispetto ai tubi Darcy S e limitata flessibilità applicativa dovuta in parte alla realizzazione "custom" dedicata alla funzione applicativa
Venturi inverso - Prior
Il tubo di misura di questo primario realizza una particolare variante di Venturi utilizzando la superficie esterna di una sezione tronco conica divergente che contrae progressivamente la sezione di passaggio contro la parete esterna circolare della condotta. Questo accorgimento dimezza l'ingombro rispetto alla classica disposizione in serie del tronco convergente-divergente, rispettivamente a monte e a valle della gola. Qui la strozzatura equivale alla minima sezione anulare alla base dello cono. A valle la pressione si abbassa repentinamente mentre il flusso riacquista velocità, generando una scia di vortici dolce e stabile, che non provoca la separazione dei filetti viscosi, come invece accade per i misuratori di portata a vortici, che ne sfruttano l'onda di vibrazione generata.
Nel Prior viene misurata la pressione statica differenziale di gola. Il suo rapporto con la caduta di pressione totale è almeno doppio di quello dei tubi Venturi subsonici MPSO a 15° e 7° a parità di coefficiente di strozzamento (beta).
In questo modo il livello del segnale di misura è amplificato e meglio leggibile, mentre le perdite di carico totali, come cadute di pressione accidentali, sono pressochè paragonabili tra Venturi e Prior.
Vantaggi: migliore efficienza di prestazioni con più tipologie di fluidi
Svantaggi: necessità di progetto in funzione dell'applicazione. Installazione dedicata su tubazione o condotta determinata
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