Vuoi scoprire come calcolare la prevalenza di un ventilatore? Ecco allora 2 risposte, (più 1 foglio di calcolo gratuito) grazie alle quali potrai essere certo di avere tutta l’aria che serve al tuo impianto, anche se NON sei un esperto di ventilazione.

di | gennaio 18, 2017

Se stai impazzendo su internet alla ricerca di una risposta su come calcolare la prevalenza di un ventilatore, allora in questo articolo troverai non una, bensì 2 risposte alla tua domanda.

Esistono infatti 2 modi diversi di interpretare questo quesito, ognuno con un punto di vista differente.

  1. Potresti infatti essere interessato a scoprire come calcolare la prevalenza di un ventilatore perché devi usarla per scegliere la giusta ventola da un catalogo, partendo dai dati di funzionamento del tuo impianto.
  2. Se invece hai un ventilatore installato nel tuo impianto, ma hai perso le carte con tutti i dati di progetto, allora la risposta che dovrei darti è su come puoi misurare quella prevalenza.

Così ho deciso di tagliare la testa al toro ed risolverti entrambi i dubbi in questo articolo.

NOTA: Se invece quello che intendi per calcolare la prevalenza di un ventilatore è in realtà conoscere la resistenza che il tuo impianto offre al passaggio dell’aria, allora ti consiglio la lettura di questo mio articolo sul calcolo delle perdite di carico nelle tubazioni.

Se vuoi approfondire leggi “cos’è la prevalenza di un ventilatore“.

Voglio essere sicuro di darti una risposta esaustiva, qualsiasi sia il bisogno che ti ha spinto a domandarti come calcolare la prevalenza di un ventilatore.

Come sempre cercherò di parlare nel modo più semplice possibile – e per questo molti miei colleghi mi bacchetteranno per il linguaggio da “profano” che uso – con l’obiettivo di far chiarezza su concetti troppo spesso resi fumosi da chi NON vuole che tu conosca le basi della ventilazione. (così da poterti dire tutto quello che gli fa più comodo)

Se ovviamente ti resta qualche dubbio – o non sono stato abbastanza chiaro su alcuni punti – lascia pure un commento in fondo all’articolo. Mi aiuterai così a chiarire per bene quello che sto per dirti.

Partiamo subito con il primo dei due casi.

Come calcolare la prevalenza di un ventilatore quando sei costretto a convertire i dati di funzionamento del tuo impianto nelle condizioni standard di un catalogo, SENZA rischiare di fare errori grossolani e sprecare soldi nell’acquisto di una macchina inutilizzabile

Ti ritrovi in questa situazione quando – in qualche modo – sei riuscito a scoprire le prestazioni che il ventilatore deve fornirti, ma per tua sfortuna le condizioni di temperatura e densità sono diverse da quelle alle quali fanno riferimento le curve sul catalogo. (cioè nel 99,9% dei casi)

Vuoi un esempio che ti aiuti a comprendere meglio?

Ti accontento subito.

Ti posso raccontare un caso che conosco molto bene.

Si tratta infatti di una delle mie prime esperienze nel mondo dei ventilatori, quando – ancora fresco di laurea – iniziavo a lavorare in azienda.

Facciamo un salto indietro nel tempo, a più di 11 anni fa.

Era un pomeriggio di ottobre. Lavoravo in azienda da ormai quattro giorni, quindi l’ingegnere che mi era stato affidato come mentore – stufo di vedermi ronzare intorno a lui come una mosca – mi da in mano un fax appena ricevuto.

Giovanotto, prova a fare la selezione di questo ventilatore da solo e poi torna a farmi vedere cosa hai combinato

Io e il mio mentore che mi ha insegnato come calcolare la prevalenza di un ventilatore

Entusiasta di avere finalmente un compito più serio del fotocopiare documenti vari – si, anche se ero il figlio del “capo” non sono stato dispensato dai classici lavori da nuovo arrivato – mi lancio subito, a testa bassa, nella ricerca della migliore ventola, capace di dare le prestazioni richieste dal cliente nel fax.

Il cliente mi chiede una portata di 35.000 m³/h ed una pressione di 30 mm c.a. Prendo in mano le curve caratteristiche dei ventilatori di nostra produzione e cerco la prima girante in grado di darmi quei valori di portata e pressione.

La temperatura di esercizio di 350°C non è un problema per i ventilatori che costruiamo noi.

Penso tra me e me:

Fantastico, in meno di 10 minuti ho trovato la macchina giusta per il mio cliente

Corro dal mio mentore per mostrare quanto sono stato bravo. Arrivo, gli mostro i miei calcoli e la macchina scelta. Sono pronto ad essere ricoperto di complimenti per la mia perspicacia e velocità di apprendimento.

Giovanotto, siediti qua con me che ti devo spiegare un paio di cose, così magari la prossima volta non ricaschi nell’errore madornale che hai appena commesso.

Infranti i miei sogni di gloria e di fama come lo studente provetto della ventilazione, mi metto seduto – un po’ imbronciato – per cercare di capire cosa avevo sbagliato.

Ti evito la lezione di circa 3 ore ricevuta – il mio mentore adorava insegnare, ed io sinceramente adoravo immergermi nella sua passione – e salto immediatamente all’errore principale che avevo commesso.

Hai selezionato bene la miglior ventola dalle curve dei nostri modelli. Peccato che ti sei dimenticato di calcolare la densità del fluido nelle condizioni di lavoro e quindi di convertire la pressione al valore giusto per usarla nei grafici

La densità, questa odiosa sconosciuta.

È responsabile della maggior parte dei casi in cui molti utilizzatori sbagliano a considerare la prevalenza del ventilatore.

Questa grandezza – che si misura in kg/m³ – esprime quanto è “pesante” un metro cubo di aria. (o di un gas qualsiasi)

Sicuramente saprai che l’aria calda tende a salire più in alto rispetto all’aria fredda. Te ne puoi accorgere ad esempio guardando il fumo che si solleva da una qualsiasi fiamma.

Questo perché un gas diventa più “leggero” all’aumentare della temperatura e – a parità delle altre condizioni ambientali – tende a galleggiare rispetto ad uno strato più freddo.

Dalla legge di stato dei gas perfetti (eh lo so che sembra che voglio fare l’ingegnere a tutti i costi, ma questa proprio non posso chiamarla in altro modo) si ricava che la prevalenza del ventilatore diminuisce al diminuire della densità.

Purtroppo però, per trovare uno standard di riferimento comune a tutti, le curve caratteristiche dei ventilatori sono quasi sempre riferite alla densità dell’aria standard, pari a 1,225 kg/m³. (è in pratica aria senza umidità, alla temperatura di 15°C, ad un’altitudine pari al livello del mare e pressione barometrica di 101325 Pa)

Se quindi il ventilatore che devi acquistare deve lavorare in condizioni diverse – come succede nel 99,9999% dei casi – allora devi prima convertire la prevalenza che ti serve a te nelle condizioni standard dell’aria, e soltanto dopo puoi scegliere la ventola sui grafici.

Non ti riporto in questo articolo tutte le formule che legano la pressione, la temperatura e la potenza di un ventilatore alla densità del fluido.

Ho infatti scritto una guida completa, dove trovi spiegato – nei minimi dettagli – come tenere in considerazione l’effetto della densità sulla scelta del ventilatore, per essere certo di ottenere le corrette prestazioni di portata e pressione che servono al tuo impianto.

Ma io non ho tempo adesso di leggermi tutta la guida e di mettermi a smanettare con formule matematiche.
Ok, posso capire che hai fretta.

Allora ti farà piacere sapere che ho preparato un semplice foglio di calcolo, grazie al quale potrai convertire in modo automatico – SENZA doverti preoccupare di strane formule – la pressione e la portata del tuo impianto, in valori utilizzabili nelle curve del catalogo che il tuo fornitore ti ha rifilato.

come calcolare la prevalenza di un ventilatore con Excel

Quindi, se stavi cercando su Google “come calcolare la prevalenza di un ventilatore” perché sei costretto – per poter usare il catalogo che un fornitore di macchine standard – a convertire i valori di pressione di cui hai bisogno in quelli necessari ad usare le curve, scarica subito il foglio di calcolo che ho preparato per te.

Chiaramente ti invierò anche un breve video nel quale ti spiegherò – grazie ad un esempio – passo dopo passo tutte le operazioni che devi seguire per ottenere il valore di prevalenza da utilizzare nei grafici che trovi in qualsiasi catalogo di ventilatori.

Potrai così facilmente – SENZA nessuno sforzo – assicurarti di fare la scelta migliore della ventola che dovrai installare nel tuo impianto, evitando di impazzire con formule complesse e difficilmente reperibili.

Inoltre, come ulteriore regalo, ti invierò insieme al foglio di calcolo anche la tua copia GRATUITA della “Guida rapida alla scelta definitiva del tuo ventilatore industriale”.

Leggendo quello che ho scritto nella guida – con più calma, dopo che avrai risolto il tuo problema utilizzando il foglio di calcolo che ho preparato per te – scoprirai sicuramente altri dettagli preziosi che, purtroppo, molti miei “colleghi” ventilatoristi custodiscono gelosamente come fossero segreti di stato.

Faccio un piccolo inciso a questo punto.

Penso infatti che ti può interessare questo articolo che ho scritto tempo fa, nel quale puoi trovare un vero e proprio metodo per selezionare un ventilatore centrifugo, SENZA rischiare di restare vittima delle principali trappole che puoi trovare in un catalogo di ventilatori standard.

Oltre al calcolo della densità del fluido e della giusta prevalenza di scelta, ci sono infatti altri aspetti – sia costruttivi che di legge – che devi conoscere se vuoi evitare di finire nei guai a causa di un acquisto errato di una ventola.

Capito come calcolare la prevalenza di un ventilatore in condizioni diverse di densità, sei pronto per la seconda delle due domande alle quali volevo dare una risposta con questo articolo.

Ecco come puoi misurare la prevalenza di un ventilatore, SENZA spostarlo di un solo millimetro ed evitando di fermare tutto l’impianto

Se anche tu hai un impianto vecchio di qualche decennio, molto probabilmente tutte le scartoffie con i dati di progetto ed i disegni, sono oggi date per disperse.

E se anche sei così fortunato da averli trovati – sepolti sotto uno strato di polvere in qualche archivio – difficilmente riesci a risalire ai dati di portata e pressione di quel ventilatore che hai deciso di cambiare.

Nulla di strano, capita ad 11 su 10 dei miei clienti.

Purtroppo però, se hai già contattato qualche fornitore di ventilatori, o ti sei informato su internet, ti sarai accorto che senza quei dati di prestazione non ti fanno nemmeno un preventivo.

Tranquillo, niente panico.

Nelle prossime righe ti svelerò come poter misurare dal vivo sia la prevalenza che la portata di qualsiasi ventilatore installato nel tuo impianto.

Quello che sto per svelarti NON è un metodo improvvisato.

Si tratta infatti della procedura riportata nella AMCA 203, lo standard americano per la misura in campo delle prestazioni di un ventilatore.

NON voglio rischiare di annoiarti a morte spiegandoti per filo e per segno quello che lo standard AMCA 203 richiede.

Preferisco – e probabilmente sarai d’accordo con me – raccontarti quello che faccio ogni volta che un mio cliente mi chiede di effettuare questo tipo di misurazioni.

Anzi, ti racconto proprio l’intervento che ho svolto qualche settimana fa in un’acciaieria, per verificare la portata e la prevalenza di un ventilatore che manda l’aria ai bruciatori del forno.

Mi spiace, per ragioni di sicurezza non può entrare con la macchina!

Ecco, come non detto.

Mi carico il borsone in spalla e – attraversando il piazzale infinito – mi dirigo verso il forno del laminatoio.

Giuseppe, il responsabile dei servizi tecnici dell’area laminazione, mi sta già aspettando.

Con gran sollievo appoggio a terra il borsone.

Lo apro ed inizio a tirare fuori tutti la strumentazione. Adoro questa fase, sembra la scena dei film in cui il cecchino arriva e inizia a montare il suo fucile.

Dopo pochi minuti, davanti a Giuseppe – che mi osserva incredulo – ho riversato tutto il contenuto del borsone.

come calcolare la prevalenza di un ventilatore dai dati misurati in impianto

    • Un barometro: è lo strumento per misurare la pressione atmosferica.
    • Un termometro bulbo secco/bulbo umido: questo strumento è formato da due termometri, uno dei quali ha il bulbo (la parte metallica finale) rivestito di cotone per essere imbevuto d’acqua, da cui il nome bulbo umido. Un piccolo ventilatore fa passare l’aria sui due bulbi. Quello umido segnerà una temperatura più bassa, a causa dell’evaporazione dell’acqua. Avrai così contemporaneamente due misure: il bulbo secco ti indica la temperatura dell’aria ambiente, mentre la differenza tra i due valori che leggi dai due termometri, ti servirà per calcolare l’umidità presente nell’aria.
    • Un termometro digitale: serve per misurare la temperatura all’interno della tubazione. Deve quindi avere una sonda lunga e sottile, di quelle “non a contatto”. Attenzione, anche se il ventilatore aspira aria ambiente, devi usare questo strumento per misurare la temperatura all’uscita dalla ventola, che sarà leggermente più alta di quella all’ingresso.
    • Un Wattmetro: serve per misurare i valori di potenza assorbita all’ingresso del motore. Se non ti serve una misura precisa di questa grandezza – come potrebbe essere se devi contestare al fornitore delle mancate prestazioni del ventilatore – allora puoi considerare valide le letture che hai in sala comandi.
    • Un tachimetro: preferibilmente del tipo stroboscopico. Serve a leggere la velocità di rotazione dell’albero del ventilatore.
    • Un manometro differenziale: per leggere le misure di pressione. Può essere di tipo digitale (che però deve essere calibrato) oppure il classico manometro a colonna d’acqua, o manometro ad U.
  • Un tubo di pitot: si tratta in realtà di due tubi concentrici, ognuno dei quali misura una diversa pressione. Collegato al manometro permette di leggere sia la pressione statica che quella dinamica. Guarda questo video, nel quale spiego in maniera semplice e (mi auguro) chiara come funziona un tubo di Pitot, lo strumento principale per effettuare le misure di prestazione di una ventola.

Lascio perdere un secondo gli strumenti e osservo il ventilatore e le tubazioni davanti a me.

Guardo negli occhi Giuseppe e gli faccio segno che possiamo incominciare.

Gli chiedo di fare due fori del diametro di 13 mm, uno sulla tubazione in aspirazione e uno su quella di mandata.

Mi metto a collegare il Pitot con il manometro, preparo gli altri strumenti. Mi giro e Giuseppe è ancora lì, fermo.

Lo guardo un po’ stupito.

Perfettibile, dove diamine devo farli questi fori? Posso farli dove meglio credo?

Una domanda tutt’altro che banale.

In effetti avevo dato per scontato che fosse chiaro quello che invece era rimasto solo nella mia mente.

Devi infatti sapere che quei fori, che sono chiamate prese di pressione, vanno posizionate con una certa logica lungo le tubazioni.

Innanzitutto, per evitare errori nelle letture, è necessario assicurarsi che – nel piano in cui si andranno ad effettuare le misure di pressione – il profilo di velocità sia uniforme.

Per capire quello che intendo, guarda le due immagini seguenti. Si chiama profilo di velocità uniforme quello che trovi rappresentato nel secondo disegno.

come calcolare la prevalenza di un ventilatore corretto profilo di velocità

Ma come fai a sapere dove puoi trovare – lungo la tubazione – un profilo di velocità uniforme?

Una buona regola è di posizionare le prese di pressione dopo un tratto di tubazione rettilineo abbastanza lungo, ad una distanza di almeno 2-3 volte il diametro del tubo da qualsiasi curva, cambio di sezione o altro elemento che possa creare turbolenze.

Al tempo stesso però non devi allontanarti troppo dalle bocche di aspirazione e di mandata del ventilatore, altrimenti le perdite di pressione dovute all’attrito con la tubazione iniziano ad essere importanti.

Adesso, se fai mente locale ad uno qualsiasi dei ventilatori che hai installato nel tuo impianto, probabilmente ti domanderai:

Signore delle Ventole, la fai facile tu. Nei miei impianti ho un tale groviglio di curve e restringimenti, che mi è impossibile trovare un tratto rettilineo di tubazione vicino al ventilatore. Vuol dire che non posso fare queste misure come dici tu?

No, tranquillo.

Ho una risposta anche a questa tua domanda.

Se sei costretto – a causa del layout della tubazione – a fare misure lontano dal ventilatore, magari dopo una serie di curve, allora devi “depurare” i valori che andrai a leggere, dall’effetto di tutte le perdite di pressione causate dal tratto precedente di tubazione.

Non ti scoraggiare, è più semplice di quello che sembra.

L’AMCA 201 riporta, caso per caso, tutti i possibili elementi di tubazione o accessori dei ventilatori che possono introdurre delle perdite di pressione. Tali perdite vengono chiamate Fattori di influenza del circuito ed indicate con la sigla SEF. (dall’inglese System Effect Factors)

Quello che devi fare è – una volta che hai trovato un buon punto per eseguire le misurazioni – controllare quanti di questi fattori di influenza del circuito ci sono tra il piano di misura ed il ventilatore.

Grazie poi alle curve che trovi nell’AMCA 201, ricavi le perdite di carico che devi sottrarre dai valori misurati quando andrai a calcolare la prevalenza del ventilatore.

A questo punto, dopo aver misurato la pressione statica in mandata e quella in aspirazione, dalla differenza di questi due valori ottieni la prevalenza – o salto di pressione – del ventilatore. (dopo aver tolto i fattori di influenza del circuito come detto sopra)

Ma non hai ancora finito.

Della sola prevalenza NON te ne fai un granché.

Devi infatti calcolare la densità del fluido, che – come già detto prima – influenza pesantemente il valore di pressione.

Ovviamente poi, devi calcolare la portata di gas che sta passando attraverso il ventilatore.

Purtroppo, per ragioni di copyright, NON posso condividere con te le formule e le procedure riportate all’interno degli standard internazionali.

Quindi – se non conosci il metodo per effettuare tutti questi calcoli – ti consiglio di acquistare una copia dell’AMCA 203 e studiarti la procedura per calcolare la prevalenza di un ventilatore, la portata e la densità, dalle misure fatte in campo.

Se poi non hai tempo – o magari voglia – di acquistare lo standard e leggerti un malloppo di formule in inglese, puoi richiedere il mio intervento.

Ti basta compilare il modulo che trovi cliccando sul pulsante seguente e entro poche ore ti contatterò per organizzare l’incontro e venire – col mio pesante borsone sulle spalle – direttamente da te ed effettuare per tuo conto tutte le misure di cui hai bisogno.

richiedi un mio intervento se non sai come calcolare la prevalenza di un ventilatore

Adesso però torniamo alla storia del mio cliente Giuseppe, così posso chiarirti meglio quello che ti ho appena spiegato a proposito dei fattori di influenza del circuito SEF.

Col racconto eravamo rimasti a quando gli ho chiesto di preparare le prese di pressione e lui – non sapendo dove fare i fori – era rimasto immobile davanti a me.

Capendo il suo sconforto, lascio perdere la strumentazione che stavo preparando e mi dirigo insieme a lui vicino al ventilatore.

Scruto da vicino il layout della tubazione e decido di mettere le prese di pressione in aspirazione proprio vicino alla bocca di ingresso del ventilatore, alla distanza di circa due volte il diametro del tubo.

Per l’altro punto di misura la cosa era più complicata.

Subito dopo la bocca di uscita infatti, l’impiantista aveva messo una curva a 90° seguita da un pezzo – chiamato raccordo quadro-tondo – che collegava la tubazione rettangolare in uscita dal ventilatore e quella circolare che poi andava ai bruciatori.

Non avevo scelta. Chiedo a Giuseppe di fare l’altro foro per la presa di pressione dopo il raccordo quadro-tondo, anche in questo caso ad una distanza di circa due volte il diametro della tubazione.

Mentre il mio cliente armeggia con il trapano, preparo tutti i miei strumenti.

Dopo circa dieci minuti siamo finalmente pronti.

Faccio le diverse misure di pressione statica e di pressione dinamica in mandata, come previsto dall’AMCA.

Misuro anche la pressione statica in aspirazione.

Giuseppe guarda il mio foglio dove ho riportato i valori medi che ho calcolato dalle misure e esclama:

Ecco, lo sapevo. Questo ventilatore doveva darmi una prevalenza di 350 mm c.a., e invece guarda li, non arriva nemmeno a 270 mm c.a.

Il mio cliente stava già andando in ufficio per chiamare il fornitore del ventilatore. Per altri motivi – legati a diversi problemi di manutenzione della macchina – ce l’aveva a morte col costruttore e non vedeva l’ora di poter avere una ragione oggettiva per fargliela pagare.

Per quello che mi aveva raccontato, in effetti Giuseppe non aveva tutti i torti ad avere il dente avvelenato col fornitore. Ma purtroppo per lui il ventilatore NON aveva problemi di prestazione.

Riesco quindi a fermarlo e gli chiedo di aspettare due minuti mentre faccio al volo due calcoli.

Gli spiego che era saltato a conclusioni affrettate, principalmente per due motivi:

    1. Si era basato sui valori misurati, ancora “grezzi”, per fare dei confronti con i valori di targa della macchina.
  1. Non sapeva che quella misura di pressione NON era ancora stata depurata dalle perdite di pressione tra la bocca del ventilatore ed il punto di misura.

Desolato dalla mia risposta, capisce che è meglio che mi sta ad ascoltare e lascia perdere l’idea di chiamare il costruttore.
Solitamente – quando faccio questo tipo di interventi per la misura delle prestazioni di un ventilatore – mi prendo qualche giorno per riguardare con calma i valori misurati, fare per bene i calcoli necessari e le dovute considerazioni.

Ma capisco che Giuseppe vuole conoscere la prevalenza che il ventilatore sta dando con la stessa ansia che si ha quando si aspetta di sapere se si è stati promossi o meno all’esame di maturità.

Così mi metto sotto subito. Calcolatrice e blocco degli appunti alla mano, cerco di fare il più velocemente possibile i calcoli necessari a dare una risposta al mio cliente.

Sulla base della portata di aria che passa, la curva messa subito dopo la bocca di mandata introduce una perdita di pressione pari a circa 35 mm di colonna d’acqua.

Il raccordo quadro-tondo invece “bruciava” altri 20 mm c.a.

Quindi in realtà il ventilatore stava lavorando con una prevalenza di 335 mm.c.a (280+45+25).

Convertendo poi questo valore alle condizioni di densità standard, risultava un valore pari a 343 mm c.a., che – considerando le incertezze delle misure e l’approssimazione dei calcoli fatti al volo – era del tutto in linea con quanto dichiarato dal fornitore sulla targa dati.

Capisci quindi come è importante – quando vuoi calcolare la prevalenza di un ventilatore dai dati misurati sull’impianto – tenere in considerazione i fattori di influenza del circuito e tutte le altre condizioni operative, densità del fluido in primis.

Spero di essere riuscito nel mio intento con questo articolo.

Capisco che si tratta di argomenti un po’ complessi e magari – NON potendo condividere con te quanto riportato negli standard internazionali per questioni di copyright – ti è rimasto un po’ di amaro in bocca non avendo trovato tutte le formule di cui hai bisogno.

Ti posso però garantire che – se dopo aver acquistato l’AMCA 203 avrai difficoltà a capire come usare le formule che vi trovi riportate – puoi sempre contattarmi per chiedermi dei chiarimenti o risolverti dei dubbi.

Se poi vuoi fare prima, SENZA sudare sette camicie, nel capire come calcolare la prevalenza di un ventilatore che devi acquistare – o che hai installato nel tuo impianto – ti ricordo che puoi toglierti subito questa patata bollente dalle mani richiedendo un mio intervento.

Per farlo non devi far altro che compilare il modulo che trovi cliccando su questo pulsante.

richiedi un mio intervento se non sai come calcolare la prevalenza di un ventilatore

Vedrai che in meno di una giornata – e soprattutto SENZA dover bloccare il tuo impianto – ti fornirò un rapporto dettagliato con tutti i dati di funzionamento del tuo ventilatore, mentre tu potrai startene comodamente seduto in ufficio a sbrigare il tuo lavoro.

A presto

Mai più guasti improvvisi!

Il Signore delle Ventole

 

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