Perdite di carico concentrate. Stai commettendo questi 3 errori quando progetti i tuoi impianti?

di | ottobre 7, 2018

Perdite di carico concentrate

Le perdite di carico concentrate sono spesso la fetta più grande della prevalenza richiesta ad un ventilatore.

Per un corretto dimensionamento degli impianti aeraulici è quindi fondamentale calcolare correttamente queste perdite di carico.

Wow, hai scoperto l’acqua calda”, penserai

E probabilmente per molti progettisti di impianti – ma non per tutti, te lo assicuro – è effettivamente così.

Nel 37,5% dei casi i malfunzionamenti nell’impianto, sono dovuti ad una stima troppo “A SPANNE” delle perdite di carico concentrate.

Questa è infatti la percentuale tra tutti i casi di problematiche per i quali sono stato contattato negli ultimi 2 anni.

D’altronde non è raro trovare chi calcola a grandi linee le perdite di carico, magari usando tabelle con valori di caduta di pressione per ogni metro di tubazione.

Il risultato?

Nella migliore delle ipotesi il ventilatore che viene installato è sottodimensionato e quindi nell’impianto circola una portata minore di quella necessaria.

Nel caso peggiore, per sopperire all’elevata resistenza delle tubazioni, la ventola finisce a lavorare nella sua zona di instabilità – detta pompaggio – rischiando di frantumarsi in poche settimane, lanciando pezzi affilati di ferro in giro per lo stabilimento.

Come già discusso in questo articolo sulle perdite di carico nelle tubazioni, le cause di resistenza al passaggio dell’aria – o di un gas – sono essenzialmente due: l’attrito e le turbolenze che si creano nel flusso.

L’effetto dell’attrito è piuttosto facile da stimare. Si tratta di applicare una formula ed inserire i dati correttamente.

Se poi scarichi il mio foglio di calcolo delle perdite di carico distribuite – ti basta compilare il modulo che trovi qua sotto – non avrai nemmeno bisogno di risolvere complesse equazioni matematiche.

Le turbolenze, cioè le perdite di carico concentrate, sono invece le più complesse da calcolare correttamente.

Per quale motivo?

Le perdite di carico concentrate dipendono pesantemente da come progetti il layout della tubazione.

Prendiamo per esempio una curva a 90°.

Esiste una formula che ti permette di calcolare il valore della perdita di carico concentrata per questo elemento.

Non la riporto perché è abbastanza complessa e lunga da spiegare.

La trovi però trattata in questo testo, che utilizzo ogni qualvolta un cliente mi chiede di eseguire per lui il calcolo delle perdite di carico del suo impianto.

Le formule trattate in quel libro sono riferite all’ipotesi che il flusso di aria entri nella curva in maniera uniforme, con un profilo di velocità regolare.

Se questo non si verifica, perché magari hai pensato di mettere due curve una dopo l’altra, allora le perdite di carico concentrate sono decisamente maggiori. Possono anche arrivare ad essere il doppio.

In questo articolo quindi, invece di ricopiare banalmente le formule che trovi nel libro che ti ho consigliato, ho deciso di scrivere qualcosa di decisamente più utile per te.

Calcolo perdite di carico concentrate: evita i 3 errori più comuni quando progetti le tubazioni se vuoi avere tutta la portata di cui hai bisogno.

Sono certo che sai fare il tuo lavoro. Non lo sto mettendo in dubbio.

Per questo motivo ti parlo di soli 3 errori nel calcolo delle perdite di carico concentrate, tralasciando tutti quelli che un novellino potrebbe commettere.

Mi sono però trovato di fronte a questi problemi centinaia di volte, quindi ritengo importante condividere anche con te questi piccoli “trucchi del mestiere”.

Se arrivato alla fine ti accorgerai che ne eri già a conoscenza…buon per te. Ti meriti i miei complimenti.

Partiamo con il primo sbaglio che non devi commettere.

1. Perdite di carico concentrate troppo vicine tra di loro.

Lo so. Gli spazi per installare i ventilatori e le tubazioni sono sempre risicati.

Lungo il percorso delle tubazioni ci sono poi numerosi ostacoli da aggirare.

La soluzione ideale e perfetta è sempre un’utopia. Non lo nego.

Devi però stare molto attento a come posizioni le curve, i raccordi conici, gli innesti e tutti i componenti che causano delle perdite di carico concentrate.

Per quanto possibile devi cercare di evitare che possano interferire tra di loro.

Mi spiego meglio.

Immagina di aver bisogno di posizionare due curve a 90° una dopo l’altra. Se non rispetti certe distanze minime puoi inciampare in seri problemi.

Di sicuro le perdite di carico concentrate reali saranno molto più alte di quelle che avevi calcolato teoricamente.

E quindi come detto, il ventilatore sarà costretto a fornire una portata più bassa rispetto a quella di progetto.

Ma oltre alle perdite di carico troppo elevate, rischi di compromettere la sicurezza dell’impianto.

perdite di carico concentrate turbolenze curvaUn qualsiasi elemento che produce perdite di carico concentrate, altera il flusso di gas nella tubazione, generando vortici e turbolenze.

Quando installi più componenti uno in serie all’altro, amplifichi questi fenomeni. fino ad arrivare a situazioni critiche in cui il flusso di gas causa forti vibrazioni su tutta la tubazione.

A lungo andare queste sollecitazioni portano alla rottura di qualche flangia o di tratti di tubazione.

Come evitare allora il pericolo di questi guasti?

Devi dare modo al gas di “assorbire” tutte le turbolenze e tornare nella condizione di flusso uniforme.

Ecco perché serve una lunghezza minima di tubazione “dritta” tra due perdite di carico concentrate.

Quanto deve essere questa lunghezza minima?

Puoi usare questa semplice regoletta che utilizzo spesso anche io.

Prima e dopo l’elemento che genera una perdita concentrata, mantieni la tubazione rettilinea per una lunghezza pari ad almeno 3 volte il diametro.

Se ad esempio hai una curva a 90° con un diametro di 500 mm, non mettere altri componenti che possono causare perdite di carico concentrate – sia prima che dopo – ad una distanza minore di 1500 mm.

Se proprio NON puoi rispettare queste distanze minime, in alcuni casi è possibile porre rimedio utilizzando quelli che vengono chiamati deflettori.

Ovviamente si tratta di elementi che – per poter essere efficaci – vanno progettati con cura.

Se nel tuo caso ti è proprio impossibile rispettare le distanze minime calcolate con la regola che ti ho mostrato e hai quindi bisogno di installare dei deflettori nelle tue tubazioni, allora posso essere la soluzione ai tuoi problemi.

Clicca sul pulsante che trovi in fondo a questo articolo e compila con i tuoi dati il modulo di contatto che ti apparirà.

In meno di 48 ore riceverai una telefonata da parte mia o di un mio tecnico, per capire se e come possiamo aiutarti.

Ora andiamo avanti.

2. Le perdite di carico dimenticate: NON trascurare l’ingresso e l’uscita dalla tubazione.

Fino a qualche mese fa non avrei mai pensato di dover precisare quanto fossero importanti queste perdite di carico concentrate.

Succede, quando si conosce a fondo un argomento, di dare per scontate certe informazioni.

Ma grazie a Luigi mi sono reso conto che poi così scontate non erano

Mi ha contattato per risolvere un problema di scarsa portata in un suo impianto.

Gli chiedo di inviarmi il layout della tubazione e i dati di portata, temperatura e tipo di gas per poter verificare le perdite di carico dell’impianto.

Finiti i miei calcoli, lo chiamo per discuterne insieme.

I conti non tornano.

Lui ha calcolato delle perdite di carico più basse di quelle che risultano a me.

Passiamo in rassegna tutti i conti insieme mentre siamo al telefono.

Luigi ha calcolato correttamente tutte le perdite di carico concentrate e quelle distribuite, ma…

Ha trascurato completamente le perdite di ingresso e di scarico in atmosfera.

In soldoni, mancavano 370 Pa all’appello. Circa un 20% delle perdite di carico totali. (si trattava di un impianto molto piccolo)

Il ventilatore – che era stato scelto con una prevalenza più bassa di quella reale – per forza di cose lavorava in un punto a minor portata. (come spiego in questo articolo)

Anche per calcolare queste perdite di carico concentrate esistono delle formule in letteratura. (ad esempio nel libro che ti ho consigliato all’inizio)

Nel caso di ingresso dell’aria nella tubazione, la perdita di carico concentrata può andare da metà della pressione dinamica fino a 2 volte questo valore.

Le perdite di carico all’uscita invece possono variare da una volta a 4 volte la pressione dinamica.

Dei valori non del tutto trascurabili.

Il calcolo corretto delle perdite di carico concentrate di questi due componenti della tubazione è quindi condizione necessaria per un corretto acquisto del ventilatore.

Spesso poi piccoli accorgimenti – come una flangia o un piccolo cono installato sull’aspirazione – possono ridurre notevolmente le perdite di carico concentrate, e quindi ti permettono di ottimizzare i consumi elettrici della ventola che andrai ad installare.

Se non vuoi rischiare di commettere qualche errore nel calcolo delle perdite di carico – come nel caso di Luigi – o semplicemente vuoi sapere come migliorare le prestazioni e ridurre i consumi del tuo impianto, richiedi una mia consulenza cliccando sul pulsante che trovi alla fine dell’articolo.

Passiamo adesso al terzo ed ultimo errore che devi evitare.

3. Perdite di carico (e RECLAMI del tuo cliente) dovute alla rotazione del gas in ingresso ventilatore

Questo fenomeno non è una vera e propria perdita di carico, ma ha comunque a che fare con il dimensionamento degli impianti aeraulici

Piccola premessa.

Le curve di prestazione di qualsiasi ventilatore sono tutte tracciate considerando che l’aria arrivi all’ingresso della ventola con un movimento lineare, senza turbolenze o una rotazione.

Se infatti l’aria arriva alle pale della girante con una rotazione, le curve di portata pressione cambiano notevolmente.

Le serrande di regolazione in aspirazione lavorano infatti in questo modo. Imponendo all’aria una rotazione nello stesso senso in cui sta ruotando la ventola, riducono la portata e la pressione generata dal ventilatore.

Allo stesso modo, se a causa di come hai progettato la tubazione, il ventilatore riceve un flusso con una rotazione, ti ritrovi con una portata minore di quella prevista.

Purtroppo, curve e cambi di direzione nella tubazione generano sempre questi fastidiosi vortici.

Che fare allora?

La soluzione più semplice è quella di mantenere una distanza minima tra l’aspirazione del ventilatore e qualsiasi elemento della tubazione che produce questi vortici. (curve, valvole a farfalla, cambi bruschi di sezione, etc)

Come già detto prima, se consideri una distanza minima pari a 3 volte il diametro della tubazione puoi stare tranquillo che i vortici vengono riassorbiti.

Perfettibile, ma non ho tutto quello spazio per inserire un tratto rettilineo così lungo.

Sappi che se hai pensato a questa frase…me lo aspettavo. E ho anche una risposta pronta.

Se hai degli spazi troppo stretti per poter garantire la distanza minima dal ventilatore di qualsiasi disturbo, l’unica alternativa per evitare i problemi legati ai vortici è di installare un raddrizzatore di flusso.

Questo componente viene installato dentro alla tubazione ed è costruito con lamiere incastrate tra di loro a formare un “nido d’ape” o disposte lungo 6-8 raggi del tubo.

perdite di carico concentrate raddrizzatore a nido ape

Raddrizzatore a nido d’ape

 

perdite di carico concentrate raddrizzatore a stella

Raddrizzatore a stella

Inutile dire che il raddrizzatore di flusso deve essere progettato correttamente. Non puoi mettere delle lamiere a caso.

Deve avere infatti una lunghezza minima per poter essere efficace.

Inoltre introduce a sua volta delle perdite di carico concentrate che devi tenere in considerazione quando valuti la prevalenza che il ventilatore deve fornire.

Vuoi essere certo di calcolare correttamente tutte le perdite di carico del tuo impianto ed acquistare così il ventilatore perfetto, evitando problemi (e magari reclami) per scarse prestazioni?

Se hai letto fino a questo punto, ormai dovresti aver compreso quanto sia importante il corretto calcolo delle perdite di carico per il corretto funzionamento del tuo impianto.

Ma si, Perfettibile, io prendo dei margini di sicurezza abbastanza ampi, in modo da acquistare un ventilatore bello esuberante. Non ho bisogno di essere così maniacale.”

Certo, lo so bene che si prendono dei margini sulle perdite di carico.

Lo faccio anche io.

Purtroppo però, anche se esageri aumentando di troppo la prevalenza del ventilatore vai incontro a problemi.

Se infatti la ventola è esuberante rispetto alle perdite di carico dell’impianto, lei si adegua andando a lavorare a portate più alte sulla sua curva.

Portate più alte significa anche potenza assorbita maggiore.

❌ Rischi quindi che il ventilatore vada fuori assorbimento ed il motore si blocchi in continuazione.

Senza essere maniacali, il calcolo delle perdite di carico concentrate e distribuite deve essere sufficientemente preciso.

Ecco perché ho deciso di mettere a tua disposizione le mie competenze ed il mio ufficio tecnico per aiutarti in questa fase delicata della progettazione di un impianto.

Con il mio aiuto potrai essere sicuro di conteggiare tutte le perdite di carico, evitando sorprese una volta che avrai installato l’impianto.

Inoltre – se sarà necessario – ti potrò consigliare alcuni piccoli accorgimenti per ridurre la resistenza offerta dalle tubazioni e ridurre quindi sia la taglia – cioè i costi – del ventilatore che i suoi consumi elettrici.

Tutto quello che devi fare per poter richiedere il mio aiuto è cliccare sul pulsante che trovi qua sotto e compilare i dati nella pagina di contatto che ti apparirà.

Consulenza calcolo perdite di carico concentrate

In meno di 48 ore sarai contattato – a titolo gratuito – da me o da un mio tecnico per valutare insieme a te la tua richiesta e raccogliere tutte le informazioni necessarie.

Richiedendo di essere contattato non ti impegni in nessun modo e non dovrai pagare nulla.

Se e solo se valuteremo insieme che posso effettivamente esserti di aiuto, riceverai un’offerta per la mia consulenza e potrai decidere in piena libertà se procedere o meno.

In caso contrario, avremo scambiato due chiacchiere e ti avrò lasciato qualche consiglio utile.

Mai più guasti improvvisi!

Il Signore delle Ventole

 

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