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Nonostante l’evoluzione degli strumenti di misurazione,il metodo tradizionale di ri ferimento grazie al quale è possibile tarare tutti gli altri strumenti di portata è il Metodo della pesata.
-facile reperibilità del materiale occorrente
-semplicità d’esecuzione
-precisione del metodo
Consiste nel porre un recipiente sotto un flusso d’acqua (o un altro fluido) fino a quando esso sia pressochè pieno e cronometrare il tempo impiegato.
Dividendo la quantità d’acqua contenuta dentro il recipiente per il tempo impiegato a
Riempirlo, otteniamo la portata in massa espressa in Kg/s :
(1)
dove M rappresenta la massa di fluido di fuoriuscita e T è il tempo impiegato.
Questo metodo viene adottato abitualmente non tanto per vere e proprie misurazioni quanto per tarare gli altri strumenti di misura.
STRUMENTI INTEGRALI :
1)TUBO DI VENTURI
fig.1
Il tubo di Venturi viene installato in modo permanente, all’interno di un circuito di cui deve calcolare la portata , (solitamente di riscaldamento) mediante flangie.
Lo strumento è composto da due tronchi di cono che formano una strozzatura nel condotto dove viene fatto circolare il fluido.
Il tratto convergente ha un andamento più brusco del tratto divergente che risulta essere molto più dolce: ciò è dovuto dal fatto che più è corta la parte divergente più risultano minori le perdite distribuite; più il profilo della parte divergente è dolce tanto sono minori le perdite di carico concentrate dovute a moti stagnanti.
Utilizzando l’equazione di Bernoulli :
Dove W e’ la velocità, g e’ la costante di gravitazione , p e’ la pressione e k è una costante.
Osserviamo che al crescere della velocità diminuisce la pressione in quanto l’energia rimane costante.
Adattando questa equazione rispettivamente alla sezione originaria S1, e a quella nel punto più stretto S2 otteniamo :
Eliminando la quota z in quanto,essendo il tubo in posizione orizzontale, misurando la differenza di pressione attraverso manometri collegati al dispositivo tramite tubicini e considerando la densità r del fluido costante ci rimangono come incognite soltanto W
e W
.
Utilizziamo adesso una seconda equazione detta di continuità che sfrutta il fatto che attraverso la S1 passa la stessa portata di fluido della S2 in quanto incomprimibile 
Dove D indica il diametro del tubo in quel particolare punto.Sostituendo poi il risultato ottenuto nelle prima equazione otteniamo :
(2)
Montando un terzo manometro dopo la strozzatura sarà possibile osservare se tra la S1 e la S2 ci siano state perdite di carico.Teoricamente queste perdite non dovrebbero essere presenti, ma praticamente,per quanto sia ben costruito il divergente,sono sempre riscontrabili in valori minimi.Avremo che
I principali difetti di questo strumento sono:
- l’elevato costo del dispositivo
il secondo difetto è legato alla presenza della radice nelle formula risolutiva; a grosse variazioni di pressione si ottengono piccole variazione di velocità
- la misurazione della pressione risulta un’operazione piuttosto delicata
Esiste anche una variazione ,il tubo di Venturi simmetrico identico per quanto riguarda il funzionamento,ma presenta divergente e convergente simmetrici ed entrambi molto dolci. Il pregio di questa variante è che è bidirezionale.
fig.2
fig.3
Sono strumenti concettualmente simili al tubo di Venturi costituiti da strozzature all’interno del tubo entro cui scorre il fluido.E’ una soluzione meno costosa al tubo di Venturi; tuttavia inseriti nel circuito di riscaldamento causano una spesa considerevole sotto forma di perdite e di invecchiamento dell’impianto.
In questo caso l’equazione di Bernoulli diventa:
dato che 
,che la differenza di quota non esiste in quanto entrambe orizzontali
-4-
Lezione del 10/01/2002 14:30-16:30
e che possiamo scrivere le resistenze interne come 
si ricava che
(3)
dove
è noto in quanto è scritto direttamente sulla confezione del diaframma o del boccaglio. Notiamo quindi che la radice di DP è proporzionale alla velocità.
1)TUBO DI PITOT
fig.4
E’ un dispositivo composto da due tubi cilindrici concentrici piegati a L,ad una estremità dei quali si trova un foro che consente l’ingresso di fluidi e all’altra due manometri.
Viene inserito nella condotta con l’estremità chiamata “naso” rivolta in direzione opposta a quella del fluido .Quest’ ultimo va a “sbattere” contro l’ingresso del tubo stesso;di conseguenza si forma un punto di pressione di ristagno e si ha quindi un punto di massima pressione.
Riutilizzando l’equazione di Bernoulli otteniamo
eliminando
in quanto la velocità nel punto di ristagno è nulla e 
e 
perché
sulla stessa orizzontale e dato che le pressioni possiamo misurarle, otteniamo
(4)
Il tubo di Pitot ci permette di misurare i valori locali di velocità e quindi possiamo sapere il tipo di moto di un fluido all’interno del condotto,laminare o turbolento.
Con questo strumento è possibile misurare velocità molto elevate e non velocità relativamente lente;per questo motivo viene molto usato sulle auto di Formula 1 e anche in campo aeronautico sugli aerei civili e militari.
2)STRUMENTI PER MISURARE PICCOLI MOTI
E’ un dispositivo molto semplice simile a un piccolo ventilatore;può essere portatile o può essere inserito direttamente all’interno di un condotto.Solitamente è costituito da 6-8 palette con un diametro di circa 5-8 cm e collegate ad un normale contagiri.
L’elica al passaggio del fluido comincerà a girare e azionerà quindi il contagiri che ci darà la velocità corrispondente.Questo dispositivo è molto sensibile e per questo viene anche utilizzato per i moti dell’aria.
fig.5
E’ costituito da un tubo con all’interno un sottile filamento metallico (con diametro attorno al decimo di millimetro),solitamente platino in quanto mantiene inalterate le sue caratteristiche nel tempo ,che allo scorrere dell’energia elettrica diventa incandescente.Il passaggio dell’aria all’interno del tubo raffredda il filamento e la potenza scambiata è proporzionale alla differenza della temperatura:
dove “V”sta per Volt , “i” per Ampere e “Q” per Watt.
Ricavando K e avendo una curva di taratura dello strumento che lega k con la velocità otteniamo la velocità.
L’ anemometro a filo caldo è sensibile anche per i moti impercettibili in quanto ,essendo il sensore molto piccolo ,la sua inerzia assume valori minimi.
E’ un particolare anemometro a filo caldo che si differenzia dal precedente in quanto non presenta soltanto un filamento ma due;questo dispositivo riesce a misurare il verso dello spostamento del fluido e in più ha un tempo di risposta molto rapido.
E’ uno strumento ottico costituito da un raggio laser che passando attraverso un cristallo si sdoppia in due coppie identiche che a loro volta attraversano una lente convergente e si incrociano con stessa lunghezza d’onda e stessa frequenza.
fig.7
Nel punto di incontro dei due raggi laser si vengono a formare tante strisce chiare e scure,ciò è dovuto al fatto che le onde in controfase emettono una luce meno intensa di quella delle onde in fase.
fig.8
Facendo passare le particelle del fluido su queste strisce si hanno momenti di oscuramento che vengono tradotti in un in un apposito diagramma che mette in relazione il tempo con l’intensità del segnale.Nel diagramma avremo una serie di “picchi” e il loro numero sarà proporzionale alla velocità del fluido.
Una importante applicazione del Tubo di Venturi è il carburatore dell’automobile, che miscela aria e benzina.
fig.9
L’aria attraversando il tubo ridurrà la propria pressione rispetto a quella dell’atmosfera;in quel punto si formerà un risucchio che farà salire la benzina che verrà polverizzata nell’aria.
La forza aspirante è proporzionale ma il rapporto aria-benzina rimane sempre costante.
Un’ interessante applicazione del Tubo di Pitot è il Piezometro,utilizzato per misurare la pressione in un condotto.Per esempio può essere applicato in modo verticale ad un condotto che rifornisce di acqua una abitazione.Ne esistono principalmente di due tipi,statico e dinamico: quello statico viene inserito sulla parete del condotto; in quello dinamico invece il naso del tubo è inserito direttamente all’interno e quindi la presione risulta maggiore.In entrambi sono presenti perdite di carico dovuto all’attrito ma il piezometro dinamico riesce a trasformare parte di queste perdite in energia cinetica e di conseguenza il livello di fluido contenuto in esso è maggiore.La risalita del fluido (solitamente acqua) viene chiamato carico piezometrico ed è espresso in metri.
Fonte: http://www.ramsete.com/dispensearch01/piazza140390.doc
Sito web da visitare: http://www.ramsete.com
Autore del testo: Michele Piazza
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