Misuratori di portata e indicatori di flusso a vista
Come funzionano i flussometri ad area variabile
I flussometri ad area variabile sono fondamentalmente tubi verticali conici internamente, montati con l'estremità più grande nella parte superiore. All'interno del tubo è posizionato un mobile o un rotore con un diametro esterno leggermente inferiore al diametro minimo del tubo. Lo spazio libero tra il mobile e il tubo forma un passaggio anulare o un orifizio. Poiché il tubo è conico, l'area di questo orifizio è maggiore quando il mobile è vicino alla parte superiore rispetto a quando è vicino alla parte inferiore. Collegando il tubo a una linea di flusso del fluido in modo che la direzione del flusso sia dal basso verso l'alto, il galleggiante si sposterà verso l'alto e sarà sostenuto in un punto in cui l'orifizio è appena sufficientemente grande da far passare il fluido che scorre attraverso il sistema.
Sono coinvolte diverse forze - La posizione precisa del mobile all'interno del tubo è determinata da diverse forze che agiscono su di esso. Queste forze sono: 1. Il peso del galleggiante; 2. La pressione dinamica del fluido che scorre moltiplicata per l'area del galleggiante; 3. La spinta idrostatica del galleggiante (peso del volume di fluido spostato dal galleggiante); 4. La resistenza aerodinamica o idrodinamica viscosa del fluido sul galleggiante. Il peso del galleggiante agisce verso il basso, mentre la pressione dinamica, la spinta idrostatica e la resistenza agiscono tutte verso l'alto.
Lettura e scale - Rendendo il tubo trasparente in modo da poter vedere la posizione del galleggiante e fornendo una scala lungo il lato, è possibile "leggere" la posizione del galleggiante in termini di numeri sulla scala. Questi numeri della scala possono essere di due tipi: 1. Di natura arbitraria (di per sé non significano nulla, ma diventano significativi se confrontati con una curva di calibrazione) oppure: 2. Possono essere precalibrati per la lettura diretta; per mostrare il flusso volumetrico effettivo (in cfm, cc al minuto, ecc.) del fluido per il quale il flussimetro è calibrato.
Fattori limitanti - Sebbene la relazione di base sopra descritta sia lineare, alcune proprietà dei fluidi tendono a modificarla. Questi cambiamenti sono accentuati dove l'orifizio variabile formato tra il galleggiante e il tubo diventa molto grande o molto piccolo. Ad esempio...
Velocità sonica - Dove l'orifizio è particolarmente grande e combinato con un galleggiante pesante, le velocità del gas o di altri liquidi attraverso l'area dell'orifizio possono avvicinarsi alla velocità sonica. In questo intervallo di velocità, le onde d'urto riflesse rendono instabile il galleggiante, che tenderà a oscillare da un lato all'altro e dall'alto verso il basso all'interno del foro. Nella migliore delle ipotesi, questa condizione rende impossibile effettuare una lettura e, nella peggiore, può persino distruggere il flussimetro. L'aggiunta di guide di flusso (integrate in alcuni flussimetri Dwyer Rate-Master®) può spesso migliorare la stabilità e le prestazioni del sistema incanalando il flusso in più correnti che equalizzano gli effetti dinamici e impediscono l'oscillazione del mobile. Ciò ha il nuovo effetto di spostare verso l'alto il limite di funzionamento soddisfacente, ampliando così la portata e l'accuratezza che possiamo ottenere con qualsiasi tubo del flussimetro.
Flusso laminare - Nei flussimetri in cui l'area dell'orifizio è estremamente piccola, le condizioni determinano un flusso regolare, o flusso laminare. Altri fattori che contribuiscono alla transizione al flusso laminare sono la bassa velocità (spesso associata a un galleggiante leggero), la bassa densità o il peso specifico e l'alta viscosità del fluido che scorre. Quando prevalgono condizioni di flusso laminare, di solito è necessaria una scala notevolmente ampliata. I misuratori che funzionano nell'area del flusso laminare sono molto difficili da produrre e calibrare con il grado di precisione che ci si aspetta normalmente dai flussimetri a sezione variabile.
Flusso turbolento - La maggior parte dei flussometri ad area variabile funziona nella gamma di flusso turbolento che si verifica al di sotto delle velocità soniche e al di sopra della gamma di flusso laminare. Nel flusso turbolento, le particelle del fluido in movimento si muovono in traiettorie casuali all'interno del flusso, piuttosto che in violente onde d'urto come nel flusso sonico o in traiettorie parallele molto regolari come nel flusso laminare. Nel flusso turbolento, le variabili seguono le relazioni mostrate nelle curve. Queste curve sono abbastanza accurate per piccole variazioni di pressione e peso specifico. Per variazioni di entità maggiore o che comportano una variazione della viscosità, è molto meglio ricalibrare il flussimetro in base alle condizioni specifiche in cui verrà utilizzato.
Numeri di Reynolds - I numeri di Reynolds sono utili nello studio del comportamento dei liquidi e sono molto utili per separare il flusso laminare da quello turbolento. Il numero di Reynolds di un sistema di flusso di liquidi è descritto come un indice adimensionale. È equivalente al diametro dell'orifizio in piedi moltiplicato per la velocità media del fluido in piedi al secondo moltiplicato per la densità del fluido in libbre per piede cubo diviso per la viscosità assoluta in libbre per secondo piede. Si dice che un sistema che funziona con un numero di Reynolds inferiore a 2000 è soggetto a flusso laminare, mentre i numeri di Reynolds superiori a 3000 sono chiaramente nell'area del flusso turbolento.
Come funzionano gli indicatori di flusso a vista
Un indicatore di flusso a vista è costituito fondamentalmente da un piccolo alloggiamento dotato di una finestra di vetro che viene inserito in un tratto di tubo per osservare il flusso del fluido nel tubo. Per migliorare la visibilità del flusso, spesso viene incorporato un rotore nel flusso in modo che il fluido che colpisce le pale del rotore ne provochi la rotazione. Il rotore aiuta anche a rilevare i flussi bassi e fornisce visibilità del flusso a distanza. Inoltre, la velocità di rotazione fornisce un'indicazione relativa della velocità del flusso. Gli indicatori di flusso a vista Midwest sono disponibili anche con alette incernierate invece che con rotori per indicare il flusso bidirezionale.
Gli indicatori di flusso a vista possono essere forniti con una singola finestra sulla parte anteriore dell'indicatore o con doppia finestra, una sulla parte anteriore e una sulla parte posteriore dell'indicatore. Le unità a doppia finestra sono ideali per osservare la limpidezza o il colore di un liquido. Le unità a finestra singola Midwest sono sempre dotate di spinner per consentire l'osservazione dei flussi di fluidi limpidi al minor costo possibile.
Gli indicatori di flusso a vista di tipo tubolare verticale sono costituiti da un tubo di vetro trasparente, di diametro uguale o superiore a quello del tubo in cui è inserito, e vengono utilizzati per osservare portate elevate in tubazioni verticali. Queste unità non incorporano spinner o altri tipi di dispositivi di rilevamento. Di conseguenza, non offrono alcuna resistenza significativa al flusso e garantiscono quindi la minima caduta di pressione rispetto a qualsiasi altro tipo di indicatore di flusso a vista.
Gli indicatori di flusso a vista Midwest sono disponibili con materiali speciali per soddisfare diverse applicazioni. Sono disponibili materiali facoltativi per le guarnizioni di tenuta, gli spinner e gli alloggiamenti o le flange.
Che cos'è un anemometro e cosa misura?
Scritto da:
Dan Schultz
Pubblicato il: 17 aprile 2026