Misura di portata

Scopo delle presenti informazioni sono i fondamentali sui quali si e' basata la cosidetta "strumentazione", cioe' il complesso degli elementi "materiali" utilizzati per la regolazione automatica e dei principi fondamentali di scelta fra tali elementi per il controllo degli Impianti tipo Chimici, Petrolchimici, Raffinerie ecc...

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Si definisce come portata di un fluido in un condotto, la quantità di esso, in volume o in peso, che passa attraverso una sezione del condotto nell'unità di tempo.

Consideriamo il caso di un fluido incomprimibile, in moto entro una tubazione di sezione costante "A". (fig.1)

Tutte le particelle in moto hanno velocità uguale, uniforme e direzione parallela all'asse della condotta. All'istante t1 le particelle attraversano la sezione 1 e all'istante t2, le stesse particelle dopo aver percorso uno spazio S, attraversano la sezione 2. Il volume descritto dalla sezione fluida sarà :
Vol. = S * A
Per definizione, la portata "Q" sarà così espressa :
Q = Vol./ t2 - t1 = S * A/ t
ma il rapporto S / t rappresenta la velocità V con la quale il fluido si é spostato dalla sezione 1 alla sezione 2, per cui si può scrivere :
1) Q = A * V

  • Q = portata
  • A = sezione della tubazione
  • V = velocità del fluido

UNITA' di MISURA
Dalla relazione Q = A * V si esprime
V = m / sec A = m2
per cui Q = A * V = m2 * m / sec = m3 / sec
Tale portata viene denominata " Portata Volumetrica ".
In pratica però si usano unità di misura che sono dei sottomultipli di quella ricavata, come ad esempio il m3 / h ed il l/h,

  • 1 m3 / sec = 3600 m3 / h
  • m3 / h = 1000 l / h

Moltiplicando la portata volumetrica " Q " per il peso specifico Y del fluido ( espresso in kg / m3 ), si ottiene la " Portata Ponderale " G :
2) G = Q * Y = m3 / sec * kg / m3 = Kg / sec.
Anche per la portata ponderale " G " in pratica si usano altre unità di misura ricavate da quella fondamentale, per esempio il Kg / h e la t / h.
Nel caso di gas, si esprime la portata volumetrica in Nm3/ h (normali metri cubi / ora ), cioè riferita alle "condizioni normali"; generalmente adottate, che sono :

  • Tn = 273 °K
  • Pn = 10.330 Kg / m2

in quanto il peso specifico di un gas é influenzato sia dalla temperatura che dalla pressione di esercizio nel modo seguente :
3) Y1 = Yn * P1/Pn * Tn/T1
P1 e T1 sono espressi in valore assoluto, e rispettivamente in kg/m2 e °K (grado Kelvin).
Di conseguenza, nota la portata volumetrica "Q" espressa in m3/h e le condizioni di esercizio (P1 e T1), si può risalire alla portata normale Qn :
4) Qn = Q * P1/Pn*Tn/T1 (Nm3/h)
ESEMPIO :

  • Q = 4000 m3/h
  • P1 = 3 kg/cm2 (relativi)
  • T1 = 100 °C