Calcolatori di meccanica dei fluidi
16 calcoli di campo per tubazioni, pompe, serbatoi e misura di portata. Ogni calcolatore mostra la sua formula e propone esercizi.
Tubazioni e perdite di carico
Velocità in una tubazione
Acqua, valori usuali: aspirazione pompa da 0,6 a 1,5 m/s, mandata da 1,5 a 3 m/s. Usare il diametro interno reale (da spessore o schedula).
Numero di Reynolds (regime di moto)
Laminare sotto 2300, turbolento oltre circa 4000, transizione nel mezzo. Acqua a 20 °C: μ ≈ 1,0 mPa·s; oli: da 10 a 1000 mPa·s.
Perdita di carico in tubazione (Darcy-Weisbach)
Fattore di Darcy con Swamee-Jain (±1 % rispetto a Colebrook per Re da 5000 a 10⁸); in zona di transizione (2300–4000) il risultato è approssimato. Tubo nuovo: la rugosità cresce con l'età.
Perdite concentrate (somma dei K)
Valori di K usuali: curva 90° standard da 0,3 a 0,9; saracinesca aperta da 0,1 a 0,2; valvola di ritegno 2; sbocco in serbatoio 1; imbocco a spigolo vivo 0,5.
Pressione e altezza di liquido
Per l'acqua, 1 bar ≈ 10,2 m. Un liquido più denso dà meno altezza a pari pressione: la pompa dà la stessa prevalenza, non la stessa pressione.
Pompe
Potenza idraulica e all'albero
Scegliere un motore almeno del 10–15 % sopra la potenza all'albero nel punto più gravoso della curva. Rendimento pompa centrifuga: dal 50 all'85 %.
Leggi di affinità (velocità o diametro della girante)
Esatto per un cambio di velocità a rendimento costante; per la tornitura della girante, valido solo per piccole riduzioni (meno del 10–15 %). Il punto reale dipende anche dalla curva dell'impianto.
NPSH disponibile e margine
z è negativo quando la pompa aspira da sotto (aspirazione negativa). Puntare a NPSHa ≥ 1,3 × NPSHr (o almeno 1 m di margine); acqua a 20 °C: pv = 2,34 kPa, a 60 °C: 19,9 kPa.
Punto di lavoro pompa-impianto
Approssimazione: curva della pompa parabolica passante per H₀ e il punto nominale, perdite dell'impianto in Q². Per un calcolo preciso, sovrapporre la curva reale del costruttore.
Portata della pompa con prova di livello
Serbatoio verticale a sezione costante. Chiudere l'ingresso se possibile (Qe = 0) e misurare almeno 2–5 minuti per ridurre l'errore di lettura.
Serbatoi
Serbatoio verticale: livello e volume
Fondo piano. Per un fondo conico o bombato, aggiungere a parte il volume del fondo. Livello misurato dal fondo interno.
Serbatoio orizzontale: volume parziale
Fondi piani (R = D ÷ 2). Con fondi bombati il volume reale è un po' maggiore: usare la tabella di taratura se esiste.
Tempo di svuotamento da un foro
Torricelli: serbatoio verticale aperto all'aria, uscita libera sul fondo, senza tubazione a valle. Una tubazione di uscita aggiunge perdite e allunga il tempo.
Tempo di riempimento o svuotamento
Serbatoio verticale. Per svuotare, mettere h₂ sotto h₁ e una portata in uscita maggiore di quella in ingresso. Nessun risultato se il livello non va nel verso giusto.
Misura di portata
Portata con diaframma
Solo liquidi (ε = 1). Semplificato dalla ISO 5167: C ≈ 0,60–0,61 per diaframma a spigolo vivo, β da 0,2 a 0,75 e Re elevato; per misure fiscali usare l'equazione completa (Reader-Harris/Gallagher).
Misuratore a pressione differenziale: estrazione di radice
Al 25 % di Δp si ha già il 50 % della portata. Sotto circa il 10 % della portata la misura è poco affidabile: quasi tutti i trasmettitori hanno un taglio di bassa portata.
Strumenti di apprendimento e verifica. Gli intervalli indicati sono riferimenti generali: seguite sempre le procedure, le autorizzazioni e le consegne del vostro impianto. Non viene inviato nulla: i calcoli avvengono nel browser.