Flussimetro ad area variabile (detto anche rotametro) è uno degli strumenti più comuni nelle centrali di pressurizzazione delle reti antincendio, ma va capito bene: come si legge e soprattutto cosa non ci si deve aspettare.*
Sommario
Cos’è il flussimetro ad area variabile (rotametro)
Il flussimetro ad area variabile, spesso chiamato rotametro, è composto da un tubo verticale a forma tronco-conica e da un elemento interno comunemente chiamato “galleggiante”.
Il termine “galleggiante” è però improprio: nel caso descritto, esso ha densità superiore a quella del fluido , quindi non galleggia in senso stretto. Il suo diametro massimo è di poco inferiore al diametro più piccolo del tubo tronco-conico esterno.
A cosa serve: misura indiretta della portata
Questo strumento può operare con numerose tipologie di fluido e fornisce una misura indiretta della portata.
Il fluido percorre il rotametro dal basso verso l’alto, investe il galleggiante e lo oltrepassa. Nel farlo, il galleggiante genera una perdita di pressione localizzata dovuta al restringimento della sezione di passaggio.
Come funziona: perché la posizione cambia con la portata
Il principio di funzionamento si può riassumere così: mantenendo costante la pressione differenziale tra monte e valle del galleggiante, al variare della portata varia:
- la velocità del fluido;
- la spinta dinamica che agisce sul galleggiante.
Se, ad esempio, la portata aumenta, il galleggiante tende a salire perché aumenta la velocità del fluido nella sezione anulare libera tra galleggiante e tubo misuratore.
Lettura corretta: quale sezione del galleggiante considerare
La domanda pratica è centrale: qual è la sezione del galleggiante da considerare per leggere la portata sulla scala graduata?
Nel caso dei rotametri utilizzati nelle centrali antincendio, la sezione di riferimento è quella superiore del galleggiante, cioè la sezione corrispondente alla sua area massima.
La regola generale, come indicato anche dallo schema richiamato nel testo, è semplice: la sezione di lettura corrisponde sempre alla sezione di area massima del galleggiante.
Perché il galleggiante si stabilizza: equilibrio delle forze
Per capire perché il galleggiante “resta fermo” in una certa quota (e quindi si può leggere la portata), si considera l’equilibrio delle forze che agiscono su di esso:
- Forza peso
- Forza di Archimede
- Spinta idrodinamica
In condizioni di equilibrio, la risultante delle forze è nulla. Da qui si ricava che il galleggiante resta fermo nella posizione di lettura perché le forze sono in equilibrio.
Nel testo, la spinta idrodinamica viene anche espressa come prodotto tra l’area della sezione massima del galleggiante e la differenza di pressione tra monte e valle del galleggiante; da ciò deriva che la differenza di pressione tra monte e valle del galleggiante è costante.
Rotametro e grandi portate: uso in by-pass con diaframma tarato
Per portate molto alte, la sezione del rotametro diventerebbe eccessiva. Per misurare portate dell’ordine delle decine o centinaia di m³/h, i rotametri vengono quindi usati in derivazione rispetto a un diaframma tarato montato sulla tubazione nel flusso principale.
Tra le sezioni immediatamente a monte e a valle del punto in cui è montato, il diaframma provoca una differenza di pressione. Questa differenza genera un flusso in by-pass che viene spinto ad attraversare il rotametro:
- la portata è captata a monte del diaframma;
- viene restituita a valle dello stesso.
Il testo chiarisce che questa è la soluzione impiantistica adottata nelle centrali di pressurizzazione antincendio realizzate seguendo le indicazioni delle norme UNI EN.
Precisione: cosa significa il +/-5% del fondo scala (F.S.)
La precisione dei sistemi di misura così concepiti è dell’ordine del +/-5% del valore di fondo scala.
Esempio riportato: se si misura una di 50 m³/h con uno strumento avente fondo scala 100 m³/h, significa che si sta misurando una compresa tra 55 e 45 m³/h.
Nel testo si citano anche strumenti approvati FM con precisione +/-2%. In ogni caso, viene evidenziato che queste precisioni restano lontane da quelle di altri misuratori (ad esempio magnetici o a ultrasuoni), indicati con precisione +/-1% sul valore letto.
A cosa si usa davvero (e a cosa no) in una centrale antincendio
La conseguenza operativa più importante è che i diaframmi a lettura rinviata con rotametro si usano perché:
- sono molto economici;
- servono a verificare in primissima approssimazione che la di progetto sia raggiunta dalle pompe installate;
- servono a verificare periodicamente che la dell’alimentazione idrica sia nei valori di progetto e non abbia subito variazioni significative nel tempo.
Non si usano mai, secondo il testo, per:
- ricostruire la curva Q/H delle pompe principali.
Tratti rettilinei: quando la precisione “va a farsi benedire”
Il testo collega la precisione dichiarata (+/-5% sul fondo scala, o +/-2% per FM) alla presenza, a monte del disco calibrato (diaframma), di un tratto di almeno:
- 20 D a monte, libero da curve, valvole, gomiti e accidentalità che generano turbolenza;
- 5 D a valle, con lo stesso criterio.
Questi valori minimi vengono ricondotti a prove sperimentali e alle indicazioni contenute nella UNI 10023:1979 (misure di portata mediante diaframmi, boccagli o venturimetri su condotte in pressione a sezione circolare).
Il testo nota anche che alcuni costruttori indicano distanze minori (ad esempio 10 D a monte e 5 D a valle): in quel caso, “la precisione della misura di Q letta sulla scala del rotametro va… a farsi benedire”.
Posso usare il flussimetro ad area variabile per ricostruire la curva Q/H?
No: il testo è netto. Usare questi strumenti per ricostruire la curva Q/H delle pompe principali antincendio è “solo ed esclusivamente una perdita di tempo”.
Il punto non è se lo strumento sia “Approved” o meno: se si tratta del misuratore analizzato, i tratti di tubazione liberi prima e dopo lo strumento restano quelli e la precisione resta quella descritta. Di conseguenza, le misure ottenute sono adatte a verifiche grossolane, non a ricostruzioni di curve caratteristiche.
Conclusione
Il flussimetro ad area variabile (rotametro) è utile in centrale antincendio se lo si usa per ciò per cui è adatto: letture pratiche e verifiche di massima della portata, con la corretta regola di lettura sulla sezione di area massima del galleggiante e con attenzione ai tratti rettilinei richiesti.
