Misura della portata rete antincendio: strumenti e limiti

Misura della portata rete antincendio e affidabilità degli strumenti: la domanda è più che legittima, perché lo “scopo della misura” cambia completamente il livello di precisione richiesto.

Di seguito trovi una panoramica ragionata dei misuratori tipicamente usati sulle condotte in pressione (acquedottistiche o antincendio) e, soprattutto, quando ha senso usarli per verifiche periodiche e quando invece non sono adatti per ricostruire la curva caratteristica Q/H delle pompe principali.

Perché misurare la portata in una rete antincendio

In centrale antincendio la misura della portata serve per esigenze diverse, e questo incide direttamente su strumento, installazione e accuratezza.

In particolare, nel testo si distinguono tre scenari:

• Prove periodiche: si misura la portata dell’“alimentazione idrica” per avere un’idea fondata e aggiornata delle prestazioni.
• Collaudo dell’“alimentazione idrica”: precisione sostanzialmente analoga alle prove periodiche.
• Verifica della curva Q/H delle pompe principali: qui servono misure accurate di portata e prevalenza, con una precisione superiore rispetto ai casi precedenti.

Tipologie di misuratori di portata usati su condotte in pressione

Per la misura della portata su condotte in pressione si utilizzano usualmente:

• Diaframma / Boccaglio
• Tubo di Venturi
• Contatori a turbina e a mulinello Woltmann
• Contatori a turbina ad inserzione
• Misuratori elettromagnetici
• Misuratori ad ultrasuoni

Queste soluzioni si differenziano, tra le altre cose, per: principio di misura, precisione, perdite di carico, modalità di inserzione, sensibilità ad aria/gas e corpi solidi, collegamenti verso strumenti registratori e materiali costruttivi.

Diaframmi/boccagli e tubo Venturi: come funzionano e cosa comportano

Diaframma/boccaglio e Venturi si basano sull’inserimento nel condotto di un’“accidentalità”, cioè un elemento perturbatore che genera una perdita di carico concentrata. La portata si ricava dalla misura della differenza di pressione tramite manometro differenziale (prese a monte e a valle, oppure a monte e in gola nel Venturi), risalendo alla velocità media e quindi a $Q$ note le aree.

Aspetti pratici rilevanti:

• per diaframma/boccaglio la differenza di pressione letta è da ritenersi perduta ai fini del carico;
• nel Venturi il tratto divergente consente un recupero del carico fino all’80% della depressione letta; a parità di portata dissipa circa un quinto rispetto a un diaframma.

In centrale: diaframmi tarati + rotametro in derivazione

Nei circuiti di misura in centrali antincendio UNI/EN vengono utilizzati diaframmi tarati associati a rotametri in derivazione, con lettura della portata su scale graduate.

Pro e contro (in breve)

Caratteristiche citate:

• economici e ingombro limitato
• funzionano anche senza corrente elettrica
• introducono perdite di carico concentrate
• possibili intasamenti delle prese di pressione
• richiedono tratti rettilinei: minimo 14 diametri a monte e 6 a valle (variabili con m e con l’accidentalità)
• precisione max indicata: 2% fondo scala (diaframma/boccaglio) e 1% fondo scala (Venturi), ma “la maggior parte degli strumenti in commercio è molto lontana da questo valore”.

Contatori a turbina: Woltmann e ad inserzione (quando convengono)

Contatori a turbina e a mulinello Woltmann (C.1)

Sono basati su una ruota a pale trascinata dal passaggio dell’acqua: entro certi limiti la velocità di rotazione è proporzionale alla velocità del fluido. Si installano a flangia (Woltmann, adatto per alte portate) o filettati (turbine per basse portate).

Punti chiave riportati:

• precisione circa 2% del fondo scala
• il segnale può diventare impulsi proporzionali al volume o un 4/20 mA
• perdite di carico valutabili intorno a 0,5 / 2 m.c.a.

Turbina ad inserzione (C.2)

Si applica senza sezionare la tubazione, prevedendo un manicotto (di solito 2″). La centralina calcola la portata con $Q=\mathrm{\Omega }v$ dopo l’impostazione del diametro.

Caratteristiche operative:

• tratti rettilinei necessari: minimo 10 diametri a monte e 5 a valle
• precisione: 1% fondo scala
• velocità misurabili: 0,3–9,0 m/s
• collegamenti con cavo schermato fino a 50 m
• in alcune versioni è removibile senza svuotare la tubazione.

Misuratori elettromagnetici: quando sono indicati (e quando no)

Il misuratore elettromagnetico, basato sulla legge di Faraday, non ha organi inseriti nella corrente e quindi non introduce perdite di carico né modifica lo stato della corrente.

Condizione essenziale: il fluido deve avere conducibilità > 5 µS/cm, altrimenti la misura è impossibile. La misura genera un segnale (4/20 mA) elaborato in centralina; integrando nel tempo si può ottenere anche il volume transitato.

Sintesi delle caratteristiche citate:

• perdite di carico concentrate nulle
• richiede corrente elettrica
• evitare aria/gas in grosse quantità
• insensibile a corpi solidi in sospensione
• tratti rettilinei: 10D a monte e 5D a valle (riducibili per precisioni intorno all’1%)
• precisione: +/- 0,25% del valore letto; ripetibilità +/- 0,1%.

Misuratori ad ultrasuoni: premontati, in opera e clamp-on

Gli ultrasuoni misurano la velocità del fluido rilevando la differenza dei tempi di percorrenza $dT$ di un’onda acustica emessa alternativamente da due sonde. Dalla velocità si ricava la portata sempre con $Q=\mathrm{\Omega }v$.

Punti evidenziati:

• precisione elevata: +/- 0,5% della portata misurata; in pratica, con montaggio in opera possono esserci piccoli errori di allineamento e la precisione di solito “non supera l’1% del valore letto”
• sono sensibili alle turbolenze: servono tratti rettilinei lunghi (indicati 10/15D a monte e 3D a valle, riducibili per precisioni intorno a 1–2%)
• non devono esserci corpi solidi in sospensione e aria/gas in grosse quantità
• per diametri superiori al DN 250 diventano competitivi perché i sensori sono gli stessi indipendentemente dal diametro
• esistono versioni con sensori esterni clamp-on, montabili e smontabili facilmente.

Misura della portata rete antincendio: criteri di scelta in base allo scopo (A/B/C)

Le caratteristiche dei misuratori vanno confrontate con esigenze come condizioni reali in tubazione, qualità dell’acqua, precisione richiesta, costi, manutenzione e affidabilità nel tempo.

Nel caso delle reti idriche antincendio, viene richiesto che l’acqua sia “pulita”. Nel testo si ritiene quindi che si sia in presenza di acqua priva di sostanze solide e con conducibilità certamente superiore a 5 µS/cm.

Casi A e B: prove periodiche e collaudo dell’alimentazione idrica

Qui “non è richiesta una grande precisione”. Si possono usare tutte le tipologie illustrate, ma per motivi di costo si preferiscono:

• diaframma/boccaglio
• tubo Venturi
• contatori a turbina

In particolare, nelle centrali UNI EN sono molto diffusi i diaframmi con rotametro in derivazione, con precisione circa 5% del fondo scala. Nelle centrali NFPA si possono trovare anche misuratori a tubo Venturi.

Caso C: curva caratteristica Q/H delle pompe principali

Per la ricostruzione della curva Q/H “gli unici strumenti indicati” sono:

• misuratori elettromagnetici
• misuratori ad ultrasuoni

Spesso, per costo, si lascia montato permanentemente uno strumento meno preciso (es. diaframma con rotametro o venturimetro) per la verifica periodica; le misurazioni per la curva Q/H possono essere eseguite con strumenti portatili ad ultrasuoni clamp-on.

Risposta finale: posso fare affidamento sui misuratori già montati in centrale per la curva Q/H?

Per le verifiche periodiche e per il collaudo dell’alimentazione idrica, sì: gli strumenti tipici di centrale (come diaframma con rotametro in derivazione, venturimetro, contatori a turbina) sono coerenti con l’obiettivo, perché non è richiesta grande precisione.

Per la curva caratteristica Q/H delle pompe principali, invece, il testo è esplicito: non si deve mai fare affidamento su strumenti di tipo a/b/c. In quel caso sono indicati elettromagnetici o ultrasuoni, anche in forma portatile clamp-on quando serve.

Se vuoi, possiamo inquadrare insieme lo scenario A/B/C del tuo impianto e capire quale misura ti serve davvero prima di scegliere lo strumento (o decidere se usare un portatile).