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  DISPENSE TECNICHE
 
  MECCANICA DEI FLUIDI
 
  CIRCOLAZIONE DELL'ARIA NEL CONDOTTI III
 
 
       
 
  1. Gomiti
  2. Cambiamenti di sezione
 
 
 
 
  1. Gomiti
 
 
 

Nella Scheda Tecnica Meccanica dei Fluidi I, Circolazione dell'aria nei condotti I, parlando degli "Imprevisti nelle condutture" e del metodo del coefficiente "n", per il calcolo della perdita di carico, veniva presentato il caso dei gomiti in una canalizzazione, gomiti semplici a sezione rettangolare e gomiti circolari di uno, due e tre pezzi.

Qui continuiamo con i gomiti in cui, per limiti dello spazio disponibile o per motivi di costi, non si possono utilizzare dei gomiti curvi. Per ridurre la perdita di carico dei gomiti diritti si ricorre alla dotazione degli stessi di alette direttrici, due, tre o pi¨, uniformemente distribuite ed estese per tutta la curvatura del gomito. Le direttrici possono essere di spessore uniforme, di lamiera, oppure si possono utilizzare dei profili aerodinamici. La Fig. 1 indica graficamente le perdite dei vari casi presentati e le proporzioni che possono adottare le direttrici di spessore aerodinamico.

Fig. 1. Gomiti ad angolo retto con direttrici

La collocazione di direttrici con separazione progressiva tra le stesse in base alla curvatura, pratica che distribuisce in modo ottimale il flusso che cambia di direzione nel gomito, si pu˛ decidere con l'uso del grafico della Fig. 2 dove, in base al raggio interno e a quello esterno del gomito e dopo aver scelto il numero di direttrici da collocare, da una a tre, si trova il raggio e, assieme allo stesso, la posizione di ogni direttrice. Un esempio sulla stessa figura indica il procedimento.

Fig. 2. Posizione ottimale delle direttrici in gomiti

Nel caso di un gomito ottuso, superiore a 90░ si agisce in base al grafico della Fig. 3, ottenendo il coefficiente "n" di perdita di carico per gomiti a sezione rettangolare o rotonda e per angoli fino a 170░.

Fig. 3. Gomiti ad angolo ottuso

 
 
 
 
  2. Cambiamenti di sezione
 
 
 

╚ molto frequente che, per obblighi nella costruzione degli edifici bisogna ricorrere a cambiamenti di sezione, riduzioni o aumenti del passaggio delle condotte, e si cercherÓ di farlo sempre in modo progressivo per ridurre al minimo le perdite. Ciononostante a volte bisogna realizzare dei cambiamenti di sezione in modo brusco, per cui bisogna calcolare le perdite.

Il grafico della Fig. 4 indica i cambiamenti dolci progressivi, in base all'angolo in cui si verifica la transizione tra sezioni


Fig. 4. Cambiamenti dolci progressivi

Nelle riduzioni non si distingue tra perdite tra canali circolari o rettangolari. Negli aumenti di sezione, invece, esistono leggere differenze che vengono indicate nel grafico.

Anche se i cambiamenti bruschi di sezione non rientrano nei canoni di un buon progetto, sono frequenti nel caso di una cappa, una cabina o un plenum che sfociano in un condotto con una sezione notevolmente inferiore.

Quando i cambiamenti devono essere bruschi, da minore a maggiore o viceversa, si pu˛ considerare il coefficiente di perdita di carico in base al rapporto dei diametri e attraverso i grafici della Fig. 5.

Fig. 5. Cambiamenti bruschi di sezione. Coefficienti "n" di perdita di carico relativi alla VelocitÓ dell'aria in D

In caso di riduzione brusca i bordi hanno un'influenza decisiva sul coefficiente di perdite.

Nel grafico si possono osservare i valori corrispondenti a bordi con spigoli vivi. Arrotondando un po' gli stessi, il coefficiente scende a valori infimi, come viene indicato dalla linea tratteggiata.

Un caso speciale Ŕ l'entrata di un locale in un condotto, D1 = ¥, che si pu˛ considerare per il valore D/D1 = 0, un coefficiente "n" = 0,5 circa.

In espansioni brusche si pu˛ considerare il caso speciale di scarico di un condotto in un locale, D1 = ¥, per cui D/D1 = 0, e un coefficiente "n" = 1.

La convergenza e biforcazione di flussi, vale a dire l'unione e separazione degli stessi, dÓ origine a una grande varietÓ di soluzioni.

Canali circolari e rettangolari, unioni a forma di "T" o di "Y" e, queste, con inclinazioni di 20░, 30░ o 45░ e pezzi intermedi conici per unire sezioni con valori diversi. Tutto ci˛ porta a molteplici tabelle con molti dati relativi ai coefficienti "n" di perdita di carico per il ramo principale e quelli ausiliari.

Tutti vengono forniti in base al rapporto di flussi, che a loro volta sono uguali al rapporto delle sezioni dei canali moltiplicate per le velocitÓ d'aria che circolano negli stessi, ovvero:

Q / Q = S V / S V; Q / Q = SV / SV per cui le tabelle sono i risultati di varie entrate.

Solo a titolo orientativo viene mostrata la Fig. 6 con delle tabelle semplificate di varianti. I valori negativi di "n" rappresentano "facilitÓ" di carico, invece di "perdita", causata da un rapporto di flussi attraverso delle sezioni e velocitÓ d'aria specifiche.


Fig. 6. Separazione e unione di flussi

Nelle figure 7 e 8 vengono forniti i coefficienti "n" di perdita di carico di varie uscite di canali

Fig. 7. Uscite di canali

Fig. 8. Uscite di canali

Le uscite verticali dei canali di ventilazione attraverso il tetto, protette dalla pioggia mediante una testa di camino, come indica la Fig. 9, non sono consigliabili dal momento che mandano verso il basso i gas espulsi che, con la velocitÓ conferita dall'uscita, si possono diffondere sul tetto e sulle pareti alte dell'edificio, con finestre, ed entrare quindi di nuovo nello stesso. La perdita di carico, inoltre, Ŕ molto importante in questo caso.

Fig. 9. Uscite dal tetto

Un buon metodo per risolvere questa situazione Ŕ dotare l'uscita di un avvolgimento tubolare con la disposizione e le dimensioni indicate nella figura stessa, che agisce come ugello di diffusione verticale e al tempo stesso drena la possibile acqua piovana che entra dalla bocca, e scende aderente alle pareti interne. Inoltre la perdita di carico Ŕ notevolmente inferiore.

 
 
 
 
 
 
 
 
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