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  DISPENSE TECNICHE
 
  MECCANICA DEI FLUIDI
 
  VELOCIT└ DELL'ARIA
 
 
       
 
  1. Scala di Beaufort
  2. Effetto sul corpo umano
  3. VelocitÓ dell'aria
 
 
L'aria, in quanto avvolgimento gassoso della Terra non Ŕ una massa di gas a riposo, ma piuttosto costituisce un sottile strato fluido e turbolento che si muove con un'intensitÓ variabile dovuta ai grandi contrasti termici. Lo spostamento massiccio di grandi porzioni d'aria con una certa velocitÓ e direzione comune viene chiamato Vento.

Le disordinate e continue alterazioni della posizione relativa e della velocitÓ di masse parziali dell'aria che si sposta vengono chiamate Turbolenza.

La pratica assenza di vento vicino al terreno o alla superficie del mare viene chiamata Calma. ╚ poco frequente che questa tranquillitÓ si possa osservare a tutte le altezze su uno stesso luogo e possiamo considerarla inesistente se raggiungiamo varie migliaia di metri.
 
 
 
  1. Scala di Beaufort
 
 
 

La forza del vento viene determinata dalla velocitÓ dello stesso. La Scala di Beaufort ordina i venti in base alla loro forza che, tradotta in velocitÓ, appare con i valori della Tabella 1, misurati a 10 m di altezza e in campo libero.

Scala di Beaufort Nomedide Viento VelocitÓ
m/s Km/h
0 Calma 0,5 2
0 Calma 0,5 2
1 Aria leggera 1,5 5
2 Brezza leggera 3 11
3 Brezza delicata 6 22
4 Brezza moderata 8 30
5 Brezza fresca 11 40
6 Brezza forte 14 50
7 Vento moderato 17 60
8 Vento fresco 21 75
9 Vento forte 24 87
10 Grande vento 28 100
11 Temporale 32 115
12 Uragano 36 o pi¨ 130 o pi¨
Tabla 1. Scala di Beaufort

 
 
 
 
  2. Efetto sul corpo umano
 
 
 
Anche se la scala di Beaufort non considera il movimento dell'aria fino a quando raggiunge la velocitÓ di 1,5 m/s, in realtÓ gli spostamenti d'aria a velocitÓ inferiori, come ad esempio 0,5 m/s, si possono giÓ percepire, anche se solo leggermente. Il termine "aria in calma", implica un movimento fino a 0,08 m/s, oltre questo valore si percepisce perfettamente un movimento dell'aria.

Quando si effettua il rinnovo d'aria di un locale si utilizza dell'aria di apporto che contiene delle caratteristiche termiche e di umiditÓ simili a quelle esistenti all'interno del locale, difficilmente si pu˛ percepire il movimento dell'aria dal momento che un ricambio, per quanto sia attivo, in genere provoca delle velocitÓ d'aria al di sotto di ci˛ che abbiamo qualificato come aria in calma.

Tuttavia Ŕ perfettamente noto il fenomeno in base a cui un movimento d'aria sulla pelle nuda delle persone genera una sensazione di freschezza, anche se l'aria ha la stessa temperatura di quando Ŕ in calma. Difficilmente la velocitÓ dell'aria di ricambio di un locale pu˛ generare tale sensazione di freschezza e per questo viene giustificata l'esistenza dei ventilatori, che sono dispositivi destinati a provocare dei movimenti d'aria utilizzando l'aria esistente all'interno dei locali e quindi in modo indipendente dall'aria di apporto per un rinnovo dell'ambiente.

In un locale con persone vestite in modo normale, a riposo o con un'attivitÓ leggera e con una temperatura tra 20 e 24 ║C, un movimento d'aria a una velocitÓ compresa tra 0,5 e 1 m/s crea una sensazione di freschezza confortevole, ma se si tratta di persone che svolgono un'attivitÓ dura, con notevole sforzo muscolare, questa sensazione di sollievo non si verifica sino a quando non si raggiunge una velocitÓ dell'aria, sulle persone, tra 1,3 e 2,5 m/s. Superare questa velocitÓ genera pi¨ una sensazione fastidiosa che di sollievo, e quindi bisogna evitarla.

Tra questi estremi indicati pu˛ esistere una scala di sensazioni diverse. Comunque dobbiamo sempre considerare l'influenza decisiva della temperatura dell'aria, che deve essere inferiore a quella del corpo e anche che il grado di umiditÓ sia sufficientemente basso per consentire l'evaporazione del sudore umano. Dopo numerose prove con un gran numero di persone, si Ŕ riusciti a stabilire una scala, vedi Tabella 2, in cui bisogna considerare che per le velocitÓ dell'aria basse sono state considerate persone vestite in modo normale e temperature intorno ai 20║, e per velocitÓ dell'aria elevate sono stati utilizzati uomini a torso nudo impegnati in un lavoro intenso e con temperature elevate.

VelocitÓ dell'aria
sulle persone
Sensazione che la temperatura
Ŕ diminuita di
0,1 m/s 0║ C
0,3 m/s 1║ C
0,7 m/s 2║ C
1 m/s 3║ C
1,6 m/s 4║ C
2,2 m/s 5║ C
3 m/s 6║ C
4,5 m/s 7║ C
6,5 m/s 8║ C
Tabla 2. Effetto sul corpo umano

 
 
 
 
  3. VelocitÓ dell'aria
 
 
 
Ricordiamo qui (Scheda Tecnica, VENTILAZIONE 4) che l'aria quando circola in un canale alla velocitÓ v (m/s) di Sezione S (m▓), determina una pressione di velocitÓ, Pressione Dinamica Pd (mm c.d.a.), ed Ŕ legata al flusso Q (m│/h), secondo le formule:

Q = 3 600 v S

Pd
v▓
 
16
 mm c.d.a.
3.1 Come si misura la velocitÓ?
 
Bisogna distinguere due campi ben separati in cui si effettuano le misurazioni: in laboratorio o nel luogo dell'applicazione del dispositivo o impianto di ventilazione.

Nel primo caso la misurazione viene effettuata tramite un Tubo di Prandtl, inserito nel condotto in cui circola l'aria, a cui viene collegato un micromanometro a tubo inclinato o del tipo Betz.

Bisogna realizzare molte letture, in punti specifici del condotto. In base alla norma ISO 5801:1996 (E) in Fig. 1,una delle varie sonde per la lettura con le relative indicazioni. La stessa norma fissa i punti esatti in cui bisogna effettuare la lettura delle pressioni. Il centro della matrice della sonda deve essere collocato successivamente in non meno di 24 posizioni con separazione simmetrica collocate come viene indicato nella Fig. 2.


Fig. 1. Sonda di Prandtl
Fig. 2. Punti di misurazione della pressione in condotte circolari

I dispositivi da collegare alla sonde, i micromanometri, possono essere del tipo a lettura diretta mediante il livello che raggiunge un liquido, acqua, alcol, ecc. in un tubo generalmente inclinato per aumentare la precisione di lettura, o attraverso il livello che indica un sistema di vaschette con lettori ottici di precisione come nei dispositivi campione oppure con metodi elettrici.

Un esempio di dispositivi di questo tipo di misurazione dei laboratori sono quelli delle Figure 3, 4 e 8. Nell'ambito delle misure "in situ" della velocitÓ dell'aria i dispositivi in genere sono di tipo meccanico, con una ruota che gira per effetto dell'aria e il suo asse determina delle indicazioni leggibili in termini di velocitÓ. Fig. 5.

Fig. 3. Manometri a tubo inclinato Fig. 4. Manometro tipo Betz Fig. 5. Anemometro meccanico con cronometro

I dispositivi portatili, leggeri e manuali per misurare la densitÓ dell'aria di aspirazione o di scarico dei sistemi di ventilazione sono molto comuni nel mercato, ma non possono essere utilizzati in modo universale se si desiderano risultati accettabilmente affidabili. Esistono dispositivi specializzati per le funzioni di misurazione, ma bisogna sempre fare delle considerazioni per sceglierli.

Vale a dire:
  1. Conoscere il campo di misurazione
  2. Destinazione della misurazione
  3. Natura del flusso d'aria
  4. Spazio disponibilee
  5. Esigenze tecniche
  6. Precisione necessaria
  7. Prezzo

Questi dispositivi si basano su una ruota a pale che gira all'interno di una cassa tubolare a seconda della velocitÓ dell'aria. La velocitÓ di rotazione delle pale si trasforma in velocitÓ dell'aria che attraversa in modo assiale la sua cassa, fornendo una lettura discreta della velocitÓ.

Si tratta di dispositivi meccanico-elettrici, che generano una tensione misurata mediante galvanometro e tradotta in unitÓ di velocitÓ dell'aria. Ne esistono anche di elettrotermici in cui le variazioni di temperatura di una resistenza elettrica dovute all'azione di raffreddamento dell'aria che circola vengono tradotte in indicazioni di velocitÓ della stessa.

I disegni delle Fig. 6 e 7 rappresentano alcuni di questi dispositivi.


 
Fig. 6. Anemometro a lettura analogica   Fig. 7. Termo-anemometro a lettura digitale



Fig. 8. Micromanometro campione


Non sono di grande precisione e si devono osservare le indicazioni dei fabbricanti per quanto riguarda il posizionamento, i punti di misurazione e il numero di letture per costituire una media, per raggiungere risultati accettabili.

 
3.2 VelocitÓ dell'aria nel comfort
 
La velocitÓ dell'aria influisce sul comfort delle persone soprattutto per due motivi: l'incidenza del getto sulle stesse e il rumore che produce.

Nel primo caso si constata il maggiore raffreddamento che produce la corrente d'aria sugli esseri umani per cui l'uomo sente una temperatura inferiore.

Il grafico della Fig. 9 mostra una zona di sensazione gradevole prendendo in considerazione la coppia di valori temperatura del locale e velocitÓ dell'aria. Influisce notevolmente anche l'umiditÓ. Questo grafico Ŕ valido per valori tra il 30 e il 70%.



Fig. 9. Zona Comfort Ambientale


In realtÓ il metodo pi¨ usato per delimitare la zona del benessere Ŕ basarla sulla cosiddetta temperatura effettiva che include al tempo stesso la temperatura, l'umiditÓ e la velocitÓ dell'aria, fissate su un diagramma psicometrico.

Nella Tabella 3 si vedono le velocitÓ dell'aria consigliate e i luoghi in cui si devono applicare.

VelocitÓ aria Reazione delle persone Applicazione consigliata
0 a 0,08 Lamentele per aria viziata Nessuna
0,12 Ideale. Favorevole Tutte le applicazioni
0,12 a 0,25 Favorevole con riserve  
0,35 I fogli non volano No in uffici
0,40 Massimo per persone chesi muovono lentamente Magazzini e negozi
0,40 a 1,5 Impianti di condizionamento
grandi spazi
Raffreddamento localizzato
Tabla 3. Effetti della velocitÓ dell'aria

La direzione in cui si riceve l'aria, influisce anch'essa sulla soddisfazione o sul fastidio che produce e viene considerata Buona se giunge di fronte, sul volto di una persona seduta; Accettabile se si riceve al di sopra della testa; e Non-Accettabile se viene da dietro la nuca o a livello dei piedi.

Per quanto riguarda il rumore, nella Tabella 4 vengono forniti i valori di velocitÓ dell'aria consigliabili per raccogliere l'aria di uno spazio, spingerla nello stesso oppure trasportarla attraverso condotte che l'attraversano.

Bocche di raccolta m/s
Camere di residenze e hotel 1,2 a 2
Zone pubbliche commerciali:  
      A livelli di occupanti in movimento 3 a 4
      Vicino a persone sedute 2 a 3
      Bocche nella parte bassa delle porte 2 a 3,5
      Persiane nelle parete 2,5 a 5
      Raccolte a livello del soffitto 4 e pi¨
Capannoni industriali 5 a 10
Sistemi di alta velocitÓ 2 a 4
Bocche di mandata m/s
Studi di radiodiffusione, cabine di registrazione 1,5 a 2,5
Camere da letto di hotel 2,5 a 3
Residenze, sale di lusso, ristoranti lussuosi 2,5 a 3,5
Chiese, anticamere importanti 2,5 a 3,5
Appartamenti, alloggi 2,5 a 4
Uffici privati trattati acusticamente 2,5 a 4
Teatri 4
Uffici privati non trattati 3,5 a 5
Cinema 5
Uffici pubblici, ristoranti 5 a 7
Magazzini commerciali, piani alti 7,5
Sistemi di alta velocitÓ 3 a 8
Fabbriche 5 a 10
Magazzini commerciali, piani alti 10
Tabla 4. VelocitÓ dell'aria in base al rumore

Canali m/s
Tipo impianto Flusso
massimo
Tubo
principale
Diramazione
secondaria
Impianti individualizzati 500 a 1000 1 a 3 1
1000 a 5000 3 a 5 1 a 3
5000 a 1000 5 a 7 2 a 4
Impianti centralizzati:      
    - Residenze, saloni, hotel 3 a 5 1 a 3
    - Locali pubblici, uffici 5 a 7 1 a 3
    - Spazi industriali 5 a 10 2 a 5
Impianti semi-centralizzati:    
    - Locali residenziali:    
    Canali bassa velocitÓ
    (vicino a persone)
2 a 7 3 a 4
    Canali velocitÓ
    media
5 a 10 3 a 5
    Canali alta velocitÓ
    (lontani)
10 a 20 5 a 10
    - Locali pubblici:    
    Canali velocitÓ
    media
5 a 10 3 a 5
    Canali alta velocitÓ
    (lontani)
12 a 25 5 a 10

Per scegliere la velocitÓ pi¨ conveniente nei canali bisogna tener conto del costo della canalizzazione, dimensionata in base alla portata da trasportare e quindi con una velocitÓ pi¨ alta possibile, e del rumore consentito che marca un limite accettabile per tale velocitÓ.

 
3.3 Aplicaciones industriales
 
Una delle applicazioni della velocitÓ dell'aria sta nel trasporto pneumatico di fini, polveri e chicchi e nella raccolta dei stessi. Il tipo di cappa, cabina o bocca di raccolta consigliata Ŕ stato trattato nella Scheda Tecnica "Ventilazione 4". Cappe di estrazione. Le velocitÓ dell'aria necessarie per raccogliere il contaminante, gas o solido, e la corrente per trascinarlo nel condotto fino allo scarico, oltre ai valori che appaiono nella Scheda Tecnica citata, verrÓ trattato specificamente altrove.
 
 
 
 
 
 
 
 
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