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Titolo: Il Radiatore di Jerry (la saga continua)

Ho rispolverato le 5 famose puntate sul dimensionamento dei radiatori:
nulla si dice sul dimensionamento dei tubi.
Paul, ci puoi dare qualche spunto?
Saluti Andrea

 Paul, ci puoi dare qualche spunto?
L' argomento è piuttosto vasto se considerato nella sua interezza.
Cioè se si deve progettare tutto un impianto di distribuzione
per un intero fabbricato, partendo dal generatore sino ad arrivare
ai singoli corpi scaldanti, e adeguando i calcoli alla tipologia
di distribuzione (tradizionale a colonne montanti, a collettori
complanari , monotubo, ecc).
Se invece si tratta di un caso molto semplice, come potrebbe essere
una distribuzione ai radiatori di un singolo appartamento partendo
da un collettore complanare (flauto), indico il criterio di massima
che si adotta, con l' avvertenza che un minimo di pratica nel campo
da parte del tecnico e/o dell' installatare porta a risultati analoghi
a quelli dei calcoli.
Insomma, anche se la pratica non vale sempre più della grammatica,
almeno l' esperienza l' equivale :-)
Facciamo un esempio pratico.
Immaginiamo di dover calcolare il diametro delle tubazioni in rame
che devono alimentare 4 radiatori della zona giorno di unità abitativa.
Si conosce, perchè già calcolata, la potenzialità di ciascun corpo
scaldante ed ovviamente la distanza di ciascuno di essi dal collettore,
e quindi la lunghezza delle tubazioni andata/ritorno che lo alimentano.
Per prima cosa si determina la portata d' acqua che deve fluire in
ciascun radiatore per assicurare la potenzialità richiesta.
Si adotta la seguente formula :
               kcal/h
    P  =  ----------
              (ti - tu)
dove
P è la portata necessaria in litri/ora
kcal/h è la potenzialità del radiatore
(ti -tu)  è il salto termico dell' acqua tra l' ingresso e l' uscita del
radiatore, che normalmente si pone a 10°C.
Supponiamo che il nostro radiatore abbia una potenzialità di 1.500 kcal/h.
Dalla formula di cui sopra, sarà necessario assicurare una portata d' acqua
di 150 litri/ora, che peraltro si potrà avere sia con un piccolo diametro
del tubo ed una relativamente alta velocità di scorrimento dell' acqua,
come con un diametro più grande e con una conseguente minore velocità
dell' acqua.
E' bene comunque non superare, se possibile, velocità di scorrimento
dell' acqua di molto superiori a 0,5 m/sec,  per evitare possibili rumori
o sibili di scorrimento, nonchè aumenti delle perdite di carico nelle
tubazioni, che rappresentano la resistenza allo scorrimento
che incontra l' acqua nel fluire, e che aumentano di molto
all' aumentare della velocità.
A questo punto, conoscendo la portata d' acqua (150 litri/ora) e la velocità
fissata (0,5 m/sec), si utilizza un diagramma (si trova nei manuali
di termotecnica ma spesso viene pubblicato anche nelle pubblicazioni dei
produttori di materiali impiantistici), che in funzione dei due parametri
di cui sopra fornisce il diametro interno del tubo, e contemporaneamente
anche la perdita di carico al metro lineare dello stesso.
Per essere più preciso, è bene dire che il diagramma indicherà più di un
diametro di tubo che soddisfa le esigenze del tecnico.
Cioè potrà esserci ad esempio una soluzione -piccolo diametro/
alte perdite di carico- come un' altra, -grande diametro/basse perdite
di carico-, entrambe che soddisfano le esigenze.
Con i valori dell' ipotesi di cui sopra, trovo ad esempio che potrebbe
andare bene sia un tubo diametro interno 14 mm con perdite di carico
di 8 mm di colonna d' acqua, che tubo da 10 mm con perdite di 30 mm
di colonna d' acqua. Ovviamente anche la soluzione intermedia, cioè tubo
con diametro di 12 mm funziona egualmente.
Rimane quindi a carico del tecnico scegliere il valore migliore tra quelli
possibili.
Il criterio di scelta segue essenzialmente due strade, una di ragione
tecnica ed una pratica.
Quella tecnica parte dal presupposto che essendoci 4 radiatori
da alimentare singolarmente dal comune collettore, sarà bene che le
perdite di carico delle 4 linee di alimentazione siano il più possibili di
valore uguale, od almeno prossimo tra loro.
Non ci sarà quindi un ramo che offrirà una resistenza più alta degli altri,
ed il circolatore quindi funzionerà in migliori condizioni.
Quella pratica tende invece a ridurre la necessità di impiegare diametri
diversi, a tutto vantaggio dei costi e della praticità in cantiere.
Ma torniamo al nostro esempio.
Se sceglieremo un tubo da 12 mm interni, che ha una perdita di carico di
15 mm di colonna d' acqua, e moltiplicheremo detto valore per la lunghezza
del tubo stesso che porta l' acqua al radiatore, (immaginiamo che siano
12 metri in tutto), otterremo che la perdita di carico in quel ramo è di
180 mm ( 15 x 12), alla quale sarà da aggiungere la perdita di carico che
offre la coppia valvola/detentore del radiatore, e che è fornita dal
costruttore delle valvole stesse.
Per sicurezza il valore delle perdite di carico viene moltiplicato per un
fattore correttivo pari al 50 % circa.
Si ripete il procedimento per gli altri radiatori, avendo cura  di
scegliere, se possibile, tubi di diametro uguale od almeno di non più
di 2 diametri differenti.
Differenze non enormi di perdita di carico tra diversi rami potranno
essere comunque corrette nella cosiddetta fase di "bilanciamento"
dell' impianto, che consiste nell' equilibrare idrodinamicamente i singoli
rami strozzando eventualmente quelli più favoriti a mezzo
della valvola (se di tipo a doppio regolaggio) oppure del detentore
del corpo scaldante.
Lo stesso principio, tra l' altro, si utilizza anche per le varie colonne
montanti di un grande impianto, utilizzando speciali valvole,
dette "di piede di colonna", che introducono nella tubazione nella quale
sono montate una perdita di carico localizzata e regolabile  con continuità.
Quando si sono ultimati i calcoli e le scelte relative alle tubazione, in
pratica si è anche determinato le caratteristiche che dovrà avere
il circolatore, in quanto la somma delle singole portate d' acqua
determina la portata  della pompa stessa, ed il valore della perdita di
carico del ramo più sfavorito la prevalenza minima che dovrà avere.
In ogni caso, anche i circolatori funzionano bene in un ampio range, e molti
hanno di costruzione un sistema maccanico od elettrico per adattare la curva
portata/prevalenza secondo necessità.
Spero di aver soddisfatto, almeno in parte, le curiosità in argomento.
Cordialità.
                Paul