Come utilizzare le equazioni di bilancio per un condotto

tramite: O2O
Difficoltà: facile
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Introduzione

Per riuscire a studiare adeguatamente un condotto sarebbe opportuno scoprire prima di tutto la teoria prima di poter procedere a livello sperimentale. I condotti sono dispositivi svolgono la funzione di trasportare un fluido da un luogo ad un altro cercando di evitare perdite durante il loro percorso. I condotti sono usati per esempio per trasportare l'acqua da una collina fino ad un impianto idroelettrico, dove il fluido incontrerà una turbina, la quale trasformerà parte dell'energia del fluido in energia elettrica. In questa guida sarà possibile scoprire come utilizzare le equazioni di bilancio per un condotto.

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Le equazioni che permettono di bilanciare un condotto sono essenzialmente due: il bilancio di massa o portata ed il bilancio di energia o potenza. Ovviamente i bilanci per componenti di questo tipo hanno necessita di definire prima un Volume di Controllo. Il volume di controllo rappresenta una zona fissa e rigida attraverso la quale si considera il trasporto del fluido. Il volume di controllo è l'area sulla quale verrà calcolato il bilancio. Nel caso in esame il volume di controllo sarà proprio tutto il condotto.

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In caso il condotto abbia un ingresso ed un uscita allora l'equazione di bilancio della massa dovrebbe essere necessariamente: m1=m2 dove m rappresenta la portata massica. Se invece il condotto presentasse più ingressi e più uscite, allora sarà necessario scrivere al primo membro la somma di tutte le portate in ingresso e al secondo membro la somma di tutte le portate in uscita. Per quanto riguarda l'energia si avrebbe:
m1(p/k z v^2/2)1=m2(p/k z v^2/2)2 hl. Questa equazione rappresenta il bilancio di potenza per un condotto.

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Per quanto riguarda invece l'equazione scritta precedentemente:
m rappresenta la portata massica
p rappresenta la pressione
k rappresenta il peso specifico del fluido
z rappresenta la quota
v rappresenta la velocità attraverso il volume di controllo
hl rappresenta la perdita di carico.
Il bilancio indica che a causa delle perdite dovute principalmente all'attrito, il primo termine energetico non risulta più uguale al secondo, ma ad esso si aggiunge una perdita di carico che deve tenere assolutamente conto della dissipazione di energia. In questo modo è possibile calcolare il bilancio per un condotto, in modo che si possa intervenire per regolare i parametri e avere un flusso regolare e minori perdite dovute alla dissipazione di energia causata dall'attrito.

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