La misura delle portate effluenti da un tetto verde : studio della legge di efflusso di un misuratore volumetrico sperimentale

Nel campo industriale ed economico sono diverse le possibili necessità di calcolo di misura della portata. Basta semplicemente pensare alle necessità dei processi industriali, o al monitoraggio dei consumi d’acqua, anche in semplici utenze domestiche. Esistono diverse tecnologie di misuratori di portata, disponibili sul mercato, sia per rispettare le differenti caratteristiche fisiche del fluido, per i differenti valori di velocità, per le caratteristiche metrologiche richieste, del costo e della facilità d’utilizzo. La tecnologia più diffusa per la misura delle portata di una corrente fluida è basato nel misurare il volume o la massa del fluido che fluisce in moto stazionario in un determinato intervallo di tempo.

“In realtà si tratta semplicemente di una tecnica lenta e laboriosa, ma necessaria per la taratura primaria degli altri strumenti di misura e per la determinazione dei coefficienti di efflusso dei dispositivi a strozzamento” ( Montanini).
Una seconda possibilità consiste nel misurare il valore della velocità locale in più punti della velocità locale in più punti della corrente fluida per poi risalire al valore della portata volumetrica, nota la sezione interessata. Infine si possono utilizzare strumenti che forniscono direttamente una indicazione proporzionale alla portata (in volume o in massa). Quest’ultima categoria di strumenti è di gran lunga la più utilizzata e svariati sono i principi di funzionamento su cui sono basati tali misuratori di portata. Le tipologie più diffuse in commercio per la misura di portata si possono riassumere in:
- Misuratori elettromagnetici
- Misuratori massici Coriolis
- Misuratori di flusso
- Misuratori ad ultrasuoni
- Misuratori a pressione differenziale
- Misuratori volumetrici
- Misuratori a turbina
Con riferimento ad una corrente fluida che si muove con velocità V all’interno di un condotto di diametro D, si vuole distinguere il moto del fluido in laminare e turbolento. Nel primo caso il profilo delle velocità nella sezione trasversale del condotto è di tipo parabolico, con valori di V maggiori in corrispondenza dell’asse della simmetria della tubazione, mentre nel secondo caso il profilo delle velocità tende ad essere più variegato, con traiettorie irregolari. […]

Sono state anche proposte relazioni empiriche che consentono di calcolare la velocità media nella sezione mediante un numero limitato di misure in corrispondenza di determinati valori del raggio.
Nel misurare la velocità di un numero, bisogna inoltre ricordare, che essa è una quantità vettoriale, caratterizzata da un modulo, una direzione e un verso, e che l’introduzione dello strumento di misura altera, in maniera più o meno grande, il campo pre-esistente delle velocità.
Vengono definiti alcuni dei parametri che caratterizzano i misuratori in generale, e che definiscono gli intervalli ed i settori di uso di determinati tipi di misuratori con determinate grandezze:

- Accuratezza, ovvero l’indicazione dell’errore medio nella misura, generalmente indicata in % del fondo scala
- Precisione, l’errore accidentale che accade durante la misura
- Ripetibilità, valori misurati con riferimento alle stesse condizioni
- Riproducibilità, ovvero la possibilità di avere valori misurati con riferimento a condizioni diverse
- Tolleranza, rappresenta il massimo errore possibile
- Intervallo, è la differenza fra il valore massimo ed il valore minimo
- Regolazione, rapporto fra valore massimo e valore minimo
- Errore sistematico, l’errore presente ad ogni misura, eliminabile con calibrazione
- Caratteristica statica, ovvero il legame funzionale tra segnale Ym e grandezza fisica Y
- Linearità, il rapporto costante Ym/Y
- Sensibilità, il rapportotra variazione segnale Ym e variazione grandezza Y
- Deriva, ovvero il cambiamento dello zero dello strumento con le variazioni delle condizioni ambientali
- Deriva di sensibilità, cambiamento della sensibilità dello strumento con le variazioni delle condizioni ambientali
- Isteresi, differenza del segnale per variazioni crescenti o decrescenti della Y
- Zona Morta, intervallo minimo di Y al quale corrisponde segnale Ym non nullo
- Risoluzione, valore minimo di Y apprezzabile nella misura