Che cos'è la perdita per attrito?
La perdita di attrito nel tubo è una misurazione o un calcolo della perdita di flusso o pressione dovuta all'interazione del fluido con le pareti del tubo. Queste perdite devono essere determinate per i sistemi di tubazioni, poiché le pompe devono essere specificate con una potenza sufficiente per superare le perdite e fornire portate adeguate. La perdita di attrito varia a seconda dei materiali del tubo, della lunghezza e della portata o velocità del liquido.
I sistemi di tubazioni sono costituiti da sezioni diritte o curve di tubi, connessioni, valvole e altri raccordi. Man mano che un sistema aumenta in lunghezza e complessità, i fluidi che lo attraversano interagiscono con le pareti del tubo e vari raccordi, creando resistenza. Una quantità eccessiva di resistenza alla fine causerà una perdita di flusso al cliente o alla destinazione se non superata da una maggiore potenza di pompaggio.
I materiali utilizzati nei tubi variano ampiamente, dalla ghisa alla plastica, e ogni tipo presenta una ruvidità particolare sulle pareti interne. I produttori di tubi pubblicano tabelle che mostrano la perdita di attrito prevista per lunghezza del tubo per diversi materiali e diametri del tubo, con il diametro che misura la distanza attraverso l'area interna del tubo. Un fattore di rugosità misurato o stimato viene utilizzato nel calcolo della perdita di attrito, con un tubo di ferro non finito con un fattore di rugosità più elevato rispetto al tubo di plastica liscio.
Le tabelle sulla perdita di attrito mostrano i valori dei piedi di prevalenza per 100 piedi di tubo (il valore è lo stesso in metri) perché la capacità della pompa e i requisiti di potenza sono normalmente dimensionati in piedi di acqua. Questo valore stima quanti piedi verticali una pompa può spingere acqua con una determinata dimensione del motore, il che consente ai progettisti di collegare la potenza della pompa direttamente a un sistema di tubazioni. L'effetto della perdita per attrito aumenta con la lunghezza del sistema e il numero di raccordi e sezioni curve, e può essere ridotto solo usando un tubo più liscio, ma non può essere eliminato.
Le perdite aumentano anche all'aumentare della velocità o velocità del fluido nel tubo. L'aumento della pressione del sistema è una soluzione migliore rispetto all'aumento delle portate, motivo per cui i sistemi idrici municipali utilizzano torri d'acqua elevate. Mantenere un approvvigionamento idrico in un serbatoio elevato non solo fornisce acqua extra per periodi di forte domanda, ma mantiene anche una pressione più costante per superare le perdite del sistema.
La perdita di attrito è importante in tutti i sistemi di tubazioni commerciali, poiché una resistenza maggiore equivale a costi di pompaggio più elevati. Esistono alcune applicazioni in cui è fondamentale un'adeguata capacità di pompaggio, come la lotta antincendio. Un camion con pompieri deve fornire grandi quantità d'acqua attraverso lunghe sezioni di tubo, spesso ai piani superiori di un edificio. All'aumentare della domanda di acqua, il camion della pompa deve fornire una pressione adeguata agli ugelli per mantenere la capacità antincendio. Gli ugelli per tubi flessibili sono progettati come tubi lunghi e sottili perché questo converte la pressione del tubo flessibile in flusso elevato sull'ugello senza la necessità di alte velocità nel tubo flessibile.
Anche l'aria è un fluido e si verifica una perdita di attrito nei sistemi di riscaldamento e condizionamento mentre l'aria si muove attraverso i condotti che si collegano alle varie stanze. I progettisti di sistemi utilizzano i calcoli della perdita di attrito per determinare la potenza della ventola richiesta per un flusso d'aria adeguato negli edifici. Un dimensionamento inadeguato della ventola e del condotto può comportare uno scarso flusso d'aria in alcune aree di una casa o edificio o un riscaldamento o raffreddamento inadeguato ai piani più alti di un edificio a più piani.