Estrazione forzata fumo: Portata Massica e Portata Volumetrica

Ai fini di aumentare l’efficienza dell’estrazione dei fumi scaturiti durante l’incendio, e soprattutto per meglio giustificare le alte portate in progetto, è opportuno spendere due parole in merito alle portate d’aria che entrano in esercizio.

Richiamando velocemente le definizioni di:

– Portata di Massa

o portata massica (M) indica la massa che scorre attraverso una sezione nell’unità di tempo ed è espressa in [kg/s]

– Portata Volumetrica

portata d’aria  che transita in una condotta di sezione A è pari a: 
dove v indica la velocità del fluido, considerata uniforme e con un certo angolo rispetto alla sezione.
Nel caso particolare di aria in condotta valutata perpendicolare all’area è definita come:
Nel sistema internazionale è misurata in metri cubi al secondo [m³/s]

Per passare dalla portata volumetrica alla portata massica, è necessario moltiplicare la portata volumetrica per la densità  del aria (che è espressa in kg/m3).

Queste semplici definizioni rimarcano che la differenza delle due grandezze è nel vincolo della densità dell’aria.

La differenza di densità tra uno strato di gas caldo e l’aria circostante innesca una differenza di pressione, senza approfondire troppo le considerazioni sui livelli di pressione e ritenendo che la trasformazione sia isobara, si può ricavare la densità dell’aria dipendente dalle temperature.

Basta inoltre considerare che l’aria, a differenza di altri fluidi, è facilmente comprimibile ed è dipendnente dalla pressione e dalla temperatura.

La densità è inoltre inversamente proporzionale alla temperatura poiché diminuendo la temperatura diminuisce anche il volume occupato e quindi aumenta il rapporto massa/volume; viceversa aumentando la temperatura aumenta il volume e quindi diminuisce la densità.

Mentre in letteratura è facile reperire materiale in merito alla pressione e quindi alla spinta di galleggiamento per “SPINGERE” i fumi caldi verso l’altro, ho ritenuto utile riportare in questo articolo delle considerazioni sui ventilatori di estrazione fumo e su come la variazione di temperatura si ripercuote sulla loro efficienza.

Dai discorsi effettuati sino ad ora è ragionevole desumere che all’incremento di temperatura dei fumi corrisponde una diminuizione di portata massica.

Nella figura sottostante viene rappresentata sia la Portata di massa elaborata dal ventilatore che la portata volumetrica in funzione della temperatura dei fumi estratti.

Un numero che balza agli occhi dal grafico è che, per esempio, a 600°C dei fumi la portata in massa è ridotta circa al 30% di quella estratta a temperatura ambiente; rammentando che la portata in massa è proprio la quantità di Fumo estratto dal ventilatore, è occorrente movimentare molta più massa ad alta temperatura per equiparare i kg che si estrarrebbero a “FREDDO”.