In ambito industriale è sempre presente una rete di distribuzione di fluidi. Dal momento che i fluidi possono essere stoccati e spesso la richiesta ha andamento variabile nel tempo, lo schema di impianto più comunemente adottato prevede una pompa dimensionata per garantire una portata non inferiore alla richiesta media di tutte le utenze servite, ed un accumulatore con funzione di polmone.
Quando il fluido è immagazzinabile, l’installazione di un serbatoio, opportunamente dimensionato, permette di proporzionare gli impianti di produzione o di alimentazione per un valore inferiore a quello corrispondente alla massima richiesta, e consente, quindi, di far funzionare gli stessi con un coefficiente di utilizzazione medio più soddisfacente.
Serbatoi dimensionati per garantire sempre la portata richiesta
Il serbatoio ha, essenzialmente, la funzione di accumulare il fluido nei periodi in cui la quantità di servizio richiesta è inferiore a quella resa disponibile dalla sorgente (fase di carico) e di erogarlo quando la richiesta dell’utenza è superiore (fase di scarico).
Ipotizzando di avere un impianto in cui la pompa eroga sempre una portata costante qm, ma la richiesta di fluido può essere maggiore o minore, il serbatoio permette di accumulare fluido quando la richiesta è minore di qm e di fornirlo in caso contrario.
Per dimensionare un serbatoio se ci si trova nella situazione descritta sopra si può partire dalla curva della portata richiesta dall’impianto in funzione del tempo (curva a in Fig. 1.1) e della portata media erogata dalla pompa (curva c in Fig. 1.1).
Figura 1.1
Il volume (V) del serbatoio (curva d in Fig. 1.1) si calcola sommando la differenza tra portata richiesta dall’impianto e portata erogata dalla pompa ad ogni istante t:
Se si guarda nel dettaglio la curva d in Fig. 1.1 si posso distinguere tre periodi:
1. nel tratto OA la funzione è decrescente, perché è q < qm, cioè la portata richiesta è minore di quella erogata: il fluido si accumula nel serbatoio fino a raggiungere al tempo tA il volume indicato dal segmento AA’ .
2. Dal punto A al punto C della curva d la funzione V = f(t) è crescente perché risulta q > qm, cioè la portata richiesta è maggiore di quella erogata, per cui si dovrà attingere dal serbatoio la quantità Vmax di fluido.
3. Dal punto C al punto D risulta nuovamente q < qm e si sarà accumulato, sino al punto D, un volume espresso dall’ordinata CC’.
Di conseguenza la capacità Vs del serbatoio, per un corretto e continuo funzionamento del servizio, dovrà essere almeno uguale a Vmax cioè dovrà essere:
Vs ≥ Vmax = AA’ + CC’
Non è però detto che la pompa eroghi sempre una portata costante ma può essere dimensionata per erogare una portata varibile tra qmin e qmax, in questo caso si ottiene la curva c’ in Fig. 1.2. Come si può vedere in Fig. 1.2 il volume del serbatoio sarà minore del caso precedente e pari a Vs= AA’+CC’.
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