Quesito su vaso di espansione autoclave

[giovanni]

Avendo un vaso di espansione a membrana da 200lt precaricato (ad impianto vuoto) a 3.5bar e il pressostato che attacca a 4 e stacca a 5bar, in teoria quanta acqua è entrata nel serbatoio quando la pompa stacca?

[gibor]

Domanda di per sé semplice, ma in realtà può diventare parecchio contorta.
Immagina il vaso di espansione vuoto e che sia a pressione ambiente (assoluta=1bar).
Ora immagina che pompando l'acqua mentre entrerà si comporterà tale e quale come un pistone, e il volume d'aria sovrastante si comprimerà in modo direttamente proporzionale alla quantità di acqua che è entrata.
La formula che lega il volume alla pressione, in condizioni ideali, è una costante
P(iniziale)xV(iniziale)=P(finale)xV(finale)
1bar x 200Lt= 5bar x 40Lt di aria
la differenza così calcolata con il volume complessivo, direbbe che a quelle condizioni sono entrati 160Lt di acqua nel tuo vaso di espansione.
Ma il vaso è precaricato a 3,5bar, significa che fino a quando l'acqua non raggiunge quella pressione non ne entra nemmeno una goccia. Tenendo conto di questa differenza i calcoli diventano
3,5bar x 200Lt= 5bar x 140Lt di aria sovrastante il livello dell'acqua
che per differenza del volume complessivo come prima diventano la risposta alla tua domanda
60Lt d'acqua.

Se qualche docente, o ingegnere che sia, mi legge e scopre che ho detto fesserie, è autorizzato a bacchettarmi

[giovanni]

Prova pratica:
visto che l'acqua che entra da 4 bar a 5 bar è uguale a quella che esce da 5 a 4bar ( o no?), ho messo un secchio sotto il rubinetto e l'acqua che è uscita è stata di circa 10 lt.
Il serbatoio va bene perché l'ho caricato poco tempo fa.
A parere dell'idraulico dovrebbe entrarci dentro circa la meta del volume, cioè 100 lt. Ecco perché ho deciso di cercare di venire a capo della questione. Quello che intuisco è che d'acqua ce ne entra così poca perché la pressione da innalzare è solo di 1 bar... che però per la membrana in pratica sono solo 0.5bar, perché questa è caricata a 3.5bar.... :roll:

[gibor]

Sei sicuro delle pressioni in gioco? Come pure che l'acqua non ti sfoghi da altre parti?
Ti dico questo non per sfiducia, ma perché son prove tutt'altro che semplici da fare.

In ogni caso a 4 bar sono 25 Lt d'acqua, poco che sbagliano i manometri (compreso quello del compressore quando fu caricato) e il conto può tornare con le tue misure....

perché questa è caricata a 3.5bar....

è una lunga storia, e tante volte si va a spanne.
Cmq perché il vaso di espansione sia utile deve essere in grado di apportare il suo contributo all'impianto.
Detto in poche parole il vaso d'espansione principalmente serve ad accumulare acqua in pressione, in modo da rallentare gli interventi dell'autoclave.
Poi ci sono anche altre utilità. Ma su quelle capacità la causa principale perché viene montato è quella.

Tornando al perché di quella pressione: se normalmente l'impianto lavora intorno ai 4-5bar, caricarlo a 3,5 si è in grado di spingere indietro l'acqua nelle tubazioni teoricamente per il massimo della resa.
Se fosse caricato molto più basso non lo farebbe mai, o lo farebbe in misura molto minore di prima, salvo poi quando spegni completamente le pompe, che allora lo vedresti svuotare del tutto (per avere indietro l'acqua devi avere nell'impianto una pressione inferiore a cui è precaricato).
Se fosse più in alto invece non ti accumulerebbe mai nulla, si entra solo con pressioni superiori la sua, e qui dovresti aver già capito il perché.
Come vedi la pressione di precarica deve avere un valore legato alla pressione d'esercizio dell'impianto. Sopra o sotto si può solo peggiorare il suo funzionamento.

[cabestano]

Un completo manuale della Caleffi sui vasi di espansione:
http://www.caleffi.com/sites/default/fi ... 079_it.pdf

Ho seguito con attenzione questa discussione:
http://www.plcforum.it/f/topic/179667-c ... -inverter/
personalmente, letto il tutto, sono concorde con quelli che ritengono non necessario l' inverter, ma opterei per una pompa di dimensioni ridotte in parallelo per i piccoli prelievi, per non stressare le pompe grandi, il tutto tarato su pressioni diverse.

[gibor]

Cabestano.... ci giurerei che quello è sempre il nostro Giovanni che ha aperto quel topic..... : Sailor :

[cabestano]

Gironzolo spesso da quelle (ed altre ) parti.....conosco ormai bene la clientela....
Scherzi a parte, ogni forum ha diversi livelli di competenza in specifici argomenti, quasi tutti sono utilissimi, si impara molto dalle esperienze altrui, e qualche volta si riesce pure a dare una mano.

[giovanni]

Cabestano.... ci giurerei che quello è sempre il nostro Giovanni che ha aperto quel topic..... : Sailor :

Si si gibor sono sempre io, che sto proponendo a destra e a manca lo stesso quesito nella speranza di sviscerare il problema.
Nel frattempo, basandomi sui tuoi calcoli, per semplificare ho immaginato un cilindro idraulico da 200lt vuoto al cui interno scorre un pistone. Il pistone comincia a salire e comprime l'aria, quando la pressione di questa sarà arrivata a 4 bar
il pistone avrà fatto esattamente 150lt di corsa e il volume d'aria rimasto sarà di 50 lt. Poi il pistone continua a salire fino a che la pressione dell'aria compressa arriverà a 5bar. A quel punto il volume di spostamento del pistone sarà di 160lt, quello rimasto d'aria sarà di 40lt ed ecco risolto il quesito: da quando la pompa attacca da 4, a quando stacca a 5 bar il volume di acqua che entra dentro il serbatoio è esattamente pari a 50-40 = 10 lt... e la prova pratica con il secchio graduato lo dimostrerebbe.
Ci stiamo avvicinando?

[giovanni]

Cabestano.... ci giurerei che quello è sempre il nostro Giovanni che ha aperto quel topic..... : Sailor :

Si si gibor sono sempre io, che sto proponendo a destra e a manca lo stesso quesito nella speranza di venirne a capo definitivamente.
Nel frattempo, basandomi sui tuoi calcoli, per semplificare ho immaginato un cilindro idraulico da 200lt vuoto al cui interno scorre un pistone. Il pistone comincia a salire e comprime l'aria, quando la pressione di questa sarà arrivata a 4 bar
il pistone avrà fatto esattamente 150lt di corsa e il volume d'aria rimasto sarà di 50 lt. Poi il pistone continua a salire fino a che la pressione dell'aria compressa arriverà a 5bar. A quel punto il volume di spostamento del pistone sarà di 160lt, quello rimasto d'aria sarà di 40lt ed ecco risolto il quesito: da quando la pompa attacca da 4, a quando stacca a 5 bar il volume di acqua che entra dentro il serbatoio è esattamente pari a 50-40 = 10 lt... e la prova pratica con il secchio graduato lo dimostrerebbe.
Ci stiamo avvicinando?

[giovanni]

Cabestano.... ci giurerei che quello è sempre il nostro Giovanni che ha aperto quel topic..... : Sailor :

Si gibor sono sempre io, che sto proponendo a destra e a manca lo stesso quesito nella speranza di venirne a capo definitivamente.
Nel frattempo, basandomi sui tuoi calcoli, per semplificare ho immaginato un cilindro idraulico da 200lt vuoto al cui interno scorre un pistone. Il pistone comincia a salire e comprime l'aria, quando la pressione di questa sarà arrivata a 4 bar
il pistone avrà fatto esattamente 150lt di corsa e il volume d'aria rimasto sarà di 50 lt. Poi il pistone continua a salire fino a che la pressione dell'aria compressa arriverà a 5bar. A quel punto il volume di spostamento del pistone sarà di 160lt, quello rimasto d'aria sarà di 40lt ed ecco risolto il quesito: da quando la pompa attacca da 4, a quando stacca a 5 bar il volume di acqua che entra dentro il serbatoio è esattamente pari a 50-40 (oppure 160-150) = 10 lt... e la prova pratica effettuata con il secchio graduato lo dimostrerebbe.
Ci siamo arrivati?

[gibor]

Tranquillo, per me puoi cercare dove vuoi
Nel mio piccolo ho cercato di spiegartelo nel modo più semplice possibile, poi starà a te credere a chi vuoi.
Anche se da quello che scrivi, mi pare invece che lo hai capito abbastanza bene.

il pistone avrà fatto esattamente 150lt di corsa e il volume d'aria rimasto sarà di 50 lt. Poi il pistone continua a salire fino a che la pressione dell'aria compressa arriverà a 5bar. A quel punto il volume di spostamento del pistone sarà di 160lt, quello rimasto d'aria sarà di 40lt ed ecco risolto il quesito: da quando la pompa attacca da 4, a quando stacca a 5 bar il volume di acqua che entra dentro il serbatoio è esattamente pari a 50-40 (oppure 160-150) = 10 lt... e la prova pratica effettuata con il secchio graduato lo dimostrerebbe.
Ci siamo arrivati?

È esattamente come il primo dei miei esempi.
Ma se funziona realmente così, la membrana, o vescica che sia, è rotta e non tiene la precarica Il suo comportamento diventa come fosse scarico completamente....
Se la precarica la tiene invece i valori diventano come ti avevo scritto

la tua domanda iniziale era quanta ne entra quando si ferma a 5 bar, e io ti risposi 60Lt
alla seconda ti ho risposto che a 4bar ci sono ancora 25Lt
e il totale disponibile fra un avviamento e l'altro sono la sua differenza
60Lt-25Lt= 35Lt
Vaso di espansiione sano, gonfiato giusto, anche a calcoli si vede la differenza sull'utilizzo finale.

[giovanni]

Finalmente ci sono arrivato anche io... meglio tardi che mai. Mi sono fatto uno schizzo immaginando il serbatoio nelle tre condizioni: solo con precarica, con pressione a 4bar e con pressione a 5 bar. E, in effetti, da 4 a 5 bar entrano dentro esattamente 35 lt di acqua:


Grazie gibor, non so se ce l'avrei fatta senza il tuo aiuto.