Come si dimensiona una cappa?

Queste maledette cappe!

Si hai capito bene, maledette! 

Maledette perché sembrano la cosa più semplice del mondo ma da loro dipende la salute degli operatori e l’efficacia del tuo sistema di aspirazione. 

Queste maledette cappe, se non correttamente dimensionate per aspirare una certa portata di aria  dove è disperso un particolare inquinante, posta ad una distanza definita; potrebbero non captare emissioni di sostanze inquinanti che si riverserebbero in ambiente di lavoro creando quantomeno un disagio all’operatore. 

Nell’articolo precedente, che puoi leggere qui, ho cercato di dare un sunto generale a:

• cosa sia una cappa;
• quali parametri base oltre a qualche utile consiglio per la sua scelta. 

Qui invece vorrei entrare un poco più nel dettaglio in modo da darti indicazioni semplici su come calcolare la portata delle diverse cappe in alcune condizioni operative sperando di rappresentarti proprio quella di cui hai bisogno. 

La formula di Dalla Valle, di cui ti ho parlato in questo articolo, ha carattere di validità generale e non a caso vedrai qui di seguito che è la formula per il calcolo della cappa con aspirazione ad apertura piana. 

Non è un caso. Questa tipologia di cappa infatti è forse la più vecchia cappa mai utilizzata dall’uomo per evitare di respirare gli inquinanti della produzione.

Ovviamente la tecnica, l’applicazione e l’esperienza, ha permesso negli anni di individuare formule empiriche più centrate per ogni tipologia di cappa. Qui di seguito ne troverai alcune:

Tipologia	Descrizione	W/L [m] / [m]	Valida per X [m] > di:	Formula per Q[mc/s]
	Aspirazione a fessura	0,2 o minore	0,3 * W
	Aspirazione a fessura flangiata	0,2 o minore	0,4 * W
	Aspirazione ad apertura piana	0,2 o maggiore o tonda	0
	Aspirazione ad apertura piana flangiata	0,2 o maggiore o tonda	0,2 * A
	Cabina	N.D.	0
	Cappa a baldacchino	N.D.	0

Dove con:

• X = distanza della sezione di ingresso della cappa dalla sorgente [m]
• L = lunghezza della cappa [m]
• W = larghezza della cappa [m]
• Vx = velocità di captazione alla distanza X [m/s]
• A = area della sezione di ingresso della cappa
• P = perimetro della cappa [m]

Ricorda: in maniera approssimata ma sufficientemente valida, è possibile calcolare e valutare la portata da aspirare come il valore dato dal prodotto della sezione di passaggio per la velocità di captazione. La formula è quindi calcolabile come:

Dove con Ax indichiamo la superficie alla distanza X dal punto di aspirazione mentre con Vx indichiamo la velocità alla distanza X. Complicato? Dai non credo…  eccoti qualche immagine per comprendere meglio cosa voglio dire: 

	In questo caso stiamo parlando di una superficie Ax, pari a 1/4 di cilindro, la portata può essere calcolabile come:
	In questo caso invece Ax è pari a 1/2 cilindro quindi:
	In questo caso invece stiamo parlando di una superficie Ax pari a 1/2 di sfera, da cui:
	Con 1/4 di sfera la portata può essere calcolata come:
	Con 1/8 di sfera la portata è invece calcolabile come:

Bene, ora che ti ho indicato come calcolare la portata in funzione della tipologia di cappa, anche in maniera indicativa ma pur sempre valida, visto che sono le 17.28, è il caso di bere un caffè prima di continuare l’articolo e raccontarti come dare un valore di resistenza all’aria in funzione della geometria della cappa da inserire all’interno del circuito aeraulico. Troppo complicato? Hai ragione… meglio chiamarle perdite di carico della cappa. 

Prima di parlarti delle perdite di carico ti consiglio di guardarti questo video che ti spiega come capire se una cappa è adeguata a ciò che deve fare.

Hai visto il video? Bene torniamo alle nostre perdite di carico…Essendo la cappa una parte delle tubazioni e del circuito aeraulico, che avrà una sua perdita di carico, ella avrà quindi un suo valore indicativo di perdite di carico che dovrai considerare, assieme alle altre perdite di carico del circuito per installare il ventilatore più corretto. 

Di seguito quindi, cercherò di darti alcuni parametri per il calcolo delle perdite di carico per alcune cappe. 

Come è possibile calcolare le perdite di carico in una cappa?

La risposta è il coefficiente di efflusso C. Cos’è? In altre parole è un coefficiente che ti permette di comprendere con quanta facilità l’aria entra nella cappa. Il coefficiente di efflusso è collegato al fattore di perdita di carico j dalla seguente equazione:

Quindi una volta che hai il coefficiente di efflusso C non dovrai fare altro che inserirlo nella seguente formula per poter calcolare la perdita di carico della maledetta cappa:

Dove:

Δp = perdite di carico

ρ = densità del fluido

v = velocità media di ingresso. Si hai letto bene di ingresso, quindi alla cappa!

C = coefficiente di efflusso 

Sono riuscito a recuperare alcuni valori di coefficienti di efflusso nel tempo, che ti elenco qui nella seguente tabella.

Tipo di cappa	C	j	Tipo di cappa	C	j	Tipo di cappa	C	j
	0,72	0,93		0,82	0,49		0,57	2,06
	0,9	0,24		0,82	0,49		0,61	1,69
	0,83	0,45		0,79	0,60		0,57	2,06
	0,75	0,78		0,82	0,49		0,71	0,99
	0,82	0,49

E se invece tu avessi delle semplici bocche di presa o aperture (fori sulla carena per esempio) i valori che puoi utilizzare sono i seguenti:

Bocca o apertura	C	j	Bocca o apertura	C	j
	0,98	0,04		0,60	1,78
β = 15°	0,94	0,13		0,60	1,78
β = 30°	0,90	0,24		0,53	2,56
	0,82	0,49
β = 15°	0,82	0,49
β = 30°	0,79	0,6
	0,72	0,93

Se sei arrivato fino a qui immagino tu abbia recepito le informazioni fondamentali per conoscere come calcolare la portata e le perdite di carico della cappa che hai scelto. 

Molte volte non è assolutamente semplice individuare la soluzione più corretta, dimensionarla sperando poi che funzioni. Se sei in questa condizione, permettimi di aiutarti. Contattami lasciando un commento qui sotto oppure compilando il form del sito.