Scelta della temperatura del bulbo umido in una torre evaporativa

Per stabilire le condizioni di funzionamento di una torre evaporativi è essenziale precisare la temperatura a bulbo umido dell’aria e dell’ambiente.

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Le condizioni più gravose per la torre si hanno nei mesi estivi, che sono caratterizzati dalle temperature del bulbo umido più elevate. In caso d’acquisto di una torre, l’indicare una temperatura del termometro umido molto alta, pensando di disporre così di un apparecchio più abbondante o di ottenere, magari senza bisogno, una temperatura più bassa dell’acqua, significa spendere di più e quindi immobilizzare del capitale che non renderà mai nulla: le sovrabbondanze rispetto al fabbisogno reale devono essere calcolate a ragion veduta od, eventualmente, se ne deve tener conto indicando la portata d’acqua con un certo margine in più.

E’ sempre consigliabile interpellare il costruttore delle torri evaporative perché questi, per risolvere ogni singolo problema, ricorre ad apparecchi di serie con caratteristiche ben precise per cui difficilmente potrà offrire una torre dell’esatta capacità richiesta, ma proporrà già egli stesso un apparecchio in grado di soddisfare la capacità richiesta con un certo margine. I costruttori seri, nell’indicare i dati di funzionamento delle proprie torri tengono sempre conto di un certo margine di sicurezza.

Si può affermare di conoscere, con buona approssimazione, la temperatura al termometro umido di una certa località, quando si conoscano le tre letture giornaliere del termometro umido di tutti i giorni dell’anno, per un periodo di almeno 5 o 6 anni (questo periodo è il minimo, 10 anni rappresentano l’arco di tempo più accettabile). Esistono ad esempio studi per la città di Milano che riportano le analisi delle temperature del termometro umido degli ultimi 40 anni.
torri package
Una grande casa americana produttrice di torri evaporative ha elaborato, con un calcolatore elettronico, ben dieci milioni di osservazioni per 396 località degli Stati Uniti e 36 di altri Paesi del mondo. Le osservazioni sono state eseguite ogni ora di ciascun giorno, nel periodo più caldo dell’anno, per dieci anni. Alla fine è stata compilata una tabella delle temperature del termometro umido da prendere come base per il progetto di torri di raffreddamento. Poiché le condizioni più sfavorevoli al funzionamento di una torre di raffreddamento si verificano in estate la tabella si riferisce al solo quadrimestre estivo, quando le temperature al termometro umido sono più alte.

Nelle altre stagioni le condizioni di funzionamento sono più favorevoli. L’American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE), sulla base dei dati forniti dallo studio sopracitato , ha compilato una tabella relativa a 755 località degli Stati Uniti e 310 località al di fuori degli Stati Uniti. Oltre alle coordinate geografiche delle diverse località, la tabella compilata dall’ASHRAE riporta i dati relativi alla temperatura del termometro umido, da usarsi in fase di progettazione. Questi dati sono suddivisi in tre parti, intestate rispettivamente:1%-2 ½%, e 5%. Ciò significa che i valori in esse indicati possono essere superati in media ogni anno l’1%, il 2 ½ o 5% delle ore estive prese in considerazione (2928), ossia rispettivamente per 30 ore, 75 ore o 150 ore in cifra tonda.

E’ ovvio che la temperatura indicata nella prima colonna non è la massima, ma agli effetti del funzionamento della torre è praticamente la più severa. Solo eccezionalmente, infatti la 30 ore saranno consecutive, ma più probabilmente consteranno di brevi periodi (2-3 ore) distribuiti in più giorni. Quindi il volano termico dell’impianto, di cui la torre è una parte, consente normalmente di superare questi punti critici con alterazioni irrilevanti agli effetti pratici. Una regola pratica molto semplice consente di passare alla temperatura del termometro umido massima verificabile , in un certo periodo, in una data località.

Se per una certa località si aggiunge al valore indicato nella prima colonna (1%) la differenza tra valore stesso e quello figurante nella seconda colonna (2 ½%), si ottiene la massima temperatura al termometro umido registrabile in 10 anni. Se invece si aggiunge al valore riportato nella prima colonna(1%) la differenza tra detto valore e quello indicato nella terza colonna (5%) , si ottiene il valore massimo registrabile probabilmente nell’arco di 50 anni. Sono regole empiriche ma molto vicine alla realtà, tanto da essere pienamente accettabili. Il problema è decidere in quale delle tre colonne è riportato il valore più adatto al caso in esame.

Citeremo diverse situazioni esemplificative, a seconda del servizio cui la torre è destinata:

SERVIZIO FUNZIONAMENTO COLONNA
Condizionamento tecnologico Estivo 1%
Condizionamento residenziale Estivo 2½%
Acciaieria Annuo 5%
Distilleria Annuo 2 ½%
Compressione d’aria e così via Annuo 1%

Qui di seguito riportiamo alcuni valori della tabella pubblicata nell'”Handbook of Fundamenttals 1972″ dell’ASHRAE, relativi a talune località europee, africane ed asiatiche. Abbiamo compilato per talune località italiane dei diagrammi della temperatura del termometro umido, sulla scorta dei dati consuntivi di 5 o 6 anni, rilevati presso l’Istituto centrale di Meteorologia ed Ecologia Agraria dello Stato Italiano.

CITTA’ 1% 2,50% 5%
ABADAN 28 27 27
ABIDJAN 28 27,5 27
ADEN 28,5 28 27,5
ADDIS ABEBA 19 18,5 18
ALGERI 25 24,5 24
AMMAN 21 20,5 20
AMBURGO 20 19 18,5
AMSTERDAM 18,5 18 17
ANKARA 20 19,5 19
ARCANGELO 15,5 14,5 14
ASMARA 18,5 18 17,5
ATENE 22,5 22 22
BAGDAD 23 22 22
BARCELLONA 24 23,5 23
BEIRUT 25,5 25 24,5
BELFAST 18,5 18 17
BELGRADO 23,5 23 22,5
BENGASI 25 24,5 24
BERLINO 20 19,5 19
BIRMIGHAM 19 18 17,5
BOMBAY 28 27,5 27
BRUXELLES 21 20 19,5
BUCAREST 22,5 22 21,5
BUDAPEST 22,5 22 21,5
CAIRO 24,5 24 23,5
CALCUTTA 28,5 28 27,5
CARDIFF 18 17,5 17
CASABLANCA 23 22 21
CITTA’ DEL CAPO 22,5 22 21,5
COPENHAGEN 20 19 18
DAKAR 27,5 27 26,5
DJAKARTA 26,5 26 25,5
DUBLINO 18,5 18 17
EDINBURGO 18 17 16,5
GEDDA 29,5 29 28,5
GERUSALEMME 21 20,5 20,5
GIBILTERRA 24,5 24 23,5
GLASGOW 18 17,5 16,5
HANOI 29,5 29,5 29
HANNOVER 20 19,5 18,5
HELSINKI 19 18,5 17,5
HONG KONG 27,5 27 26,5
ISTAMBUL 24 23,5 23
KATMANDUU 25,5 25 24,5
KHARRKOV 20,5 20 19,5
KIEV 20.5 20 19,5
LAGOS 28 27,5 27
LENINGRADO 18.5 18 17,5
LIONE 22 21 20,5
LISBONA 20,5 20 19,5
LONDRA 20 19 18,5
MADRID 22 20,5 19,5
MANNHEIM 21,5 20,5 20
MARSIGLIA 22 21,5 20,5
MILANO 24 23 22
MOGADISCIO 28 27 27
MONACO 20 19 18
MOSCA 20,5 19,5 18,5
NAIROBI 19 18,5 18,5
NAPOLI 23,5 23 22
NANTES 21 20,5 19,5
NIZZA 23 22 22
NUOVA DELHI 28,5 28 27,5
ODESSA 21 20,5 20
OSLO 19,5 19 18
PARIGI 21 20 19,5
PHNOM PENH 28,5 28 27,5
PRAGA 19 18,5 18
REYKJAVIK 12 11,5 11,5
ROMA 23,5 23 22
SALONICCO 25 24,5 24
SAPPORO 24,5 23,5 22,5
SHANNON 18,5 18 17
SHANGHAI 27,5 27 26,5
SINGAPORE 28 27,5 27
SOFIA 22 21 20,5
STOCCOLMA 18 17 16
STRASBURGO 21 20,5 19,5
TEHERAN 24 23,5 23
TEL AVIV 23,5 23 22,5
TOKYO 27,5 27 26,5
TUNISI 25 24,5 23,5
VALENCIA 24 23,5 23
VARSAVIA 22 21 20
VIENNA 21,5 20,5 19,5
VLADIVOSTOK 21 20,5 20
ZURIGO 20 19,5 19