L’impianto di prova

Per la realizzazione di tale impianto sono ovviamente state seguite le indi- cazioni riportate nella norma [7].

In figura 3.7 è riportata una visione assonometrica dell’impianto realiz- zato; di seguito sono descritte tutte le parti che lo compongono.

Figura 3.7: Proiezione assonometrica dell’impianto di prova

Le parti iniziale e finale sono costituite da tronchi di tubo in acciaio inos- sidabile, di diametro esterno pari a 48,3 mm e spessore pari a 2 mm (1). Su di esse sono installate una valvola di scarico DN8 (2) e una valvola di sicurezza (3). Per congiungere la prima e l’ultima parte con la linea principale sono stati installati, da ciascun lato, due tratti di tubo a forma tronco-conica che permettono di aumentare il diametro della tubazione nel primo tratto e di ridurlo nel tratto finale. Il primo permette che il diametro esterno aumenti fino a 60,3 mm conducendo lo spessore a 3,05 mm (4), mentre il secondo (5) aumenta ulteriormente il diametro esterno fino al diametro del tubo che costituisce la linea principale (6), pari a 88,9 mm.

Procedendo verso valle il primo strumento che si trova sulla linea princi- pale è un trasmettitore di temperatura Yokogawa, mod. YTA-110 [21] (7); tale strumento è stato appositamente tarato in modo da misurare tempera-

ture comprese tra i −200◦C e i 50◦C. L’aumento di temperatura dell’azoto

liquido rappresenta un aspetto molto importante del problema, in quanto bi- sogna assolutamente evitare che il flusso evapori, e quindi che si formi del gas

all’interno dell’impianto: per tenere sotto controllo questo parametro lungo la linea principale sono disposti altri due trasmettitori di temperatura.

Al fine di evitare un aumento di temperatura tale da permettere il pas- saggio allo stato gassoso dell’azoto, la linea principale dell’impianto è stata coibentata applicando attorno al tubo uno strato di polistirene espanso con barriera al vapore in alluminio.

Figura 3.8: Raddrizzatore di flusso

La figura 3.7 mostra la presenza, vicino al trasmettitore di temperatu- ra, di una valvola di sfiato (8), utile per liberare l’impianto da gas situati all’interno (aria o azoto gassoso).

(a) Fotografia del

flussimetro utilizzato

(b) Funzionamento del flussimetro

Figura 3.9: Misuratore di portata Endress Hauser

Subito a valle è presente un raddrizzatore di flusso (9) (figura 3.8), indi- spensabile data l’impossibilità, per questioni di spazio, di disporre dell’intero

3.3. IMPIANTO DI PROVA PER I TEST CON AZOTO LIQUIDO 33 tratto di tubazione dritta previsto [19, p. 18].

Si trova poi il misuratore di portata Endress Hauser, mod. Proline

Prowirl 72F (10) [19], con fondo scala pari a 38,4 dm3s−1.

Tale strumento è caratterizzato dal funzionamento a vortici: quando un fluido scorre ed incontra una barra generatrice, si formano in alternanza dei vortici, che si distaccano da entrambi i lati con senso di rotazione opposto, ognuno dei quali genera una bassa pressione locale (figura 3.9).

Le fluttuazioni di pressione sono rilevate dal sensore e convertite in impulsi elettrici; siccome i vortici sono generati con regolarità entro i li- miti applicativi del misuratore, la frequenza di generazione degli stessi è direttamente proporzionale alla portata volumetrica.

Figura 3.10: Sezione di test

Avanzando ancora verso la parte terminale dell’impianto si trova al se- zione di test (figura 3.10), questa è costituita da:

• due trasmettitori di pressione assoluta Yokogawa, mod. EJX-530A [4] (11), tarati per misurare valori di pressione assoluta compresi tra 0 bar e 16 bar;

• un trasmettitore di pressione differenziale Yokogawa, mod EJX-130A [3] (12), in grado di misurare fino a 1 bar di ∆P ;

• il piatto forato da testare (13), di cui si è già ampiamente discusso. Sebbene non sia riportata nella rappresentazione assonometrica, nella parte terminale dell’impianto è stata installata una valvola a sfera DN40 per regolare il flusso, mostrata nella fotografia di figura 3.11.

Figura 3.11: Valvola DN40 situata a valle dell’impianto

La figura 3.14 riporta una rappresentazione non in scala della linea dell’impianto, con l’indicazione delle distanze in millimetri.

3.3. IMPIANTO DI PROVA PER I TEST CON AZOTO LIQUIDO 35 Come serbatoio di mandata si dispone di una cisterna di capienza pari a 10 000 l che, grazie ad una pompa, permette di immettere l’azoto liquido nell’impianto a pressione costante, regolabile fino a 14 bar. Si intende scari- care l’azoto in uscita all’interno di una vasca apposita a pelo libero tramite un tubo flessibile di diametro interno pari a 20 mm e lunghezza pari a 6 m (fotografia in figura ??).

E’ stato necessario eseguire uno studio per ottenere una stima di mas- sima del volume di azoto liquido necessario per testare i quattro provini e avere un’idea dei tempi disponibili per acquisire i dati. In questo modo è possibile disporre di un’indicazione che permetta di valutare se il volume a disposizione è sufficiente per l’esecuzione delle prove. Tale analisi è stata possibile conoscendo le condizioni di temperatura e pressione, oltre che le proprietà fisiche del fluido, in due sezioni, a monte e a valle dell’impianto. Esprimendo poi il principio di conservazione dell’energia tra le due sezioni mediante il teorema di Bernoulli e considerando le perdite di carico, è pos- sibile risalire alla portata circolante nei diversi test. Grazie a tale studio, riportato nel dettaglio in appendice C, si può sostenere, con un certo mar- gine di sicurezza, che il volume di azoto liquido fornito dalla cisterna è più che sufficiente per lo scopo prefissato.

Figura 3.13: Fotografia del corpo principale dell’impianto

La figura 3.13 è una fotografia del corpo principale dell’impianto coiben- tato.

Figura 3.14: Rappresen tazione quotata in mm dell’impian to