#12 - Nel cinema

Il mulino del Po (Rai - 1963)

Serie tv degli anni '60 nella quale vi si trova l'importanza della misurazione della portata. Infatti, in una puntata della prima stagione si può vedere come i protagonisti si allarmano per cercare una soluzione visto che il Po' stava per straripare e distruggere gli argini rischiando che il mulino cada a picco.

Puntata dello piena del Po': clicca qui.

#11 - I costruttori

 

A livello storico boccagli e stramazzi hanno una vita breve difatti la loro nascita va di pari passo con l'evoluzione delle industrie e delle fabbriche. Per la produzione di boccagli si ha la ABB, che è una multinazionale svizzero-svedese, la Schneider Electric che è un gruppo francese che lavora a livello internazionale, mentre come azienda italiana vi è l'Euromisure Sas che si occupa di elementi idraulici che regolano il flusso dell'acqua.

Invece, per quanto riguarda gli stramazzi ci sono diverse aziende italiane che si occupano della loro produzione tra cui la Sereco, azienda piemontese con sede a Leinì, in provincia di Torino, e la Sisgeo che è leader mondiale nella produzione di strumentazione di monitoraggio geotecnico e strutturale. Invece, come azienda straniera spicca la Eijkelkamp, compagnia olandese che ha più di 100 anni di storia alle sue spalle.

Essendo strumenti di misura relativamente "recenti" non esistono costruttori che spiccano per la loro produzione in quanto sono tutti standardizzati e prodotti in serie alla stessa maniera.

#10 - I libri

Bibliografia

Il primo libro nel quale vennero studiati i canali d'acqua a sbarramento che portarono alla progettazione dello stramazzo di Bazin:

- Henry BAZIN, Recherches hydrauliques entreprises par M. Henry Darcy continuées par M. Henri Bazin. Première partie. Recherches expérimentales sur l'écoulement de l'eau dans les canaux découverts, Paris: Imprimerie impériale, 1865.

- Henry BAZIN , Expériences nouvelles sur l’écoulement en déversoir, Paris: Imprimerie impériale, 1898. 

#09 - Gli inventori

Henri Émile Bazin.

Bazin fu un ingegnere idraulico francese (Nancy 1829-Chênove 1917) che fu fondamentale nel liberare i fondali durante la costruzione del canale di Suez nel 1867. Ebbe molto successo per la creazione dell'omonimo stramazzo di Bazin (o a parete sottile). Questa creazione fu dovuta in seguito allo studio della portata. Infatti, Bazin potè esprimere con grande precisione il legame tra il livello dell’acqua, nella zona sopraelevata, e la portata transitante. Inoltre, Bazin determinò l’andamento del profilo con tale precisione che i suoi dati sono ancor oggi utilizzati così come lui stesso li determinò.

I boccagli, invece, non vengono attribuiti ad un vero e proprio inventore in quanto sono stati creati a pari passo con l'evoluzione dello studio della misurazione della portata.

#08 - I materiali

 

Acciaio Inox

I boccagli e gli stramazzi principalmente sono fatti di acciaio inossidabile. L'acciaio inox venne inventato nel 1912 da Harry Brearley mentre stava cercando un nuovo materiale più resistente al calore per produrre armi di nuova generazioni. Scoprì che intaccando l'acciaio con il cromo, l’acciaio diventava molto più resistente. Una scoperta avvenuta per caso al di fuori dei suoi scopi. 

Per la sua resistenza, l'acciaio inossidabile, iniziò ad essere utilizzato anche per i boccagli e stramazzi i quali stando a contatto per un lungo periodo con l'acqua e con gli agenti atmosferici rischiano di rovinarsi più facilmente. 

#07 - Il mito

Il dito nella diga.

L'importanza essenziale dell'orifizio, come può essere il boccaglio che pur così semplice e piccolo può essere così importante nella suo umile funzione di misurare la portata, la si può comprendere con la storia di Hans Brinker.

Hans Brinker fu un bambino che nacque ad Haarlem, una cittadina sotto il livello del mare in Olanda sul Mare del Nord. Una diga fuori città è l'unica cosa che permette che Haarlem non venga allagata provocando grandi disagi, morte e distruzione. Un giorno decise di andare a fare una passeggiata con suo fratello alla diga e la costeggiarono per un lungo tratto fin quando il fratello si accorse che c'era un foro nella diga dove stava iniziando ad uscire l'acqua. Hans decise di tapparlo con l'indice mentre il fratello andava a chiedere soccorso in città. Hans resistette per una ore e ore finchè quasi esausto arrivarono alcuni abitanti con suo fratello corsi da lui per aiutarlo a riparare il foro. Da quel giorno Hans Brinker fu l'eroe di Haarlem e gli fu dedicata una statua. 

#06 - Il simbolo

Orifizio

Boccagli e stramazzi sono simbolo di comunicazione e di passaggio, come questa immagine simbolica che rappresenta la diramazione del flusso d'acqua in più canali.

Symbolum XC.Idea principis christiano-politici, centum symbolis expressa a Didaco Saavedra Faxardo ... - Bruxellae : excudebat Ioannes Mommartius, suis, et Francisci Vivieni sumptibus, 1649 (Bruxellae : typis Francisci Vivieni, typographi iurati, sub signo Boni Pastoris, 1649)

#05 - Il principio fisico

Equazione di Bernoulli

Il principio fisico che sta alla base della misurazione della portata è l'equazione di Bernoulli il quale dimostrò la costanza della seguente espressione lungo un condotto: 

pA+12dv2A+dgyA= pB+12dv2B+dgyB

Assumendo che il processo avvenga in un condotto a quota costante, il fattore dgy si annulla. Osservando questa equazione si nota che più il condotto diminuisce la sezione, più il fluido aumenta la sua velocità ma la sua pressione decresce. I boccagli (Fig. a) misurano la portata causando una differenza di pressione, trovando la differenza di pressione si riesce a ricavare la velocità (v) che moltiplicata per la sezione (A) ci dà la portata: Q= A*v. Il funzionamento è simile al tubo di Venturi con l'unica differenza che la perdita di carico che subisce questa applicazione non è trascurabile ma è notevole, infatti per questo motivo si tiene in considerazione il coefficiente di perdita concentrata β che viene posto a corredo dello strumento.

(Fig. a) Boccaglio.

Per quanto riguarda gli stramazzi (Fig. b), anch'essi utilizzano come principio l'equazione di Bernoulli i quali causano, a differenza dei boccagli, un dislivello lungo il condotto. Inoltre, alla formula della portata: Q= A*v, viene moltiplicata una costante che dipende dalla forma dello stramazzo che può essere, come visto precedentemente, a forma rettangolare, triangolare o trapezoidale.

(Fig. b) Stramazzo.

#04 - La scienza

Idraulica

Boccagli e stramazzi sono strumenti di misurazione che appartengono all' idraulica. L'idraulica (hydraulics) è la scienza che studia come utilizzare i liquidi, particolarmente l'acqua. La teoria su cui si basa è la meccanica dei fluidi. 

L'idraulica ebbe una lunga evoluzione partita dal tardo Paleolitico e poi nel Neolitico, tra il 10000 ed il 3500 a. C., nel quale canali di drenaggio e di irrigazione furono l'evoluzione chiave che permise la sedentarizzazione dell'uomo passando per gli acquedotti dei greci e dei romani fino ad arrivare nel 1628

quando venne teorizzata e nacque come scienza con l'italiano Benedetti Castelli, aiutando la civiltà italiana del Rinascimento a diventare primato scientifico durante quest'anni.

#03 - Un glossario

 Boccagli:

- La costruzione del boccaglio si basa sull'equazione di Bernoulli e consiste in una sezione convergente (a) con profilo arrotondato ed una gola cilindrica (b). Grazie alla sua rigidezza, il boccaglio è dimensionalmente più stabile alle alte temperature e alle alte velocità di flusso rispetto ad un orifizio. Il funzionamento, visto da fuori, è identico a quello del tubo di Venturi; la differenza è che il tubo di Venturi introduce una perdita di carico trascurabile, mentre il boccaglio introduce una forte perdita di carico.

- (a) Sezione convergente: corto restringimento convergente posto all'interno del tubo che aumenta la velocità del flusso per l'equazione di Bernoulli.

- (b) Gola cilindrica: tubo di lunghezza variabile a forma cilindrica.

Stramazzi:

- Lo stramazzo è formato da una traversa normalmente in muratura sormontata da una lama metallica a spigolo vivo. La lama metallica può assumere diverse forme per esempio può essere triangolare, rettangolare o trapezoidale. Il più diffuso è lo stramazzo di Bazin (c). Inoltre, per una buona misurazione necessita di un sensore di livello ad immersione (d) e un'unità di acquisizione di dati (e).

- (c) Stramazzo di Bazin: Stramazzo più usato per la misura della portata a forma rettangolare.

- (d) Sensore di livello ad immersione: Un dispositivo elettronico che misura l'altezza dell'acqua all'interno di un serbatoio o altro recipiente.

- (e) Unità di acquisizione di dati: Dispositivo che legge il segnale elettrico e provvede alla sua registrazione.

#02 - L'immagine

Boccagli

In questa immagine si può vedere il boccaglio a livello schematico, per lo studio teorico del processo di misurazione della portata.

In questa seconda immagine è possibile vedere un boccaglio in sezione.

Stramazzi

(a)

(b)

(c)

In queste immagini si possono vedere gli stramazzi a parete sottile (a), a parete grossa (b) e una applicazione reale (c).

#01 - Il nome

Che cosa sono i boccagli e stramazzi?

I boccagli e stramazzi sono strumenti utilizzati per la misurazione della portata di un fluido. I boccagli sono concepiti come dei dispositivi a strozzamento per la misurazione della portata di un fluido in un condotto in pressione. Gli stramazzi, invece, sono il sormonto di ostacoli da parte di una corrente liquida la quale riesce a superarlo solo a pressione atmosferica.

Alcune traduzioni.

Inglese: Mouthpiece and spillways.

Francese: Embout buccal et déversoirs.

Tedesco: Düsen und überlauf.

Spagnolo: Inyectores y aliviaderos.

Cinese: "噴嘴" "溢洪道".

Russo: Mундштуки и водосбросы.

Etimologia e storia.

L'etimologia di boccaglio deriva dal termine "bocca" in quanto indica un'apertura simile ad una bocca attraverso la quale passa un fluido.

L'etimologia del termine stramazzo, invece, deriva da stramazzare ovvero far cadere improvvisamente qualcosa. Negli anni il termine è diventato più specifico per il campo ingegneristico il quale è definito come presa da cui si fa defluire l'acqua dei fiumi quando essi superano un livello prestabilito. Il termine risale dell'età moderna.