#STEP7 - Il mito di Yu il Grande

Tra i grandi miti della storia si fa strada nella tradizione orientale la storia del Grande Yu, il leggendario controllore delle acque.

Il racconto, a metà tra realtà e leggenda, trova le sue radici intorno al 3000 AC nel Regno di mezzo. Al tempo Yu non era ancora "Grande", ma solo un giovane abitante dell' impero. A suo padre, che prendeva il nome di Gun, era stato assegnato un arduo compito. L'imperatore in persona lo aveva incaricato di trovare una soluzione per il diluvio che anni stava devastando i suoi territori e costringendo la popolazione alla fuga. Gun si impegnò per 9 anni nella costruzione di dighe e argini, ma l'acqua sembrava inarrestabile e ogni sforzo fu vano. 

Diventato anziano, l'imperatore lasciò il trono a Shun, suo successore. Il nuovo regnante, accortosi del fallimento di Gun, decise di destituirlo, a favore di Yu, figlio di quest'ultimo che prese il suo posto. 

Yu era un giovane intraprendente e molto capace. Modificò totalmente la tecnica del padre e in 13 lunghi anni riuscì non solo a risolvere il problema causato dal diluvio, ma creò anche un sistema efficiente di irrigazione dei campi.

Come fece ad ottenere questo risultato straordinario? Il suo grande merito fu di fidarsi solo della scienza e dei suoi grandi mezzi. Andò lui stesso, accompagnato da squadre di esperti, a studiare il territorio e la sua morfologia, armato di conoscenza tecnica e, soprattutto, strumenti di misurazione accurati.

Per misurare la potenza, il flusso e la portata di fiumi e torrenti, era indispensabile affidarsi a strumenti affidabili e tra questi sicuramente degli indispensabili flussimetri ad area variabile, nel particolare, dei rotametri. 

Questo mito insegna quanto sia indispensabile progettare, pianificare e misurare, per portare a termine grandi opere; e il nostro protagonista, a cui la popolazione affibbiò l'epiteto di "il Grande", munito sicuramente di rotametro e la strumentaria necessaria, si è guadagnato, di diritto, il trono del Regno di Mezzo.

Immagine e racconto prese in prestito da: https://it.shenyunperformingarts.org/explore/view/article/e/4dmMFWRLOP4/miti-della-storia-il-grande-yu-controlla-le-acque

#STEP6 - Il Simbolo

Essendo il rotametro uno strumento di grande importanza per quanto riguarda la misurazione di portata dei fluidi, lo troviamo spesso rappresentato nei progetti di impiantistica. Il simbolo che lo contraddistingue all'interno di questi schemi è il seguente:

 

Sotto propongo uno schema progettuale dove viene indicata la presenza di rotametri:

Ho voluto, tuttavia, riflettere da un punto di vista semiotico creando una bozza di simbolo ad hoc per rappresentare lo strumento.

 La forma è quella del rotametro tradizionale, con all'interno un oggetto geometrico raffigurante il galleggiante. Su di esso è rappresentata la stilizzazione di una bilancia, metafora dell'equilibrio fisico che permette il funzionamento dell'oggetto.

Fonti: https://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=432603

#STEP5 - Il principio fisico

 Il principio fisico che regola il funzionamento del rotametro si basa sulle leggi dell'idrostatica e dell'idrodinamica.

Sul corpo rigido contenuto nello strumento agiscono 3 forze: la forza peso del galleggiante, la forza di Archimede e quella di trascinamento esercitata dal fluido in movimento. All'aumentare della portata aumento la velocità del fluido che spinge il galleggiante verso l'alto, fino a quando non si raggiungerà un equilibrio tra le forze e il corpo si stabilizzerà ad un altezza proporzionale alla portata. Infatti, la portata è direttamente proporzionale alla sezione di passaggio, che cresce linearmente con l'altezza. Più la portata aumenta, più la sezione aumenta, più la pressione esercitata dal liquido sul corpo tenderà a diminuire e la forza peso bilancerà la spinta verso l'alto.

In formule:

Forza peso:  

Fp = Vg*dg*g

Forza di Archimede:

                                                                        Fa=Vg*df*g

Spinta idrodinamica di trascinamento: 

Fd=Ag*df*g*((v^2)/2g)

Con V che è il volume, d la densità, g la costante gravitazionale, A la sezione e v la velocità.

La situazione che si ottiene è: 

Fp = Fa + Fd

Immagine e spiegazione fisica prese da: https://www.asvstubbe.it/blog/misurare-la-portata-flussimetro/

#STEP4 - La meccanica dei fluidi: la scienza del rotametro

 La meccanica dei fluidi è la branca della fisica che studia il comportamento dei fluidi, quindi delle sostanza liquide e gassose. Si può suddividere in due categorie principali: la fluidodinamica, la sezione che studia il comportamento dei fluidi in movimento, e la  idrostatica, che si occupa di quelli appunto statici.

La storia di questi particolari studi fisici ha sempre interessato l'uomo sin dalle sue origini. La necessità di comprendere il funzionamento dei fluidi, nasce da un'esigenza primordiale: l'essere umano ha sempre avuto necessità di dover gestire e padroneggiare la potenza dell'acqua. Una storia che parte dai grandi agricoltori delle civiltà mesopotamiche, passa per Archimede e Erone con le loro mitiche macchine ad energia idraulica, e arriva agli studi fisico-teorici moderni e ancora cerca molte risposte. Basti pensare che la soluzione senza approssimazioni delle equazioni di Navier-Stokes è uno dei quesiti matematici che appassiona ancora molti fisici-teorici, un mistero tuttora irrisolto della matematica.

Il rotametro si rifà alle leggi di entrambe le branche della disciplina, essendo il suo funzionamento basato sia su leggi che garantiscono l'equilibrio tra corpi, che altre che ne studiano il movimento.

Definizioni prese da Treccani

#STEP3 - Un glossario

 Il rotametro è uno strumento di semplice funzionamento ed è costituito da sole due componenti(1):

1. Il tubo: solitamente di vetro e trasparente, ma a volte formato da materiali metallici, il tubo di un rotametro è un elemento di sezione longitudinale conica, posto in verticale con il diametro maggiore verso l'alto. Solitamente il conoide è graduato.
2.  Il galleggiante: un oggetto cilindro-conico o sferico di diametro leggermente inferiore a quello minimo del tubo. In realtà "galleggiante" è un nome ingannevole. Lo strumento è infatti costituito da materiali di densità superiore rispetto a quella dell'acqua, solitamente metallici.

 (1) Rotametri più moderni potrebbero avere anche dei Relais Reed. Infatti, in caso il galleggiante fosse di materiale magnetico e il tubo diamagnetico, i relais definiscono un contatto di alta o bassa portata.

#STEP 2 - L'immagine

 

Immagine storica di un Rotametro, in particolare del modello TecFluid-CG34-2500.

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Rotameter#/media/File:Techfluid-CG34-2500.jpg

STEP #01 - Il rotàmetro

La Definizione 

Rotametro: "Apparecchio per misurare la portata di un fluido in movimento, costituito da un tubo verticale conico nell’interno del quale è posto un galleggiante: il fluido, immesso nel tubo dal basso, lo spinge verso l’alto fino a che non si stabilisce l’equilibrio tra le forze da cui viene sollecitato; la sua posizione d’arresto indica, su una scala appositamente graduata, la portata del fluido". 

Da Treccani

Le Lingue Del Rotametro

Inglese: Rotameter;

Tedesco: Rotameter;

Spagnolo: Rotametro;

Francese: Rotamètre;

Rumeno: Rotametru;

Cinese: 转子流量计;

Russo: ротаметр.

Etimologia

Composizione di rota dal latino e mètron dal greco. Dal nome si intende il funzionamento dello strumento: la parola rota indica una rotazione e metro la capacità di misurare.