Il flusso strozzato è il limite sonico della portata massica all'interno di una restrizione pneumatica. Si verifica quando l'aria compressa raggiunge la velocità del suono nel passaggio effettivo più stretto, ad esempio la luce di una valvola, un silenziatore, un raccordo o un orifizio. Oltre questo punto, ridurre la pressione a valle non produce l'aumento di portata massica atteso.
La conseguenza pratica è semplice: un cilindro può disporre di una buona pressione statica di alimentazione e muoversi comunque lentamente durante la fase del ciclo che richiede più aria. Il flusso strozzato non coincide con una normale perdita di carico, ma spesso si manifesta insieme a essa, perché entrambi i fenomeni hanno origine da una restrizione.
Punti chiave
- Per l'aria ideale, lo strozzamento inizia in prossimità di un rapporto tra pressione assoluta a valle e a monte pari a 0,528.
- La NASA dimostra che la portata massica massima si raggiunge a Mach 1: è quindi la sezione più piccola a determinare il limite.
- Eliminare la restrizione prima di aumentare la pressione del compressore; secondo CAGI, una perdita di pressione del 10% nell'impianto rappresenta il normale limite di progetto.
La domanda utile sul campo non è «Il compressore è abbastanza grande?», bensì «Quale elemento di questo percorso pneumatico raggiunge per primo il proprio limite di portata mentre l'attuatore è in movimento?».
Che cos'è il flusso strozzato in un impianto pneumatico?
Il flusso strozzato è la condizione di portata massica massima attraverso una restrizione. La derivazione della NASA relativa al flusso comprimibile dimostra che, a parità di sezione, pressione totale e temperatura totale, la curva della portata massica raggiunge il proprio massimo limite a Mach 1 (NASA Glenn Research Center, 2021).
Nel linguaggio di stabilimento, la sezione effettiva più piccola diventa la gola. Può trattarsi della luce di una valvola, di un raccordo a innesto rapido, di un regolatore di velocità, di un silenziatore intasato, di un innesto rapido o di un piccolo orifizio calibrato. Quando l'aria raggiunge la velocità del suono in quel punto, un'ulteriore richiesta a valle non riesce a richiamare attraverso la stessa apertura una quantità d'aria proporzionalmente maggiore.
Per questo un attuatore lento può risultare difficile da interpretare. Il regolatore a monte può indicare una pressione sufficiente, il compressore può avere capacità residua e il cilindro può essere meccanicamente integro. Il guasto si trova nel percorso che li collega.
Il termine va usato con precisione. Flusso strozzato non significa «aria completamente arrestata». Significa che la restrizione ha raggiunto il limite di portata relativo alla pressione a monte, alla temperatura, al gas e alla sezione effettiva presenti.
Quale rapporto di pressione provoca il flusso strozzato?
Per aria secca ideale con rapporto dei calori specifici prossimo a 1,4, il rapporto critico tra pressione assoluta a valle e a monte è circa 0,528. La nota Parker sul dimensionamento delle valvole pneumatiche utilizza lo stesso limite pratico, richiedendo che la pressione di uscita P2 rimanga superiore a 0.53 x P1 per il calcolo della portata d'aria subcritica (Parker Hannifin, 2026).
Per questa verifica occorre utilizzare la pressione assoluta, non quella relativa. Un'alimentazione di 7 bar relativi corrisponde a circa 8 bar assoluti al livello del mare. Se la pressione sul lato a valle della restrizione scende sotto circa 4,2 bar assoluti, il percorso di flusso può trovarsi in prossimità o oltre il limite di strozzamento.
Il rapporto di pressione critico è il rapporto tra pressione assoluta a valle e pressione assoluta a monte all'inizio della limitazione sonica. Per l'aria, il valore pratico sul campo è circa 0,53; per questo le letture manometriche devono essere convertite prima di eseguire una verifica attendibile dello strozzamento.
Rapporto di pressione = P2 assoluta / P1 assoluta
Se il rapporto è superiore a 0,53: è più probabile un flusso subcritico.
Se il rapporto è vicino a 0,53: la restrizione si trova al limite critico.
Se il rapporto è inferiore a 0,53: considerare la restrizione come possibile causa di flusso strozzato.Il NIST indica che 1 psi equivale a 6.894,757 Pa e 1 atm a 101.325 Pa: un utile promemoria del fatto che i calcoli di pressione in pneumatica richiedono coerenza nelle unità (NIST, 2026). Non mescolare psig, psia, bar relativi e bar assoluti nello stesso calcolo.
In che modo il flusso strozzato influisce sulle prestazioni pneumatiche?
Il flusso strozzato limita la velocità dell'attuatore perché il percorso pneumatico non può far passare una portata massica maggiore attraverso la stessa restrizione. Secondo CAGI, la maggior parte degli impianti ad aria compressa ben progettati mantiene la perdita di pressione entro il 10% dallo scarico del compressore al punto di utilizzo, ma una restrizione locale in regime strozzato può assorbire tutto questo margine su una singola macchina (CAGI, 2026).
Il primo sintomo è solitamente un limite di velocità. Si aumenta la pressione di alimentazione, si apre un regolatore di velocità o si riduce il tempo di sosta, ma il cilindro non risponde in proporzione. Il percorso pneumatico ha smesso di comportarsi come una normale restrizione regolabile.
Il secondo sintomo è un movimento diverso a seconda della direzione. Una corsa può essere regolare mentre l'altra è lenta, perché l'aria di scarico deve uscire attraverso un percorso diverso nella valvola, un silenziatore, un tubo o un regolatore meter-out. Una restrizione sul lato alimentazione può rallentare il riempimento; una sul lato scarico può generare contropressione.
Su un cilindro senza stelo, il problema è più evidente perché le corse lunghe movimentano più aria a ogni ciclo. Un gruppo valvola-tubo adeguato per un morsetto compatto può non alimentare a sufficienza un asse di trasferimento lungo quando il tempo ciclo si riduce.
Sintomi sul campo che distinguono il flusso strozzato dalla perdita di carico
La perdita di carico aumenta con la resistenza al flusso, mentre il flusso strozzato è il punto in cui la sezione effettiva più piccola ha raggiunto la limitazione sonica. La norma ISO 6358-1, confermata vigente dopo la revisione del 2022, definisce le prove in regime stazionario per componenti pneumatici che impiegano fluidi comprimibili e percorsi di flusso interni (ISO, 2013).
Considerare la perdita di carico come quadro diagnostico generale e il flusso strozzato come ipotesi più specifica. La prova sul campo resta pratica: misurare la pressione prima e dopo la restrizione sospetta mentre la macchina funziona alla velocità di ciclo in cui compare il problema.
| Osservazione sul campo | Più probabilmente normale perdita di carico | Più probabilmente flusso strozzato |
|---|---|---|
| La velocità migliora aumentando la pressione | Sì | Solo di poco, oppure solo dopo un aumento sufficiente della pressione a monte |
| La pressione a valle continua a diminuire con la richiesta | Sì | Scende in prossimità o al di sotto del rapporto di pressione critico |
| Un percorso della valvola o un silenziatore è rumoroso | Possibile | Forte indizio se è anche il passaggio più stretto |
| Il manometro statico indica valori normali | Comune | Comune |
| Un tubo più grande migliora il funzionamento | Spesso | Aiuta solo se il tubo o il raccordo costituiva realmente la gola |
Nella nostra esperienza, l'indizio più utile è una prova con due manometri durante il movimento. Un manometro prima del componente sospetto e uno dopo mostrano se il guasto è una normale perdita distribuita lungo un percorso esteso oppure un limite netto di portata attraverso una restrizione locale.
Non formulare la diagnosi basandosi soltanto sul rumore. Il sibilo sonico, il rumore di scarico ad alta frequenza e i silenziatori caldi sono indizi utili, ma il rapporto di pressione e il comportamento del ciclo sono più significativi.
In quali punti le restrizioni raggiungono per prime il flusso strozzato?
Il primo punto di strozzamento è generalmente il passaggio effettivo più piccolo durante la massima richiesta. CAGI raccomanda una velocità dell'aria nelle tubazioni non superiore a 20 ft/s per ridurre turbolenza e perdita di carico: un criterio di verifica utile prima di attribuire il problema al cilindro (CAGI, 2026).
Controllare per primi i componenti attraversati dalla portata di picco:
| Punto di restrizione | Perché può diventare la gola | Che cosa misurare |
|---|---|---|
| Innesto rapido | Foro interno piccolo nonostante le dimensioni esterne elevate | Pressione prima e dopo il giunto |
| Valvola regolatrice di portata | La regolazione dello spillo o un passaggio ridotto diventa dominante | Tempo di corsa e pressione alla porta |
| Silenziatore di scarico | Un elemento intasato trattiene l'aria di scarico | Contropressione durante la corsa di ritorno |
| Canale del manifold | Un percorso comune alimenta più valvole | Pressione in ingresso durante la commutazione simultanea delle valvole |
| Percorso nell'elettrovalvola | Il Cv varia in base alla porta e alla direzione | Percorso di alimentazione e percorso di scarico separatamente |
| Raccordo a innesto rapido | Il diametro esterno del tubo nasconde una sezione interna più piccola | Diametro interno del tubo e foro del raccordo |
| Elemento FRL sporco | La perdita di carico aumenta nel tempo | Pressione differenziale sul filtro |
Nel controllo delle tubazioni, distinguere il diametro esterno da quello interno. Un tubo con diametro esterno di 10 mm non offre un passaggio di 10 mm. Lo spessore della parete, la profondità di inserimento nel raccordo e la lunghezza della derivazione modificano tutti la restrizione reale.
Ordine degli interventi per risolvere i problemi di flusso strozzato
Per correggere il flusso strozzato occorre aumentare la sezione effettiva di passaggio, ridurre le restrizioni evitabili o diminuire la richiesta di picco. CAGI avverte che aumentare la pressione di mandata del compressore, alzare la taratura dei regolatori locali o aggiungere un altro compressore sono interventi costosi e non dovrebbero essere le prime risposte a un problema di perdita di carico (CAGI, 2026).
Procedere in questo ordine:
- Misurare la pressione dinamica prima e dopo la restrizione sospetta.
- Convertire entrambe le letture in pressione assoluta per verificare il rapporto di pressione.
- Rimuovere silenziatori intasati, filtri saturi, raccordi ostruiti e giunti danneggiati.
- Aumentare il diametro interno o ridurre la lunghezza del tubo se la gola si trova nella derivazione.
- Verificare il Cv della valvola, la capacità di scarico e la sezione del canale del manifold.
- Avvicinare la valvola all'attuatore se non è possibile evitare tubazioni lunghe.
- Aggiungere un serbatoio locale soltanto quando l'evento è intermittente e la richiesta misurata ne giustifica l'impiego.
- Ripristinare la pressione del compressore dopo aver eliminato la restrizione.
La soluzione errata è spesso costosa perché interviene sui sintomi a monte. Una pressione del compressore più elevata può mascherare una restrizione, aumentare le perdite d'aria e peggiorare il rumore allo scarico senza modificare il passaggio effettivo più stretto.
Per i circuiti di comando, confrontare questa sequenza con il controllo di portata meter-in e meter-out. Per la capacità della valvola, consultare la guida dedicata al coefficiente di portata Cv e la guida al calcolo della perdita di carico sulla valvola.
Quali dati occorre inviare per una verifica della portata?
Inviare dati sufficienti a individuare la gola. Nell'esempio Parker, un cilindro con alesaggio di 3-1/4 inch, corsa di 12 inch, tempo di corsa di 1 secondo e alimentazione a 80 psi richiede un Cv di 1,06: ciò dimostra perché alesaggio, corsa, pressione e tempo obiettivo devono essere noti prima di scegliere la valvola (Parker Hannifin, 2026).
Una documentazione utile per la verifica comprende:
| Dato | Perché è importante |
|---|---|
| Pressione a monte del componente sospetto | Definisce P1 per il controllo del rapporto |
| Pressione a valle durante il movimento | Definisce P2 e mostra la pressione effettivamente disponibile |
| Alesaggio, corsa e tempo ciclo | Definiscono il fabbisogno d'aria dell'attuatore |
| Modello della valvola e Cv o portata nominale | Identificano i limiti dei percorsi di alimentazione e scarico |
| Diametro esterno, diametro interno e lunghezza del tubo | Identificano la perdita e il volume della linea |
| Modello di raccordo, innesto rapido e silenziatore | Spesso nascondono il foro più piccolo |
| Carico e velocità richiesta | Distinguono i problemi di forza dai problemi di portata |
| Foto o schema del percorso pneumatico | Evita supposizioni su quale componente si trovi a monte |
Per le perdite complessive dell'impianto, consultare la guida alla ricerca guasti per le perdite di carico. Per chiarire la relazione tra portata e pressione, usare la guida complementare sulla conversione della portata d'aria in pressione negli impianti pneumatici. Se il circuito è comandato da elettrovalvole, la guida alle elettrovalvole pneumatiche aiuta a individuare il percorso attivo tra le porte.
Quando si inviano i dati per una verifica tecnica, indicare la condizione effettiva del guasto. «A volte è lento» è difficile da dimensionare. «La corsa di estensione deve terminare in 0,8 secondi a 6 bar relativi, con alesaggio di 63 mm e una tubazione lunga 1,5 m» è un'informazione utile.
Per ricevere assistenza sul progetto, inviare le misure al supporto tecnico. La richiesta deve essere tecnica: pressioni, tempi, modello della valvola, dimensioni del tubo e fotografie della restrizione sospetta.
Domande frequenti sul flusso strozzato negli impianti pneumatici
Le risposte devono mantenere ben visibile lo stesso limite del rapporto di pressione, perché l'intervallo da 0,528 a 0,53 è il discrimine pratico, per l'aria, tra il normale flusso gassoso subcritico e un possibile flusso strozzato (Parker Hannifin, 2026).
Il flusso strozzato coincide con la perdita di carico?
No. La perdita di carico è qualsiasi riduzione di pressione che si verifica quando l'aria attraversa una resistenza. Il flusso strozzato è la condizione limite in cui la restrizione effettiva più piccola raggiunge il regime sonico e una riduzione della pressione a valle non produce più un aumento proporzionale della portata. La perdita di carico è il problema generale; il flusso strozzato è una condizione limite specifica al suo interno.
Il flusso strozzato può danneggiare un cilindro pneumatico?
Di norma il flusso strozzato compromette le prestazioni prima di danneggiare direttamente il cilindro. Il rischio reale è indiretto: movimento lento, margine di forza insufficiente, scarico rumoroso, aumento della temperatura nelle restrizioni locali, tempi ciclo instabili e aumento della pressione di alimentazione da parte degli operatori per compensare. Prima di sostituire l'attuatore, controllare valvola, silenziatore, tubo, raccordo e regolatore.
Come si calcola se un circuito pneumatico è in flusso strozzato?
Misurare la pressione a monte e a valle della restrizione sospetta mentre l'aria fluisce. Convertire entrambe le misure in pressione assoluta, quindi calcolare P2_abs / P1_abs. Se per l'aria il rapporto è prossimo o inferiore a 0,53, il componente è un possibile punto di flusso strozzato. Per il dimensionamento definitivo, utilizzare i dati di portata del costruttore.
Perché aumentando la pressione il cilindro non diventa più veloce?
Se il passaggio più piccolo è in regime strozzato, una maggiore richiesta a valle non può richiamare più aria attraverso la stessa apertura. La pressione a monte può ancora influire sulla portata massica, ma la risposta non corrisponde a quella di una normale correzione della perdita di carico. Per questo una taratura più alta del regolatore può aumentare rumore e perdite senza correggere il tempo ciclo.
Quale componente si deve controllare per primo?
Controllare il componente attraversato dalla portata più elevata durante il movimento difettoso: percorso nella valvola, silenziatore, innesto rapido, regolatore di portata, canale del manifold, gruppo FRL locale o tubazione. Utilizzare due manometri. Se un componente assorbe la maggior parte del rapporto di pressione dinamico, eliminare quella restrizione prima di modificare il compressore o il cilindro.
Fonti e note di consultazione
Queste note conservano la terna di evidenze FLOW per gli aggiornamenti futuri. Data di consultazione: 2026-07-08.
- NASA Glenn Research Center: strozzamento della portata massica, la portata massica massima si verifica a Mach 1 per valori fissi di sezione, pressione totale e temperatura totale. Consultato il 2026-07-08.
- NASA Glenn Research Center: numero di Mach, il numero di Mach è il rapporto tra la velocità di un oggetto o di un flusso e la velocità del suono. Consultato il 2026-07-08.
- Parker Hannifin: introduzione al catalogo dei prodotti pneumatici 0600P-E, esempio di dimensionamento del Cv della valvola e limite di portata d'aria subcritica con
P2 > 0.53 x P1. Consultato il 2026-07-08. - CAGI: nota tecnica sulla perdita di carico, indicazioni sulla perdita di pressione del 10%, sulla velocità di 20 ft/s e avvertenza contro l'aumento della pressione come primo intervento. Consultato il 2026-07-08.
- ISO 6358-1:2013, prove di portata dei componenti pneumatici con fluidi comprimibili, confermata vigente nel 2022. Consultata il 2026-07-08.
- NIST: conversioni delle unità di pressione e portata dei gas, tabella di conversione della pressione e della portata dei gas, comprendente 1 psi = 6.894,757 Pa. Consultato il 2026-07-08.