Il calcolo della portata di estrazione è il passaggio che determina ogni altra scelta di una cucina professionale: dimensione della cappa, diametro dei condotti, potenza del ventilatore, entità dell’aria di compensazione. Un calcolo carente si traduce in esalazioni in sala, grasso sui condotti e porte che faticano ad aprirsi; un calcolo eccessivo gonfia consumi e rumore senza vantaggi. Questo articolo presenta i tre metodi di calcolo usati nella pratica, sviluppa un esempio completo passo a passo dalla stima della portata fino alla verifica della velocità in condotto, e chiude con l’aria di compensazione e con gli errori di calcolo più frequenti.
1. I tre metodi di calcolo
Nessuno dei tre metodi che seguono è, da solo, una garanzia: la buona pratica è usarne almeno due e verificare che i risultati convergano. Quando divergono, il valore più alto non è automaticamente quello giusto, ma è il segnale che il layout della linea di cottura va riconsiderato prima di continuare a calcolare.
1.1 Il metodo della linea di cottura
È il metodo più rapido e il più usato nelle prime fasi del progetto, perché si basa sulla configurazione della linea sotto cappa. I riferimenti pratici sono:
- linee leggere, tipiche di caffè, pasticcerie e paninoteche con cottura limitata: circa 2.000 m³/h per metro lineare di cappa;
- linee a vista o linee pesanti, come banchi esposti e griglie ad alto carico: circa 2.500 m³/h per metro lineare;
- fornelli a gas: circa 4.000 m³/h per fornello, da sommare al contributo della restante parte di linea.
La distinzione tra linea leggera e linea pesante non è formale: dipende dal tipo di apparecchi installati. Una linea con fritture continue, piastre in ghisa o cottura a vista genera un carico di vapori grassi superiore, e va trattata con il coefficiente più alto anche se la lunghezza è modesta.
Il pregio del metodo è la rapidità: si misura la lunghezza della cappa, si contano i fornelli, si moltiplica. Il limite è che il risultato vale quanto la classificazione della linea, e la classificazione è un giudizio. Lo stesso banco, con la stessa lunghezza, può essere leggero se ospita una zona caffè e pesante se ospita fritture: è il carico di vapori grassi generato, non l’ingombro, a determinare il coefficiente. Per questo il metodo della linea è lo strumento ideale per le prime stime, per i confronti tra layout alternativi e per le verifiche di massima, mentre il progetto esecutivo richiede il riscontro di almeno uno degli altri due metodi.
1.2 Il metodo dell’area della cappa
Il secondo metodo calcola la portata a partire dalla geometria della cappa, e in particolare dall’area di captazione, cioè la superficie attraverso cui l’aria viene richiamata verso la cappa. La formula di calcolo è:
portata = area di captazione × velocità di captazione
con la velocità di captazione assunta tra 0,8 e 1,2 m/s. Il valore più basso si usa per cappe che sovrastano direttamente la linea, il più alto per configurazioni in cui i vapori devono essere intercettati a distanza o in presenza di correnti d’aria disturbanti. È il metodo che permette di verificare se una cappa esistente è adeguata a una nuova linea di cottura, o se conviene sostituirla.
Il fondamento fisico del metodo merita una spiegazione, perché guida l’interpretazione dei risultati. Il vapore caldo sale per convezione, e la cappa lo intercetta solo se l’aria che richiama verso di sé mantiene una velocità sufficiente a dominare il moto naturale del flusso caldo e le perturbazioni dell’ambiente: passaggi di personale, correnti dalle porte, aria di compensazione mal distribuita. Da qui l’intervallo di riferimento: velocità insufficienti lasciano sfuggire parte del flusso ai bordi, velocità eccessive trascinano aria inutile dalla sala, gonfiando portate e consumi senza catturare di più. Il metodo dell’area è quindi, a ben vedere, un metodo di verifica del comportamento fluidodinamico della cappa, più che di calcolo della portata: dice se la geometria e la portata si sposano.
1.3 Il metodo della potenza delle apparecchiature
Il terzo metodo classifica il carico di cottura in funzione della potenza installata e dei tipi di apparecchio, secondo i criteri di classificazione dei carichi sviluppati dalla norma UNI EN 16282. Il metodo parte dall’inventario degli apparecchi sotto cappa, assegna a ciascuno una classe di carico e ricava la portata di progetto dalla combinazione delle classi. È il metodo più laborioso in fase di censimento, ma anche il più affidabile quando la linea è mista, cioè quando convivono apparecchi molto diversi per potenza e per tipo di emissione di vapori. In sede di progetto esecutivo, la UNI EN 16282 è il riferimento di buona tecnica da adottare, e i suoi risultati prevalgono sulle stime rapide dei metodi precedenti.
Nella pratica, il censimento si costruisce con una tabella: una riga per ogni apparecchio, con tipo, potenza e posizione lungo la linea. La compilazione rivela quasi sempre situazioni che le stime rapide nascondono: apparecchi sovrapposti, punti di cottura ai bordi estremi della cappa, postazioni previste per future espansioni. Il metodo della norma obbliga, per costruzione, a guardare la linea apparecchio per apparecchio, e questa attenzione produce spesso correzioni di layout prima ancora che di portata: spostare una friggitrice sotto la zona di cappa meglio servita, o dedicare un tratto di cappa alla sola zona caffè, sono interventi che migliorano l’estrazione più di qualsiasi aumento di portata a parità di geometria.
2. Un esempio completo, passo a passo
Si consideri una cucina con una linea di cottura di 6 metri a carico leggero e una postazione a vista con 2 fornelli a gas. Il calcolo con il metodo della linea di cottura procede così:
- contributo della linea leggera: 6 m × 2.000 m³/h = 12.000 m³/h;
- contributo dei fornelli a gas: 2 × 4.000 m³/h = 8.000 m³/h;
- portata totale di estrazione: 12.000 + 8.000 = 20.000 m³/h.
Il risultato va ora verificato con il secondo metodo, per accertarsi che la geometria della cappa sia coerente con la portata calcolata. Si assume una cappa di 6 metri con profondità utile di 2 metri, quindi un’area di captazione di 12 m². Con una portata di 20.000 m³/h, pari a circa 5,6 m³/s, la velocità sull’area di captazione risulta 5,6 / 12 ≈ 0,46 m/s: un valore coerente con l’ordine di grandezza atteso per una cappa perimetrale con captazione localizzata. Se la velocità fosse risultata fuori ordine, la correzione sarebbe stata geometrica: aumentare la profondità della cappa o ridurre l’area non coperta.
Da notare che il metodo dell’area, applicato con l’intervallo completo di 0,8-1,2 m/s sull’intera apertura della cappa, avrebbe dato una portata superiore: la differenza non è una contraddizione, ma il riflesso di due impostazioni diverse. L’intervallo 0,8-1,2 m/s si applica alla zona di captazione effettiva, che nelle cappe perimetrali è molto più piccola della superficie totale del corpo cappa; usare l’ingombro completo al posto dell’area efficace porta a sovradimensionare. In casi come l’esempio, la stima più affidabile è quella che considera il tipo di linea, con la verifica geometrica sulla zona di captazione reale.
3. La verifica del diametro del condotto
Calcolata la portata, il passo successivo è verificare che il condotto principale sia dimensionato per una velocità dell’aria intorno a 10-12 m/s: sotto i 10 m/s i grassi tendono a depositarsi sulle pareti del condotto, sopra i 12 m/s crescono rumore e cadute di pressione.
Esiste una formula pratica per la stima rapida del diametro, valida per una velocità di circa 10 m/s:
Ø in mm ≈ 6 × √(portata in m³/h)
Applicandola all’esempio: 6 × √20.000 = 6 × 141 ≈ 849 mm. Il valore suggerisce il diametro commerciale da adottare, e i due candidati naturali sono DN 800 e DN 900. La scelta si fa con la verifica della velocità:
- con DN 800: sezione utile di circa 0,50 m²; velocità = 5,6 / 0,50 ≈ 11,2 m/s, dentro l’intervallo di 10-12 m/s;
- con DN 900: sezione utile di circa 0,64 m²; velocità = 5,6 / 0,64 ≈ 8,7 m/s, al di sotto dell’intervallo, con rischio di deposito di grasso nel condotto.
La verifica indica quindi il DN 800 come diametro corretto per una portata di 20.000 m³/h. La formula pratica è un ausilio di prima stima: il calcolo esecutivo deve poi tenere conto della lunghezza del percorso, delle curve e delle cadute di pressione complessive, che incidono sulla scelta del ventilatore più di quanto non incida il diametro.
Il passo successivo è proprio la scelta del ventilatore, e la logica è importante quanto il calcolo: il ventilatore non si sceglie per portata, ma per portata in rete, cioè per la coppia di valori portata-pressione che l’impianto richiede nel punto di lavoro. La rete oppone resistenza: attrito lungo il condotto, perdite localizzate alle curve, perdite sui filtri, che crescono con l’intasamento. Il punto di lavoro è l’intersezione tra la curva caratteristica del ventilatore e la curva di resistenza della rete, e cade sempre a una portata inferiore a quella massima del ventilatore. Un ventilatore scelto guardando solo il valore massimo dichiarato lavorerà sotto la portata richiesta, e la scoperta avverrà in esercizio, con esalazioni in sala e cappa silenziosamente insufficiente.
Un criterio pratico di robustezza di progetto è scegliere il ventilatore con un margine di pressione disponibile, da spendere sui filtri che si sporcano e sulle variazioni di percorso: un impianto senza margine è un impianto che funziona solo da nuovo e pulito, cioè per pochi giorni dopo ogni manutenzione.
4. L’aria di compensazione
Nessun calcolo di estrazione è completo senza il calcolo dell’aria di compensazione, cioè l’aria immessa a bilancio dell’aria estratta. La regola pratica è dimensionare l’immissione all’80-90% della portata estratta: la differenza residua crea nel locale di cucina una lieve depressione, che è voluta, perché impedisce la fuoriuscita di odori verso la sala e verso i locali adiacenti.
Nell’esempio in corso, con 20.000 m³/h estratti, l’aria di compensazione si colloca tra 16.000 e 18.000 m³/h. Il progetto deve anche curare la qualità di quest’aria: filtrazione adeguata, distribuzione che non generi correnti sulla linea di cottura e, dove il clima lo richiede, un trattamento termico che eviti di immettere in cucina aria non trattata, che disturberebbe sia il personale sia il comportamento della cappa.
Sulla distribuzione, la buona pratica consiglia di immettere l’aria lontano dalla cappa e a bassa velocità, mediante grate a pavimento, bocchette perimetrali o microventilazione diffusa: l’obiettivo è rifornire il locale senza disturbare i flussi che salgono verso la cappa. Un’imbocco di compensazione posizionato sotto la cappa o diretto sulla linea di cottura è un errore di layout che piega i flussi di vapore e vanifica il calcolo della portata, perché l’aria immessa localmente sfugge direttamente in cappa trascinando volume inutile senza catturare i vapori laterali.
La depressione corretta si riconosce da un dettaglio quotidiano: la porta della cucina deve aprirsi con una resistenza appena percettibile. Se la porta è difficile da aprire, o se l’apertura genera un colpo d’aria violento, la depressione è eccessiva e l’equilibrio tra immissione ed estrazione va riequilibrato. Una depressione eccessiva non è solo un fastidio: forza l’ingresso di aria da ogni via indiretta, spesso non filtrata, e può compromettere il funzionamento degli apparecchi a combustione.
Un’ultima nota riguarda le cucine a ricircolo: anche lì l’aria di compensazione esiste, perché la cappa senza condotto esterno estrae e reimmette nel medesimo ambiente, e l’equilibrio si gioca all’interno del locale. La regola dell’80-90% riguarda l’apporto di aria nuova rispetto all’estratto nei sistemi con espulsione; nei sistemi a ricircolo la stessa attenzione si traduce nel bilanciamento tra il getto reimmesso e il flusso di captazione, da tenere separati per non interferire.
5. Gli errori di calcolo più frequenti
L’esperienza di cantiere mostra che gli errori nel calcolo della portata si ripetono con regolarità. I cinque che seguono sono quelli con le conseguenze più pesanti da correggere a posteriori.
- Cappa troppo piccola rispetto alla linea: la cappa deve coprire tutta la linea, con sbordi perimetrali rispetto ai punti di cottura più critici. Una cappa che copre solo una parte della linea lascia sfuggire i vapori generati ai bordi, e nessun aumento di portata può recuperare ciò che non viene intercettato.
- Aria di compensazione assente o sottodimensionata: è l’errore più diffuso nei piccoli impianti. Senza immissione bilanciata, il locale si mette in depressione e la portata reale crolla sotto il valore di calcolo, con la porta che diventa difficile da aprire.
- Curve strette nel condotto: ogni curva a raggio stretto genera cadute di pressione e zone di ricircolo dove il grasso si accumula rapidamente. Il percorso va progettato con curve a largo raggio e tratti rettilinei, e le curve esistenti vanno previste con sportelli di ispezione.
- Confondere la portata di targa del ventilatore con la portata di sistema: la portata dichiarata dal costruttore si riferisce a condizioni di prova, senza le cadute di pressione dell’impianto reale: filtri sporchi, condotto, curve, scarico in copertura. La portata di sistema, quella che conta, è minore e va calcolata sulla curva caratteristica del ventilatore in rete.
- Ignorare l’ambiente di installazione: nelle città costiere ad alta umidità e salinità, come Venezia, Genova o Bari, la corrosione interna dei condotti procede più velocemente, con porosità che trattengono il grasso e riducono nel tempo la sezione utile. Acciaio inox adeguato e manutenzione più frequente vanno considerati fin dal dimensionamento, non dopo il primo intervento di riparazione.
6. Il calcolo non finisce con la portata
Una volta determinata la portata, il progetto di estrazione si completa con la filiera di depurazione. Nei sistemi con condotto, l’aria estratta passa di regola per l’elettrofiltro, che trattiene la frazione grassa prima dell’espulsione: le caratteristiche degli elettrofiltri vanno scelte in coerenza con la portata calcolata, perché un depuratore sottodimensionato fa lavorare l’impianto fuori dalle condizioni di progetto. Nei sistemi a ricircolo, dove il calcolo della portata segue gli stessi criteri, la filiera a tre stadi dei purificatori senza condotto determina la qualità dell’aria reimmessa in ambiente.
Per i carichi di cottura leggeri e le postazioni mobili, dove non serve una cappa fissa, esistono infine soluzioni mobili di depurazione: i carrelli di ristorazione mobili con filtrazione integrata coprono il segmento dei punti vendita temporanei e delle postazioni che cambiano posizione nel locale. Per ogni altra configurazione, il metodo resta quello descritto in questo articolo: censire la linea, calcolare con due metodi, verificare il diametro, bilanciare l’aria di compensazione.