Uno strumento che misura quanto fluido passa al secondo
Un flussimetro è uno strumento che misura la portata di un fluido, cioè il volume che attraversa una sezione nell’unità di tempo. Il nome generale della famiglia è misuratore di portata, e nell’uso tecnico italiano flussimetro e flussometro indicano lo stesso oggetto. In ambito sanitario la parola si è ristretta: indica quasi sempre il dispositivo che regola e legge il flusso di un gas medicale, di solito ossigeno, su una scala graduata in litri al minuto.
Due precisazioni tolgono di mezzo gli equivoci più frequenti. Un flussimetro misura una portata e non una pressione: dice quanti litri al minuto stanno passando, non con quale spinta il gas arriva. E misura un valore istantaneo, non una quantità accumulata: per sapere quanto gas è stato consumato in una giornata serve un contatore, che somma la portata nel tempo.
Il tubo conico e il galleggiante
La forma più diffusa in campo medicale è il flussimetro ad area variabile, chiamato anche tubo di Thorpe. È un tubo trasparente montato in verticale, stretto in basso e più largo verso l’alto, dentro il quale scorre libero un galleggiante: una sfera o una piccola bobina.
Il gas entra dal basso, passa nello spazio anulare fra galleggiante e parete e lo spinge verso l’alto. Salendo, il galleggiante trova un tubo più largo: la sezione di passaggio aumenta, la velocità del gas cala e con essa la spinta, finché questa non equilibra il peso. Il galleggiante si ferma, e la quota a cui si ferma è la misura. La differenza di pressione fra monte e valle del galleggiante resta costante mentre cambia l’area di passaggio: da qui il nome ad area variabile, e il nome rotametro con cui lo stesso principio viene indicato in impiantistica industriale.
La lettura ha regole precise. Lo strumento lavora solo in verticale, perché la misura si regge sul peso del galleggiante. Le sfere si leggono al centro, le bobine al bordo superiore. E il galleggiante deve ruotare su sé stesso: se resta fermo appoggiato alla parete c’è attrito, e il numero che si legge vale poco.
Flussimetro compensato e flussimetro non compensato
È la distinzione che taglia in due la famiglia, e dipende soltanto da dove sta la valvola a spillo, cioè la manopola che regola la portata, rispetto al tubo di misura.
Nel modello non compensato la valvola sta a monte del tubo. Il tubo si trova quindi alla pressione dell’uscita: finché l’uscita è libera la scala vale, ma se a valle si aggiunge una resistenza, un umidificatore, un raccordo stretto o un tubo schiacciato, la pressione dentro il tubo sale, il gas si comprime e il galleggiante scende. Lo strumento indica meno di quanto sta erogando.
Nel modello compensato la valvola sta a valle. Il tubo resta sempre alla pressione di alimentazione, che è la pressione per cui la scala è stata tarata, e una resistenza a valle non falsa più la lettura: il galleggiante scende quando il flusso scende davvero.
Distinguerli è semplice. Collegando lo strumento alla presa con la manopola chiusa, in un flussimetro compensato il galleggiante fa un salto e ricade, perché il tubo va in pressione prima che il gas incontri la valvola. In uno non compensato non si muove, dato che il gas si ferma prima di entrare nel tubo.
La scala in litri al minuto e le condizioni in cui vale
Le scale correnti per l’ossigenoterapia arrivano a 15 litri al minuto, per le alte portate si sale a 30, mentre per i flussi bassi esistono tubi con graduazione fine. Il fondo scala non è però un dato assoluto: dipende dalla pressione di alimentazione, e le schede tecniche riportano la portata massima insieme alla pressione a cui quella portata si ottiene.
Il numero letto vale inoltre per un gas solo. La posizione del galleggiante dipende dalla densità, quindi un tubo tarato per l’ossigeno, se alimentato con aria o con miscele di elio, mostra un valore che non corrisponde alla portata reale: servono strumenti tarati per quel gas, oppure fattori di conversione dichiarati dal fabbricante.
Negli impianti centralizzati la pressione al punto di prelievo la fissa il progetto della rete. La norma sugli impianti di distribuzione dei gas medicali, ISO 7396-1, tratta come reti distinte quelle che portano gas alla stessa concentrazione ma a pressioni diverse, per esempio l’aria medicale a 400 kPa e l’aria per azionare strumenti chirurgici a 800 kPa.
Il flussimetro nella catena dell’ossigenoterapia
Il flussimetro sta in mezzo fra la sorgente del gas e chi lo riceve. A monte si innesta sull’unità terminale a muro, con un attacco rapido diverso per ogni gas, oppure si avvita al riduttore di pressione di una bombola, che porta la pressione di stoccaggio a quella di lavoro. A valle si avvita di frequente un umidificatore a gorgogliamento, una piccola bottiglia d’acqua con attacco filettato, e da lì partono cannula nasale, maschera semplice, maschera con reservoir o maschera Venturi.
La norma di riferimento è ISO 15002, che riguarda i dispositivi da collegare e scollegare alle unità terminali di un impianto di distribuzione dei gas medicali per regolare, misurare ed erogare il gas. La terza edizione è del 2023 e sostituisce quella del 2008, cambiando il titolo da dispositivi di misura del flusso a dispositivi di controllo del flusso. L’elenco dei gas coperti comprende ossigeno, protossido di azoto, aria medicale, anidride carbonica, la miscela di ossigeno e protossido, l’aria arricchita di ossigeno, l’elio e lo xeno.
Flussimetro, flussostato e misuratore di picco di flusso
Il flussostato non misura: sorveglia. È un interruttore che cambia stato quando il flusso supera una soglia o scende sotto di essa, e la sua uscita è un contatto elettrico, non un numero. Serve a comandare o a fermare qualcosa, non a leggere una portata.
Il misuratore di picco di flusso espiratorio porta anch’esso una scala in litri al minuto, con fondi scala diversi per adulti e per bambini, ma misura tutt’altro: il valore massimo raggiunto da una persona durante un’espirazione forzata. È una misura sulla persona, non sull’erogazione di un impianto. Sulla stessa linea stanno gli spirometri, che leggono i flussi respiratori con turbine o altri sensori e da quelli ricavano i volumi.
Fuori dal medicale, infine, la stessa parola copre principi di misura del tutto diversi: turbine, misuratori elettromagnetici, a ultrasuoni o a effetto Coriolis, dove il galleggiante non esiste e la portata si ricava da una rotazione, da una tensione indotta o dal tempo di transito di un impulso. Il nome resta perché resta la grandezza misurata.
