Sistemi di distribuzione dell'aria compressa inadeguati comportano costi energetici elevati, bassa produttività e scarse prestazioni degli utensili pneumatici. Per evitare inefficienze, è necessario soddisfare tre requisiti.
In questo articolo, spiegheremo come soddisfare tali requisiti per ottenere prestazioni ottimali.
Le tre richieste di cui sopra si applicano principalmente ai tubi principali per il consumo di aria compressa corrente e pianificato. Se è necessario installare un tubo più grande in un secondo momento, il costo è relativamente basso rispetto alla ricostruzione dell'intero sistema di distribuzione. Instradamento, progettazione e dimensionamento sono importanti per l'efficienza, l'affidabilità e i costi della produzione di aria compressa.
A volte, la compensazione di grandi cadute di pressione viene tentata aumentando la pressione di esercizio di un compressore da 7 bar(e) a 8 bar(e) (ad esempio). Questo approccio offre un'efficienza inferiore e può causare un aumento del punto di utilizzo oltre il livello consentito. Si consiglia invece di valutare i raccordi.
Le reti di distribuzione dell'aria compressa fisse devono essere dimensionate, in modo che le cadute di pressione nei tubi non superino 0,1 bar. Questa misurazione è relativa al punto di utilizzo più remoto di un compressore. Quando si calcola la pressione, è necessario considerare i tubi flessibili collegati, i raccordi e altri attacchi. La caduta più grande si verifica spesso in corrispondenza di queste connessioni.
La lunghezza massima consentita nella rete di tubi per una caduta di pressione specifica viene calcolata utilizzando la seguente equazione.
l = lunghezza totale del tubo (m)
∆p = caduta di pressione consentita (bar)
p = pressione assoluta di ingresso (bar(a))
qc = portata in aria libera del compressore, FAD (l/s)
d = diametro interno del tubo (mm).
La soluzione migliore consiste nella progettazione di un sistema di tubi ad anello chiuso. Da questo punto di partenza, i tubi possono raggiungere vari punti di utilizzo. Questo approccio fornisce un'alimentazione di aria compressa uniforme, poiché l'aria viene inviata al punto di utilizzo da due direzioni.
Per mantenere la pressione ideale, tutti gli impianti di compressori d'aria devono utilizzare questo sistema. L'unica eccezione è se c'è una grande distanza tra la macchina e il punto di utilizzo, nel qual caso viene aggiunto un tubo principale separato.
Tutte le installazioni di compressori includono uno o più serbatoi dell'aria. Le dimensioni di questi ultimi dipendono dalla capacità del compressore, dal sistema di regolazione e dallo schema del fabbisogno d'aria delle utenze. Il serbatoio dell'aria costituisce un punto di accumulo dell'aria compressa, bilancia le pulsazioni, raffredda e raccoglie la condensa.
Di conseguenza, il serbatoio dell'aria deve essere dotato di un dispositivo di scarico della condensa. Per il dimensionamento del volume del serbatoio vale la relazione indicata di seguito. Occorre notare che tale relazione vale soltanto per i compressori dotati di regolazione dello scarico/carico.
V = volume del serbatoio dell'aria (l)
qC = FAD del compressore (l/s)
p1 = pressione d'ingresso del compressore (bar(a))
T1 = temperatura d'ingresso massima del compressore (K)
T0 = temperatura dell'aria del compressore nel serbatoio (K)
(pU - pL) = differenza di pressione impostata tra carico e scarico
fmax = frequenza di carico massima (ai compressori Atlas Copco si applica 1 ciclo ogni 30 secondi).
Per i compressori con azionamento a velocità variabile (VSD), il volume del serbatoio dell'aria richiesto è notevolmente ridotto. Quando si utilizza la suddetta formula, il qC deve essere considerato come FAD alla velocità minima. Vale anche la pena notare che non è consigliabile dimensionare la rete di compressori/tubi per un elevato fabbisogno di aria in brevi periodi di tempo.
Nello scenario precedente, occorre collocare vicino al punto di utilizzo un serbatoio per aria compressa separato e dimensionato in base alla portata massima di aria. Nei casi più estremi, si utilizza un compressore ad alta pressione più piccolo con un serbatoio più grande. Questa configurazione soddisfa il fabbisogno di grandi volumi d'aria per brevi periodi separati da intervalli prolungati.
Tenendo presente l'utilizzo generale, per soddisfare il consumo medio viene utilizzata l'equazione che segue.
V = volume del serbatoio dell'aria (l)
q = portata d'aria durante la fase di svuotamento (l/s)
t = durata della fase di svuotamento (s)
p1 = pressione di esercizio normale nella rete (bar)
p2 = pressione minima per la funzione dell'utenza (bar)
L = fabbisogno d'aria nella fase di riempimento (1/ciclo di lavoro).
Questa formula non prende in considerazione il modo in cui un compressore può ancora fornire aria durante la fase di svuotamento. Scopri ulteriori informazioni sui serbatoi dell'aria e sul loro dimensionamento.
Quando si progetta e dimensiona una rete di aria compressa, è bene iniziare con un elenco di attrezzature che illustri in dettaglio tutti i punti di utilizzo e le relative posizioni. È ideale raggruppare questi punti in unità logiche e utilizzare lo stesso tubo di distribuzione per l'erogazione dell'aria dalle colonne montanti provenienti dall'impianto dei compressori.
Una grande rete di aria compressa è generalmente suddivisa in quattro parti principali.
Le colonne montanti trasportano aria compressa dall'impianto del compressore all'area di utilizzo. I tubi di distribuzione suddividono l'aria nell'area di distribuzione. I tubi di servizio instradano l'aria dai tubi di distribuzione ai luoghi di lavoro/punti di utilizzo.
La distribuzione dell'aria compressa genera cadute di pressione causate dall'attrito nei tubi. Tenendo presente questo, la pressione generata direttamente dal compressore non è in genere completamente utilizzabile. Inoltre, nelle valvole e nelle curve dei tubi si verificano effetti di strozzatura e variazioni nella direzione del flusso. Le perdite, convertite in calore, causano cadute di pressione.
In alternativa alla formula indicata sopra per il calcolo del diametro dei tubi, per individuare il valore più indicato del medesimo è possibile utilizzare un nomogramma (mostrato di seguito). Per eseguire tale calcolo occorre conoscere la portata, la pressione, la caduta di pressione consentita e la lunghezza del tubo. Per l'installazione viene quindi selezionato il tubo standard del diametro massimo più prossimo al valore calcolato.
Il calcolo della lunghezza dei tratti di tubo equivalenti per tutti i componenti dell'installazione viene eseguito utilizzando un elenco di attacchi e componenti dei tubi. Inoltre, la resistenza al flusso è espressa in lunghezze di tubo equivalenti. Le dimensioni selezionate della rete vengono quindi ricalcolate per garantire che la caduta di pressione non sia eccessiva. Per installazioni di grandi dimensioni, occorre effettuare il calcolo separatamente per le singole sezioni (tubi di servizio, tubi di distribuzione e colonne montanti).
Opportuni misuratori della portata d'aria disposti in punti strategici agevolano l'addebito interno e l'assegnazione economica dell'uso dell'aria compressa all'interno dell'azienda. L'aria compressa è un supporto di produzione da inserire nei costi di produzione dei singoli reparti aziendali. Da questo punto di vista, tutte le parti coinvolte possono trarre vantaggio dalle iniziative di riduzione dei consumi in seno ai vari reparti.
I misuratori della portata d'aria attualmente disponibili sul mercato forniscono ogni sorta di informazioni, dai valori numerici per la lettura manuale ai dati di misurazione. Queste informazioni vengono inviate direttamente a un computer o a un modulo di addebito. I misuratori della portata d'aria sono generalmente montati vicino alle valvole di arresto. Le misurazioni nelle configurazioni ad anello richiedono particolare attenzione, in quanto i misuratori devono essere in grado di misurare sia il flusso diretto sia quello inverso.
Ci auguriamo che questo articolo ti aiuti a valutare la tua configurazione per prestazioni ottimali con cadute di pressione e perdite minime. L'uso delle equazioni riportate è un buon punto di partenza. Se non sei ancora sicuro dell'approccio migliore, non esitare a contattarci. Il nostro team è lieto di aiutarti.
Scopri di seguito ulteriori informazioni sul processo di installazione dei sistemi di compressione.
Oltre a elettricità, acqua e gas, l'aria compressa è fondamentale nel nostro mondo. Forse non sempre ce ne rendiamo conto, ma l'aria compressa è dappertutto intorno a noi. Considerando che esistono così tanti impieghi per l'aria compressa e tanta richiesta, i compressori sono disponibili in tutti i modelli e dimensioni. In questa guida viene descritto cosa fanno i compressori, i motivi per cui sono necessari e i tipi di opzioni disponibili.
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