Che cos'è un serbatoio per aria compressa?

In teoria, le installazioni di compressori possono funzionare senza alcun serbatoio dell'aria, ma non averne uno nell'impianto può aumentare i cicli di messa a carico e vuoto, sottoponendo il compressore stesso a un aggravio di lavoro. È importante non dimenticare che i cicli di messa a carico/vuoto dipendono dalle fluttuazioni della domanda nella struttura di utilizzo. I serbatoi dell'aria, detti comunemente vasi o serbatoi, servono per accumulare l'aria compressa prima di immetterla nel sistema delle tubazioni e/o di inviarla alle attrezzature. In termini più semplici, i serbatoi dell'aria fungono da meccanismo di accumulo interposto fra il compressore e le fluttuazioni della pressione causate dalle variazioni della domanda. Alcuni compressori d'aria possono essere "montati su serbatoio"; ciò significa che essi vengono forniti come un gruppo e sono montati sul serbatoio dell'aria. Questo tipo di configurazione è ampiamente preferibile nelle strutture in cui lo spazio è prezioso. L'installazione del compressore sul serbatoio permette di risparmiare spazio e di ridurre i costi dell'installazione iniziale associati alla messa in funzione di un essiccatore autonomo. Questa configurazione è diffusa soprattutto fra i compressori di minori dimensioni, sostanzialmente fino a 26 kW o 35 CV. Per i compressori d'aria di maggiori dimensioni, il montaggio su serbatoio non è un'opzione idonea, in quanto l'insieme risulta troppo pesante nella parte superiore e può rappresentare un rischio per la sicurezza.

Alcuni articoli precedenti hanno preso in esame le migliori prassi relative a "come dimensionare un compressore d'aria", poiché il dimensionamento corretto è importante per soddisfare il fabbisogno della struttura di utilizzo. Quando si tratta di dimensionare i serbatoi dell'aria, è bene non dimenticare una regola secondo la quale occorrono 10 - 15 litri per ogni litro al secondo di portata dell'aria compressa, o 3 - 4 galloni ogni CFM, a seconda del tipo di compressore d'aria utilizzata e dell'applicazione. Come nel caso del dimensionamento dei compressori d'aria, per identificare le dimensioni corrette del serbatoio dell'aria di un'installazione occorre esaminare una serie di fattori. Si consiglia vivamente di tenere conto di quanto segue: 1. Riduzione al minimo delle fluttuazioni/cadute di pressione: è possibile utilizzare i serbatoi dell'aria per ridurre al minimo le fluttuazioni della pressione, che possono influire negativamente sui processi di produzione e sulla qualità dei prodotti finali. Nella scelta del serbatoio dell'aria giusto per il compressore adottato è necessario prestare attenzione a due valori, vale a dire la pressione di uscita del compressore e il fabbisogno dell'applicazione nel punto di utilizzo. Si noti che l'aria compressa immagazzinata nel serbatoio dell'aria risulta utilizzabile soltanto se la sua pressione è sufficiente per il processo che la utilizza. Questo è il motivo per cui è importante tenere conto del tempo (in minuti) per cui il serbatoio dell'aria è in grado di fornire aria alla pressione necessaria alle attrezzature / all'utente finale. 2. Copertura dei picchi di breve durata del fabbisogno di aria: se il fabbisogno di aria compressa presenta drastiche variazioni per l'intera giornata, è importante tenere conto dei suoi picchi per garantire che la pressione del sistema non scenda al di sotto di un livello accettabile. Un serbatoio dell'aria garantisce l'accumulo di aria necessaria per soddisfare i picchi della domanda di aria compressa che il compressore non è in grado di soddisfare. Il fabbisogno di aria può variare a seconda del momento della giornata, dello schema dei turni o addirittura di una domanda insolita (ad esempio per l'uso occasionale di una sabbiatrice o di una levigatrice con supporti abrasivi). È importante comprendere appieno l'applicazione e la portata di aria necessaria, espressa in litri al secondo o CFM, nonché i picchi previsti del sistema, in quanto ciò determina il flusso di aria compressa necessario per evitare carenze in qualunque parte del processo 3. Considerazioni energetiche: l'uso di un serbatoio dell'aria può contribuire a ridurre il consumo energetico della rete dell'aria compressa, consentendo ai compressori a carico/vuoto (con velocità fissa) di funzionare con cicli più lunghi e fasce di pressione più strette. Una volta dimensionato correttamente il serbatoio, la disponibilità di più aria del necessario riduce i potenziali avviamenti del compressore, con la possibilità di notevoli riduzioni del consumo energetico. Essa evita inoltre le fluttuazioni della pressione e gli eventuali avviamenti frequenti del motore, assicurando allo stesso tempo una pressione stabile e prolungando la durata del compressore. 4. Considerazioni di sicurezza: se necessario, un serbatoio dell'aria assicura la disponibilità di aria sufficiente per consentire lo spegnimento dei sistemi e dei processi di produzione in condizioni di sicurezza nelle situazioni di emergenza.

È possibile che tu abbia già sentito l'affermazione secondo cui una maggiore pressione all'interno del serbatoio per aria compressa si traduce in più aria per i processi e gli utensili, e quindi non occorre acquistare un compressore più grande neppure in caso di aumento del fabbisogno nel tempo. Tale affermazione è falsa, e occorre che la pressione all'interno del serbatoio sia correlata a quella di uscita del compressore. La maggior parte dei compressori standard a velocità fissa e con azionamento a velocità variabile è in grado di fornire aria compressa con pressioni fino a 12 bar (175 psig), ma la maggior parte delle strutture industriali opera a 7 - 8 bar (100 - 125 psig). Occorre pertanto definire la pressione massima all'interno del serbatoio per aria compressa in funzione delle esigenze specifiche della struttura. Se la pressione massima nominale erogata da un compressore a velocità fissa è pari a 8 bar (125 psig), ad esempio, occorre che la pressione nominale del serbatoio per aria compressa sia pari o superiore a 10 bar (150 psig). La pressione nominale della maggior parte dei compressori d'aria con azionamento a velocità variabile (VSD) giunge fino a 12 bar (175 psig); per questo tipo di impianto per aria compressa è pertanto più indicato un serbatoio per aria compressa da 14 bar (200 psig). Ciascun serbatoio per aria compressa deve essere dotato di una valvola di sicurezza progettata per rilasciare la pressione dal serbatoio qualora essa raggiunga il valore massimo ammissibile all'interno del serbatoio. È importante non dimenticare che una pressione più elevata non si traduce in una maggiore portata (in l/s o CFM), mentre è vero precisamente il contrario, poiché se si aumenta la pressione la portata diminuisce. È molto importante conoscere le impostazioni della pressione minima e massima per le macchine che utilizzano l'aria compressa e, se possibile, impiegare regolatori di pressione all'esterno del serbatoio per aria compressa e/o nel punto di utilizzo. È bene non dimenticare una regola approssimativa secondo la quale 1 bar equivale al 7% dell'energia utilizzata (2 psig all'1%); ciò significa che occorre mantenere la pressione dell'impianto su valori commensurati alle esigenze della struttura di utilizzo, ottenendo di conseguenza ulteriori risparmi energetici.

Benché possa sorgere la tentazione di realizzare con metodi fai-da-te il serbatoio per aria compressa eventualmente necessario, non si tratta di un articolo da realizzare in proprio. A causa delle norme di legge e delle potenzialità di rischio estremo per la sicurezza, i serbatoi per aria compressa devono sempre essere acquistati presso produttori di compressori d'aria o costruttori professionisti di recipienti pressurizzati con una buona reputazione. L'opzione migliore consiste nel mettersi in contatto con un esperto locale di aria compressa per ottenere una consulenza e una soluzione adatta al proprio fabbisogno di aria compressa.