Secondo uno studio dell'Unione Europea ("Compressed Air Systems In The European Union"), nell'80% delle aziende i sistemi di distribuzione dell'aria compressa sono l'anello più debole della tecnologia dell'aria compressa. Ciò significa che ogni anno vengono letteralmente sprecati migliaia di euro di costi energetici.
La distribuzione dell'aria compressa ha il compito di trasportare il vettore energetico aria compressa con il minor impatto possibile sulla
- qualità dell'aria (a causa di ruggine, acqua, incrostazioni di saldatura, ecc.),
- pressione del flusso (a causa di perdite di pressione antieconomiche) e
- quantità (a causa di perdite inutilmente elevate).
Le perdite di pressione sono costose
Ogni utilizzatore di aria compressa della rete ha bisogno di una determinata pressione di esercizio ottimale. Se la pressione di esercizio è troppo bassa, ad esempio a causa di sezioni di tubo troppo strette, le prestazioni dell'utenza si riducono in modo sproporzionato.
Pressioni troppo elevate, invece, non solo fanno lievitare inutilmente i costi energetici, ma accorciano anche la vita utile delle utenze.
Dimensionamento delle tubazioni
Naturalmente, il corretto dimensionamento della rete di aria compressa ha anche un'influenza diretta sulle prestazioni dei compressori, sulle utenze e quindi sui costi della produzione di aria compressa.
I criteri di progettazione più importanti per la rete di aria compressa sono:
- il flusso di volume
- la pressione di esercizio
- la lunghezza della linea
- la caduta di pressione
Tenendo conto di questi criteri, è possibile determinare il diametro corretto della linea dell'aria compressa.
Il dimensionamento del diametro delle condotte viene effettuato in due modi
- utilizzando diagrammi/nomogrammi di progettazione comuni,
- per mezzo di tabelle comuni dalle quali è possibile leggere direttamente i diametri, oppure
- matematicamente mediante una formula di approssimazione:
In primo luogo, la linea A (lunghezza del tubo) viene collegata alla linea B (volume di aspirazione) e prolungata sull'asse 1. Quindi la linea E (pressione del sistema) è collegata alla linea G (caduta di pressione target). Infine, le intersezioni risultanti sugli assi 1 e 2 sono collegate da una linea retta. Questa linea retta interseca la linea D; da qui si può leggere la larghezza del tubo libero richiesta.
In generale, il diametro nominale della linea dell'aria compressa deve essere il più grande possibile. Le perdite di pressione maggiori sono causate da linee di aria compressa troppo piccole o troppo strette.
L'esperienza dimostra che, nel caso di una rete di aria compressa originariamente correttamente dimensionata, nel corso del tempo sono state aggiunte sempre più utenze alla rete esistente senza che la rete venisse ridimensionata per soddisfare i nuovi requisiti.
Non è raro che venga aumentata solo la capacità del compressore per coprire l'aumento del consumo.
Perdita di carico economicamente giustificabile
La caduta di pressione, dalla generazione all'utenza, in una rete di aria compressa progettata in modo ottimale è suddivisa come segue:
- < 0,03 bar per la linea principale (linea tra la sala compressori/serbatoio e il centro di consumo principale)
- < 0,03 bar per l'anello/linea di distribuzione (tratto di linea che distribuisce l'aria all'interno di un centro di consumo)
- < 0,04 bar per la linea di connessione/spurghi (collegamento tra la linea di distribuzione e l'utenza).
La perdita di pressione nei singoli componenti della preparazione dell'aria compressa può essere rappresentata come segue:
L'entità della perdita di pressione totale dipende da:
- Grado di contaminazione e numero di componenti del trattamento.
- Tipo e numero di accessori
- Dimensione nominale del sistema di tubazioni dell'aria compressa
Più una linea d'aria compressa è progettata in modo sfavorevole, più il compressore deve lavorare per creare e mantenere la pressione richiesta. Ciò significa: 1 bar di perdita nel sistema di aria compressa = 1 bar di potenza in più al compressore = circa il 10% di consumo energetico in più.
Influenza degli elementi delle tubazioni
Ogni elemento di un sistema di tubazioni dell'aria compressa, sia esso un componente di trattamento o i raccordi della tubazione, causa una perdita di pressione dovuta alla resistenza al flusso.
Tenendo conto delle perdite di pressione dovute ai raccordi, una tubazione diritta sarebbe ideale in questo contesto. Tuttavia, a causa delle condizioni strutturali, di solito le condotte non possono essere posate dal produttore al consumatore senza raccordi.
Le deviazioni, ad esempio quando si aggirano i pilastri di sostegno, possono essere evitate posando la linea dell'aria compressa accanto all'ostacolo.
Le curve a 90° possono essere facilmente sostituite da curve a 90° di grandi dimensioni (vedi fig. 5). In questo modo è possibile ridurre la perdita di pressione a una frazione della perdita di pressione originale.
Oltre a queste influenze, è necessario utilizzare materiali adatti alle diverse applicazioni. L'utilizzo dei materiali corretti dipende dai seguenti fattori di influenza:
- Qualità dell'aria compressa,
- dimensioni dei tubi,
- pressione,
- influenze ambientali,
- sforzo di installazione e
- costi dei materiali.
Estensione di una linea di aria compressa
Un altro buon modo per estendere le linee di aria compressa "in eccesso" è quello di installare una linea parallela collegata alla linea di distribuzione già esistente.
Il sistema di tubazioni può quindi essere ampliato come "sistema ad anello" senza grandi spese.
