Progettazione e pianificazione di un sistema di compressione dell'aria
Progettare un sistema di aria compressa industriale da zero offre l'opportunità unica di ottimizzare l'efficienza, il risparmio sui costi e l'affidabilità a lungo termine. Questo articolo vi guiderà attraverso gli elementi essenziali per progettare un sistema che soddisfi le vostre esigenze attuali e si adatti a quelle future.
Progettazione di un sistema di aria compressa efficiente
Quando si progetta un sistema di compressione dell'aria, è necessario tenere conto di numerosi parametri e prendere molte decisioni per soddisfare i requisiti richiesti, l'applicazione specifica dell'aria compressa e ottenere i costi di esercizio più bassi possibili. Anche l'installazione deve essere progettata per adattarsi a future espansioni, se necessario.
È importante notare che le macchine stesse, così come la pianificazione e l'installazione, rappresentano solo una piccola parte dei costi totali del ciclo di vita. I costi operativi successivi, in particolare il consumo energetico, costituiscono la maggior parte dei costi totali. Per questo motivo, tutta la pianificazione deve concentrarsi su una tecnologia efficiente e di facile manutenzione, dai compressori e dal sistema di tubazioni agli essiccatori d'aria compressa e ai filtri. Il tipo di tecnologia dell'aria compressa da utilizzare, invece, è determinato dall'applicazione o dai processi che richiederanno l'aria compressa.
Fase 1: Definire le condizioni del sito
Per garantire l'efficienza delle tubazioni e delle prestazioni del sistema in impianti di grandi dimensioni, è meglio posizionare l'impianto dell'aria compressa in modo da consentire una facile gestione della rete di distribuzione. Idealmente, dovrebbe essere posizionato vicino alle apparecchiature ausiliarie come pompe, ventilatori o persino vicino alla sala caldaie. Questa configurazione rende l'assistenza e la manutenzione più rapide e accessibili.
L'edificio scelto deve essere dotato di attrezzature di sollevamento in grado di movimentare i componenti più pesanti dell'installazione del compressore, tipicamente il motore elettrico. In alternativa, l'accesso a un carrello elevatore può essere utile. Dovrebbe inoltre essere disponibile spazio sufficiente per l'installazione di un compressore aggiuntivo per un'espansione futura. Inoltre, l'altezza libera deve essere sufficiente per consentire il sollevamento di un motore elettrico o simile, se necessario.
È necessario predisporre uno scarico delle condense a pavimento ,o dispositivi simili, per gestire la condensa proveniente dal compressore, dal refrigeratore finale, dal serbatoio dell'aria, dagli essiccatorie da altri componenti. Lo scarico a pavimento deve essere realizzato in conformità alla legislazione comunale.
Fase 2: Stima del fabbisogno d'aria
Per scegliere un compressore d'aria, è essenziale conoscere i requisiti di flusso e pressione richiesti dall'impianto nel quale verrà utilizzato. Pressione e flusso sono termini di uso molto comune quando si parla di impianti per aria compressa.
- Pressione: si riferisce alla quantità di forza necessaria per eseguire una certa quantità di lavoro in un determinato momento. Può essere misurata in libbre per pollice quadrato ( psi ) o in bar (misura metrica della pressione).
- Flusso o portata: determina la velocità e l'efficienza con cui un compressore completa un'attività, a seconda della durata richiesta. Viene misurata in piedi cubi al minuto ( cfm ), litri al secondo ( l/s ) o metri cubi all'ora ( m³/h ) a seconda del sistema corrente.
Per calcolare il fabbisogno totale di aria compressa, elencare tutti gli utilizzatori di aria compressa (utensili, macchine, sistemi) insieme ai requisiti di pressione e flusso/portata. Utilizzare i dati del produttore o i valori stimati. Se possibile, confrontare con impianti simili.
Dopo aver sommato le singole esigenze, applicare un "fattore di simultaneità" per tenere conto del funzionamento non continuo. Assicurarsi di includere un margine per perdite, usura e espansione futura.
Utensili e applicazioni diverse richiedono livelli specifici di portata e pressione. Di seguito sono riportati i requisiti pneumatici tipici per utensili comuni e applicazioni industriali.
| Applicazioni | Portata e pressione (US) | Portata e pressione (metrico) | Utensili pneumatici | Portata e pressione (US) | Portata e pressione (metrico) |
|---|---|---|---|---|---|
| Uso domestico | 1–2 CFM 70–90 PSI |
0,47-0,94 L/s 4,8-6 bar |
Aerografo | 0.5–1.5 CFM 20–30 PSI |
0,24-0,71 l/s 1,4-2,1 bar |
| Pistola a spruzzo | 4–8 CFM 30–50 PSI |
1,89-3,78 l/s 2,1-3,4 bar |
Pistola per chiodi | 1–2 CFM 70–90 PSI |
0,47-0,94 L/s 4,8-6 bar |
| Sabbiatura | 6–25 CFM 70–90 PSI |
2,83-11,8 l/s 4,8-6 bar |
Gonfiaggio pneumatici | 2–3 CFM 100–150 PSI |
0,94-1,42 L/s 6,9-10,3 bar |
| Diversi utensili elettrici | 3–10 CFM 90–120 PSI |
1,42-4,72 L/s 6,2-8,3 bar |
Avvitatore ad impulsi | 3–5 CFM 90–100 PSI |
1,42-2,36 L/s 6,2-6,9 bar |
| Sistemi HVAC | 6–12 CFM 80–100 PSI |
2,83-5,66 L/s 5,5-6,9 bar |
Cricchetto pneumatico | 3–5 CFM 90–100 PSI |
1,42-2,36 L/s 6,2-6,9 bar |
| Raffreddamento | 3–5 CFM 60–80 PSI |
1,42-2,36 L/s 4,1-5,5 bar |
Trapano a percussione | 3–6 CFM 90–120 PSI |
1,42-2,83 L/s 6,2-8,3 bar |
| Settore automobilistico | 8–15 CFM 90–120 PSI |
3,78-7,08 L/s 6,2-8,3 bar |
Spruzzatore | 6–7 CFM 30–50 PSI |
2,83-3,30 L/s 2,1-3,4 bar |
| Imballaggi per alimenti e bevande | 4–10 CFM 70–90 PSI |
1,89-4,72 L/s 4,8-6 bar |
Macinatrice | 5–8 CFM 90–120 PSI |
2,36-3,78 L/s 6,2-8,3 bar |
Ottimizzare le prestazioni dell'aria compressa in ambienti complessi
In ambienti complessi con molteplici applicazioni e strumenti che si affidano all'aria compressa, un locale dedicato per il sistema dell'aria compressa garantisce prestazioni ottimali ed efficienza energetica. Equilibrando l'erogazione dell'aria in base alle varie esigenze, previene le cadute di pressione, riduce gli sprechi e si adatta ai mutevoli modelli di utilizzo in tempo reale.
Fase 3: dimensionare il compressore
La scelta del compressore giusto inizia con la comprensione delle esigenze di flusso/portata d'aria. La portata viene misurata in CFM e indica la quantità di aria necessaria per il funzionamento efficiente dell'apparecchiatura. Poiché ogni utensile o macchina può richiedere una quantità diversa di portata d'aria, è importante scegliere un compressore adatto alle proprie applicazioni specifiche.
Quindi, considerare la pressione di esercizio richiesta, misurata in PSI. Attività come l'utensileria pneumatica o la verniciatura a spruzzo spesso richiedono diversi livelli di pressione per lavorare in modo efficace. Non dimenticare di tenere conto delle possibili cadute di pressione causate da filtri, essiccatori o lunghe tubazioni.
È importante anche considerare l'applicazione complessiva. Alcuni utilizzi possono richiedere una qualità dell'aria superiore o una pressione più costante. Infine, considerare la potenza del compressore, misurata in cavalli o kilowatt. Sebbene la potenza sia importante, deve supportare le esigenze di portata d'aria e pressione già definite, non guidare la selezione da sola.
Fase 4: Selezionare accessori e comandi
La giusta configurazione dell'apparecchiatura dipende interamente dall'applicazione. Alcune operazioni possono richiedere compressori oil-free per proteggere i processi sensibili, mentre altre possono fare affidamento sui modelli a iniezione di olio.
La scelta tra compressori a velocità fissa e a velocità variabile (VSD) dipende da diversi fattori, tra cui la stabilità o la fluttuazione della domanda di aria compressa. I compressori VSD sono tipicamente più efficienti in applicazioni con domanda variabile, mentre le unità a velocità fissa possono essere adatte alle operazioni con carico costante. Inoltre, il livello di purezza dell'aria richiesto dovrebbe guidare la scelta dei filtri dell'aria compressa e dei sistemi di essiccazione.
Essiccatori d'aria efficienti, filtri ad alte prestazioni e configurazioni integrate possono migliorare l'affidabilità complessiva del sistema, ridurre la manutenzione e risparmiare spazio, specialmente quando sono personalizzati in base ai requisiti di pressione e portata.
I tempi di fermo possono essere evitati anche utilizzando un sistema di controllo e gestione del compressore. Un sistema di elettronico centralizzato può gestire più compressori. Bilancia le ore di funzionamento tra le unità per ridurre l'usura, semplifica le attività di manutenzione e sostituisce senza problemi qualsiasi unità guasta o offline, garantendo una pressione costante e una produzione ininterrotta.
Consiglio professionale: ridurre al minimo i costi totali del ciclo di vita
Un costo di acquisto inferiore può sembrare una buona scelta, ma può portare a spese più elevate nel lungo termine. Spesso vale la pena spendere un po' di più come investimento, soprattutto quando il compressore è più efficiente e più facile da manutenere.
Ottenere una riduzione del consumo energetico è fondamentale, poiché il consumo energetico può rappresentare fino all'80% del costo totale della vita di un compressore.
Ecco perché è importante scegliere tecnologie e impianti progettati per risparmiare energia. Dai compressori con azionamento a velocità variabile (VSD) ai sistemi di recupero del calore, la selezione dei componenti giusti fin dall'inizio porta a costi operativi inferiori e a un'impronta ambientale ridotta.
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