Che cos'è un serbatoio per aria compressa?

L'installazione del compressore dell'aria può, in teoria, funzionare senza un serbatoio. Tuttavia, non averne uno nell'impianto per aria compressa 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 per aria compressa, detti anche vasi o serbatoi, svolgono un ruolo fondamentale nella funzione di serbatoi per aria compressa in un impianto pneumatico. Servono per accumulare l'aria compressa prima di immetterla nel sistema delle tubazioni o di inviarla alle attrezzature. In termini più semplici, fungono da meccanismo di accumulo interposto fra il compressore e le fluttuazioni della pressione causate dalle variazioni della domanda.

Alcuni compressori d'aria sono "montati su serbatoio," il che significa che sono forniti come pacchetto e sono montati sopra il serbatoio per aria compressa. Questo tipo di configurazione è di gran lunga preferito nelle strutture in cui lo spazio è essenziale. La presenza di un compressore montato su serbatoio consente di risparmiare spazio e ridurre i costi di installazione iniziali associati alla messa in funzione di un essiccatore autonomo. Questa configurazione è più comunemente presente nei compressori più piccoli, in genere fino a 26 kW o 35 CV. I compressori d'aria più grandi non sono adatti per le opzioni montate su serbatoio poiché diventano sbilanciati e possono rappresentare un rischio per la sicurezza.

La funzione di un serbatoio per aria compressa in un impianto pneumatico è essenziale per mantenere l'efficienza e prolungare la durata del compressore, riducendo i cicli eccessivi e garantendo una pressione dell'aria costante.

Sono disponibili vari tipi di serbatoi per aria compressa per soddisfare le esigenze di applicazioni specifiche. Tra i più comuni troviamo i serbatoi per aria compressa a umido e i serbatoi per aria compressa a secco.

I serbatoi per aria compressa a umido vengono installati tra il compressore e l'essiccatore d'aria. Immagazzinano aria compressa non trattata e svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare le prestazioni dell'essiccatore contribuendo a rimuovere l'umidità prima che l'aria entri nell'impianto. Questa fase garantisce una migliore efficienza nel processo di essiccazione.

I serbatoi per aria compressa a secco, d'altra parte, immagazzinano aria compressa trattata e sono generalmente posizionati a valle del compressore e dell'essiccatore d'aria. La loro funzione principale consiste nel mantenere l'integrità e la qualità dell'aria secca, garantendo prestazioni e affidabilità costanti dell'impianto.

Negli articoli precedenti, abbiamo discusso delle best practice su "come dimensionare un compressore d'aria", in quanto le dimensioni corrette sono importanti per soddisfare il fabbisogno della tua struttura. Quando si tratta di dimensionare un serbatoio per aria compressa, è bene ricordare la regola secondo la quale occorrono 3-4 galloni per ogni CFM o 10-15 litri per ogni litro/secondo di aria compressa, a seconda del tipo di compressore d’aria utilizzato e dell'applicazione. Analogamente alle dimensioni di un compressore d'aria, è necessario tenere in considerazione una serie di fattori per identificare le dimensioni corrette del serbatoio per aria compressa per il tuo impianto. Si raccomanda vivamente di considerare i seguenti fattori:

• Riduzione al minimo delle fluttuazioni/cadute di pressione: è possibile utilizzare un serbatoio per aria compressa 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 corretto per il compressore in uso 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 nell'apposito serbatoio 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) in cui il serbatoio per aria compressa è in grado di fornire aria alla pressione necessaria alle attrezzature/all'utente finale.

• 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 dell'impianto non scenda al di sotto di un livello accettabile. Un serbatoio per aria compressa 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 dell'impianto, in quanto ciò determina il flusso di aria compressa necessario per evitare carenze in qualunque parte del processo.

• Considerazioni energetiche: l'uso di un serbatoio per aria compressa può contribuire a ridurre il consumo energetico dell'impianto per 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. Questo consente inoltre di evitare fluttuazioni della pressione ed eventuali avviamenti frequenti del motore, assicurando allo stesso tempo una pressione stabile e prolungando la durata del compressore.

• Considerazioni sulla sicurezza: se necessario, un serbatoio per aria compressa assicura la disponibilità di aria sufficiente per consentire lo spegnimento degli impianti e dei processi di produzione in condizioni di sicurezza nelle situazioni di emergenza.

Si consiglia di scaricare il serbatoio per aria compressa almeno una volta al giorno e con maggiore frequenza se il compressore è in funzione a pieno carico per tutta la giornata. Un modo agevole per essere certi di non dimenticare mai tale operazione può consistere in un piccolo investimento per uno scarico a galleggiante, uno scarico temporizzato o una valvola di scarico elettronica. Per ottenere i migliori risultati e per garantire che l'impianto per aria compressa sia adatto all'applicazione in uso, contattare un professionista dell'aria compressa per ulteriore assistenza.

Forse avrai 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 che quindi non serve 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 175 psig (12 bar), ma la maggior parte delle strutture industriali opera a 100-125 psig (7-8 bar). Occorre pertanto definire la pressione massima all'interno del serbatoio per aria compressa in funzione delle esigenze specifiche della struttura.

Ad esempio, se la pressione massima nominale erogata da un compressore a velocità fissa è pari a 125 psig (8 bar), occorre che la pressione nominale del serbatoio per aria compressa sia almeno 150 psig (10 bar). La pressione nominale della maggior parte dei compressori d'aria con azionamento a velocità variabile (VSD) arriva fino a 175 psig (12bar), pertanto, per questo tipo di impianti per aria compressa, è più indicato un serbatoio per aria compressa da 200 (14 bar) psig.

Ciascun serbatoio per aria compressa deve essere dotato di una valvola limitatrice della pressione, progettata per scaricare la pressione dal serbatoio nel caso in cui quest'ultimo raggiunga la pressione massima consentita al suo interno.

È importante ricordare che una pressione più elevata non si traduce in una maggiore portata (CFM o l/s), 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 empirica secondo la quale 2 psig equivalgono all'1% di energia utilizzata (1 bar equivale al 7% di energia), il che significa che occorre mantenere la pressione dell'impianto su valori commisurati 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 serbatoi 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.