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Dimensionamento delle installazioni di compressori ad altitudini elevate

Dimensioning Compressor Installations Compressed Air Wiki Compressors

Al crescere dell'altitudine sul livello del mare diminuiscono sia la pressione, sia la temperatura ambiente. La riduzione della pressione di ingresso influisce sul rapporto di pressione tanto dei compressori quanto delle attrezzature collegate, con un conseguente impatto sia sul consumo d'aria, sia su quello di energia. Allo stesso tempo, le variazioni dovute all'aumento dell'altitudine influiscono sulla potenza nominale erogata dai motori elettrici e da quelli a combustione.

In che modo influisce l'altitudine sulle installazioni di compressori?

Compressori ad altitudini elevate, in montagna

Occorre inoltre tenere conto anche del modo in cui le condizioni ambientali influiscono sulle applicazioni degli utenti finali. Sono richieste (per un determinato processo) una portata in massa o una portata in volume specifiche? Per il dimensionamento sono stati utilizzati la pressione assoluta, quella relativa o il rapporto di pressione? La temperatura dell'aria compressa è rilevante? Tutte queste considerazioni danno origine a condizioni differenti per il dimensionamento delle installazioni per l'aria compressa situate ad altitudini elevate, e il loro calcolo può risultare piuttosto complesso.

Che effetto ha l'altitudine sulla scelta del compressore?

Per scegliere il compressore giusto quando le condizioni ambiente differiscono da quelle riportate sulle schede tecniche, occorre tenere conto dei seguenti fattori:

- altitudine sul livello del mare o pressione ambiente
- temperatura ambiente
- umidità
- temperatura del refrigerante
- tipo di compressore
- fonte di alimentazione

Tali fattori influiscono principalmente sui seguenti aspetti:

- massima pressione di esercizio
- capacità
- consumo energetico
- requisiti di raffreddamento

Il fattore più importante è costituito dalla variazione della pressione di ingresso in funzione dell'altitudine. Un compressore con un rapporto di pressione di 8,0 al livello del mare raggiunge ad esempio un rapporto di pressione pari a 11,1 a un'altitudine di 3.000 metri (a pressione di esercizio dell'applicazione invariata). Ciò influisce sull'efficienza e, di conseguenza, sui requisiti di potenza. L'entità della variazione dipende dal tipo e dalla configurazione del compressore. Entrano in gioco anche la temperatura ambiente, l'umidità e la temperatura del refrigerante, che interagiscono influendo sulle prestazioni dei compressori in misura differente a seconda che i medesimi siano monostadio, multistadio, dinamici o volumetrici.

Come influisce l'altitudine sui motori elettrici?

come influisce la quota sui motori elettrici?

Il raffreddamento dei motori elettrici risente negativamente dalla minore densità dell'aria alle altitudini elevate. I motori standard devono essere in grado di funzionare ad altitudini fino a 1.000 m e a temperature ambiente fino a 40 °C senza alcun impatto sulle prestazioni nominali. Ad altitudini superiori, è possibile utilizzare la tabella riportata di seguito come guida per la riduzione delle loro prestazioni.Si noti che per alcuni tipi di compressori la riduzione delle prestazioni del motore elettrico è più alta, rispetto alla potenza richiesta dall'albero del compressore, ad altitudini elevate. L'uso di un compressore standard ad altitudini elevate richiede pertanto una riduzione della pressione di esercizio oppure l'installazione di un motore elettrico sovradimensionato.

Come influisce l'altitudine sui motori a combustione interna?

Una riduzione della pressione ambiente, un aumento della temperatura o una riduzione dell'umidità riducono il contenuto di ossigeno dell'aria utilizzata per la combustione, e di conseguenza la potenza che è possibile ricavare dai motori a combustione interna (CI). La riduzione della potenza all'albero dipende dal tipo di motore e dal suo metodo di aspirazione (vale a dire naturale o con turbocompressore), come illustrato nella tabella che segue. Quando la temperatura scende al di sotto di 30 °C, l'umidità gioca un ruolo minore (con una riduzione delle prestazioni < 1% ogni 1.000 m).

Si noti che la potenza del motore diminuisce più rapidamente della potenza all'albero richiesta dal compressore. Per ogni combinazione compressore-motore vi è pertanto un'altitudine massima di esercizio che utilizza tutto il margine di potenza di cui il motore dispone rispetto al compressore in caso di impiego al livello del mare. Ai fornitori deve in generale essere affidato il compito di calcolare e indicare i dati specifici validi per il compressore, il motore e le attrezzature responsabili del consumo d'aria in questione. Se qualcosa non è chiaro, o per eventuali quesiti, l'installatore deve sempre rivolgersi al produttore delle attrezzature.

Scopri di seguito ulteriori informazioni sui diversi aspetti del dimensionamento delle installazioni dei compressori.

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