Regolazione dei compressori volumetrici

Per regolare la pressione dei compressori si utilizzava in origine una valvola di sicurezza che rilasciava nell'ambiente la pressione dell'aria in eccesso. Nella configurazione più semplice la valvola può essere a molla, e la tensione di quest'ultima determina la pressione finale. Spesso si utilizza invece una servovalvola controllata da un regolatore. Ciò consente di controllare la pressione con facilità, e la valvola può servire anche per la messa a vuoto in caso di avviamento del compressore sotto pressione. Lo sfogo della pressione dà origine a un notevole fabbisogno energetico, in quanto il compressore deve lavorare costantemente contro la massima contropressione. Una variante utilizzata per i compressori più piccoli consiste nel mettere a vuoto il compressore aprendo completamente la valvola, in modo da fare lavorare il compressore contro la pressione atmosferica. Questa variante alternativa consente di ridurre notevolmente il consumo energetico.

In linea di principio, la regolazione con bypass svolge la stessa funzione dello sfogo della pressione. La differenza risiede nel fatto che l'aria di scarico della pressione viene raffreddata e ricondotta all'ingresso del compressore. Questo metodo viene spesso utilizzato per i compressori di processo, nei quali il gas è inadatto o troppo pregiato per essere rilasciato in atmosfera.

Lo strozzamento è un metodo semplice per ridurre il flusso aumentando il rapporto di compressione a cavallo del compressore a seconda della depressione indotta nell'ingresso. Questo metodo è tuttavia limitato a un intervallo di regolazione modesto. Nel caso dei compressori a iniezione di liquido, in grado di superare un rapporto di compressione così elevato, è possibile effettuare regolazioni fino al 10% della capacità massima. A causa dell'elevato rapporto di compressione, il metodo a strozzamento crea un fabbisogno energetico relativamente alto.

Questo è il più diffuso metodo di regolazione attualmente in uso. Esso combina il massimo intervallo di regolazione (0 - 100%) con un basso consumo energetico, pari soltanto al 15 - 30% della potenza a pieno carico con un compressore messo a vuoto (flusso zero). La valvola di ingresso viene chiusa, ma viene utilizzata una piccola apertura contestualmente all'apertura della valvola di scarico e al rilascio dell'aria di scarico dal compressore. L'elemento compressore funziona quindi con una depressione in ingresso e una bassa contropressione. Per evitare inutili perdite durante la transizione da carico a vuoto, è importante che lo scarico della pressione avvenga rapidamente e che il volume di aria rilasciato sia limitato. Il sistema richiede un certo volume del serbatoio tampone di sistema (serbatoio dell'aria), le cui dimensioni sono determinate dalla differenza desiderata tra i limiti della pressione di messa a carico e a vuoto, nonché dal numero di cicli di scarico consentiti ogni ora.

I compressori di potenza inferiore a 5 - 10 kW vengono spesso controllati arrestando completamente il motore elettrico quando la pressione raggiunge un valore limite superiore, e riavviandolo quando essa scende al di sotto del valore limite inferiore. Questo metodo richiede un grande volume di accumulo del sistema o una grande differenza di pressione tra il limite superiore e quello inferiore, al fine di ridurre al minimo il carico termico sul motore elettrico. Si tratta di un metodo di regolazione efficace ed efficiente dal punto di vista energetico, a condizione che il numero di avviamenti sia mantenuto basso.

La velocità del compressore, e di conseguenza la portata, è determinata da un motore a combustione, una turbina a gas o un motore elettrico controllato in frequenza. Si tratta di un metodo efficiente per mantenere una pressione di uscita costante e ridurre il consumo energetico. La gamma di regolazione varia a seconda del tipo di compressore, ed è massima per i compressori a iniezione di liquido. La regolazione della velocità è spesso combinata con l'avvio-arresto a bassi livelli di carico e scarico della pressione a unità ferma.