18/09/2019
Che cos'è la preparazione dell'aria compressa?
Questo articolo spiega cos'è e come funziona la preparazione dell'aria compressa.
Che cos'è la preparazione dell'aria compressa?
L'applicazione delle unità di preparazione dell'aria in qualsiasi linea ad aria compressa favorisce l'ottimizzazione del sistema e la longevità dei componenti pneumatici. Mentre le valvole e i cilindri (attuatori) producono il controllo e movimento lineare degli impianti di automazione alimentati pneumaticamente, la preparazione dell'aria consente a questi componenti di funzionare per la durata dichiarata. La manutenzione non pianificata costa tempo e denaro prezioso a un'azienda.
L'aria compressa non trattata è umida e sporca
Anche se i compressori moderni producono aria di qualità migliore rispetto al passato, spesso le tubazioni sono obsolete e sono presenti differenze di temperatura tra la fonte dell'aria compressa e l'utilizzatore finale, due elementi che causano la presenza di contaminanti e acqua nelle linee. Ad esempio, la sala compressori può risiedere in un edificio separato dall'impianto: la conduttura ad anello passerà all'esterno per poi entrare nell'edificio dell'impianto, subendo l'effetto della temperatura ambiente esterna e le relative variazioni, con conseguente formazione di condensa nella linea. Una filtrazione corretta rimuoverà una quantità significativa di acqua e contaminazione particellare fino a una dimensione specifica.
L'aria compressa costa: non sprecarla
Supponiamo che un compressore produca aria a una pressione di 10 bar. Tuttavia, i componenti e gli utensili possono usare una pressione di esercizio ottimale inferiore di diversi bar rispetto a questo valore. Un regolatore di pressione, posto a monte del punto di utilizzo, può effettuare questa conversione. La sovrapressione ridurrà l'aspettativa di vita di componenti e strumenti e potrebbe causare guasti immediati e lesioni personali, così come perdite d'aria e costi economici. Spesso si ritiene che l'aria compressa sia "libera", affermazione del tutto falsa. Il Carbon Trust (documento del 2012 sull'aria compressa) spiega che l'energia utilizzata per produrre aria compressa può raggiungere il 30% del consumo totale di elettricità di un sito. Secondo la British Compressed Air Society (BCAS), 1 bar di sovrapressione causa un aumento del 7% dei costi energetici del compressore (2018): questa relazione è lineare per le applicazioni comprese tra 6 e 12 bar, ovvero la stragrande maggioranza degli scenari industriali. L'introduzione di una valvola limitatrice di pressione proteggerà i componenti e le apparecchiature a valle sensibili dalla sovrapressurizzazione.
Mantenere i componenti correttamente lubrificati
Oltre alla contaminazione da particolato e acqua, sarà sempre presente un certo trasferimento di olio dal compressore, per non parlare dei residui nelle tubazioni. Nel 1927, Carl Norgren riconobbe l'importanza dell'introduzione controllata del lubrificante inventando il lubrificatore automatico per linee pneumatiche. In precedenza abbiamo analizzato la rimozione dell'olio inteso come contaminante, ma in questo caso occorre introdurre olio nelle linee. Tuttavia, la distinzione importante è legata alla natura "controllata" del fenomeno. Di seguito descriveremo i tipi di lubrificatore disponibili sul mercato.
Facilitare la manutenzione e migliorare l'efficienza dell'impianto
Durante i cicli di manutenzione, non è consigliabile spegnere l'intero sistema di aria compressa per la revisione di un componente o sottosistema. In questi casi, consigliamo di usare una valvola di intercettazione per isolare il componente o sottosistema da sottoporre a manutenzione. Un altro vantaggio offerto da una valvola di intercettazione nel punto di utilizzo è la possibilità di isolare il processo dall'anello d'aria principale, se non in uso, in modo da risparmiare energia e denaro. Esistono diversi modelli di valvola di intercettazione, con meccanismi a scorrimento o a sfera. Secondo il feedback dei clienti (operatori), il design a sfera è più efficace, in quanto offre un flusso laminare completo (e una caduta di pressione pari a zero) e una forza manuale minima per l'azionamento rispetto ad altri design.
Come funziona la preparazione dell'aria compressa?
Le descrizioni dettagliate si trovano negli articoli dedicati alle singole unità. Qui forniremo una panoramica generale:
Filtri. A seconda dell'applicazione, i filtri rimuovono lo sporco, l'acqua, le gocce o i vapori d'olio dal flusso d'aria compressa. La dimensione delle maglie del filtro determina la dimensione massima delle particelle trasmissibili. Per un filtro per uso generale, tale valore è di 40 micron: una struttura a "filtro di profondità" consente di rimuovere anche i filamenti lunghi. I filtri possono essere "collegati a margherita" per applicazioni specifiche: un filtro per uso generale (40 micron) rimuove almeno 95% di contenuto d'acqua alla temperatura specificata (se conforme alla classe 8 per l'estrazione dell'acqua secondo la norma ISO8573). Unendo due prodotti è possibile rimuovere il 99,5% di acqua. La "regola d'oro" dei filtri per uso generale (40 micron o 5 micron se necessario) consiglia di inserire un filtro per la rimozione dell'olio prima di un altro e quindi un filtro per la rimozione del vapore d'olio
Regolatori. Il regolatore riduce la pressione a valle al livello operativo richiesto, di solito regolando la tensione di una molla rispetto alla pressione di alimentazione. Ad esempio, un compressore può fornire una pressione di 10 bar alla rete pneumatica, ma un'applicazione può richiedere solo 6 bar per un funzionamento ottimale. Una pressione eccessiva presente in un sottoimpianto può ridurre la durata operativa dei componenti e causare uno spreco di energia e denaro.
Lubrificatori. Un lubrificatore consente di introdurre gocce o nebbie d'olio nel flusso d'aria. Pur apparendo una contraddizione, essendo i filtri utilizzati per rimuovere l'olio, è possibile usare un lubrificatore per reintrodurre tale sostanza. Tuttavia, l'olio proveniente dal compressore sarà "sporco" (ovvero contaminato da particelle) e con goccioline di dimensione incontrollata. Il design del lubrificatore utilizza il flusso d'aria per "raccogliere" le goccioline e mantenerle di una dimensione ottimale, in modo da proteggere i componenti a valle dall'usura.
Valvola di sicurezza. La valvola di sicurezza fa in modo che la pressione non superi un valore preimpostato regolabile, in modo che i componenti o le applicazioni non subiscano una sovrapressione in contrasto alle specifiche di funzionamento ottimali, aspetto che ne ridurrebbe la durata. In generale, è possibile impostare la valvola di sicurezza regolando la tensione di una molla rispetto alla pressione in ingresso. Quando la pressione in ingresso supera il valore preimpostato, la valvola si solleva e scarica la pressione in eccesso.
Valvola di intercettazione. Bloccano il flusso d'aria in un sottosistema. Possono usare 2/2 funzioni, ma se ne consigliano 3/2, in modo da scaricare la pressione a valle nel sottosistema isolato e lavorare in sicurezza.
Manometri. Vengono spesso progettati utilizzando un tubo a spirale che si "dispiega" all'aumentare della pressione, fornendo una misura calibrata della pressione di un impianto. I regolatori moderni usano una valvola integrata che protegge il manometro dai danni.
Come scegliere la preparazione dell'aria compressa?
La scelta corretta dipende da diverse considerazioni:
Qual è la portata richiesta per un processo o impianto? Tale aspetto determinerà le dimensioni della porta. Tutte le unità dovranno essere compatibili.
Qual è il livello di filtrazione e secchezza richiesto? Il vapore d'olio rappresenta un problema, ad esempio in caso di possibile contatto degli alimenti con una bottiglia soffiata ad aria. In questi casi, è necessario un filtro per la rimozione del vapore d'olio, tenendo conto della regola di cui sopra.
Qual è il requisito di pressione per l'utilizzo delle apparecchiature a valle? Qual è la pressione di alimentazione? Questo sarà il compito del regolatore di pressione. Una perdita di pressione quantificabile si verificherà attraverso la combinazione FRL.
Carl Norgren è l'inventore del lubrificatore a goccia d'olio. Siamo uno dei pochi fornitori in grado di offrire questo prodotto. Il lubrificatore a goccia d'olio è adatto alle applicazioni pesanti, come ad esempio i cilindri a movimento lento e di grande diametro, i motori e gli utensili pneumatici. Questo dispositivo funziona al meglio su brevi distanze e in tubazioni piane. I lubrificatori a nebbia d'olio sono adatti a sistemi di tubazioni complessi e alle applicazioni con più valvole e cilindri. Essi funzionano su distanze maggiori e su tubazioni non piane
Consigliamo sempre di usare valvole di sicurezza e intercettazione, in particolare nei percorsi usati da applicazioni con operazioni diverse e sensibili alla pressione. Qual è la pressione di esercizio ottimale per l'applicazione o i componenti?
Se l'applicazione è sensibile a un improvviso aumento di pressione all'avvio o se occorre un rapido rilascio della pressione in determinate situazioni, una valvola di scarico ad avviamento graduale è una soluzione ottimale. Per maggiori dettagli su queste unità, consultare il nostro articolo specifico "Cos'è una valvola di scarico ad avviamento graduale".
Tipi di preparazione dell'aria compressa
Per motivi di comodità e sicurezza di montaggio, è disponibile un set combinato di filtro regolatore e lubrificatore. È possibile acquistare a parte i filtri (per uso generale, per la rimozione dell'olio e dei vapori d'olio), i filtri regolatori, i lubrificatori, i regolatori di pressione, oltre alle valvole di sicurezza, intercettazione e scarico ad avviamento graduale.
Una gamma di serie di corpi e dimensioni delle porte, di solito da G1/4 a G3/4 (con NPT opzionale), così come G1/8 e fino a G2, consente di offrire una portata adatta alla maggior parte delle applicazioni. Sono disponibili accessori, come ad esempio kit antimanomissione, blocchi di porting, silenziatori e manometri (se richiesti).
Applicazioni tipiche della preparazione dell'aria compressa
In qualsiasi sistema di aria compressa possono essere presenti preparatori d'aria compressa nella linea di alimentazione principale o nelle linee secondarie che alimentano componenti specifici. Tali elementi potrebbero richiedere, ad esempio, un'alimentazione a pressione diversa o una filtrazione di grado superiore.
Cos'altro occorre per far funzionare la preparazione dell'aria compressa?
I kit di manutenzione sono un'aggiunta importante alla distinta dei materiali: una manutenzione regolare garantirà il funzionamento delle unità secondo le specifiche, proteggendo le apparecchiature a valle dai potenziali danni causati da una scarsa manutenzione delle unità di preparazione dell'aria.
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