Principi di regolazione per i compressori volumetrici

2.5.2.1 Limitazione della pressione Il metodo originario per regolare i compressori consisteva nell’uso di una valvola limitatrice del-la pressione che liberava l’aria nell’atmosfera se del-la pressione era eccessiva. Nella sua forma più sem-plice, la valvola poteva essere caricata a molla in modo che la sua tensione determinasse la pressio-ne finale.

Questa valvola è stata sostituita da una servoval-vola controllata da un regolatore, per cui la pres-sione può essere controllata facilmente e la valvola può fungere anche da valvola di scarico quando

si avvia il compressore sotto pressione. La limi-tazione della pressione richiede molta energia, in quanto il compressore deve funzionare ininterrot-tamente per vincere la contropressione massima.

Una variante utilizzata nei compressori più piccoli prevede lo scarico del compressore tramite l’aper-tura totale della valvola, in modo che il compresso-re debba vincecompresso-re la pcompresso-ressione atmosferica; questa variante riduce notevolmente i consumi energetici.

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1. Regolazione continua della capacità

Pressione in bar

Tempo in secondi

Consumo

2. Regolazione carico/scarico

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2.5.2.2 Bypass

Il principio di funzionamento della regolazione tramite bypass equivale a quello della limitazione della pressione; l’aria scaricata dalla valvola limi-tatrice, però, viene raffreddata e rinviata all’in-gresso del compressore. Questo metodo viene uti-lizzato spesso nei compressori industriali quando il gas non può essere scaricato nell’atmosfera o è troppo costoso.

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2.5.2.5 Avviamento/arresto

I compressori di potenza inferiore a 5-10 kW spes-so spes-sono controllati arrestando totalmente il motore elettrico quando la pressione raggiunge il limite massimo e riavviando il compressore quando la pressione scende al di sotto del limite minimo.

Questo metodo richiede un notevole volume tam-pone nell’impianto o un’elevata differenza di pres-sione tra i limiti massimo e minimo, per ridurre il carico termico sul motore elettrico. Questo meto-do di regolazione è efficace ed energeticamente efficiente purché sia possibile limitare il numero di riavvii.

2.5.2.6 Regolazione della velocità

La velocità e quindi la portata del compressore sono regolate da un motore a combustione, una turbina a gas o un motore elettrico a frequenza controllata. È un metodo efficiente per mantenere stabile la pressione in uscita e per ridurre i consu-mi energetici.

L’intervallo di regolazione varia in base al tipo 2.5.2.4 Limitazione della pressione con

strozzamento dell’ingresso

Attualmente è il metodo di regolazione più comu-ne e consente di ampliare al massimo l’intervallo di regolazione (0-100%) a fronte di consumi ener-getici molto limitati: appena il 15-30% della poten-za a pieno carico con il compressore scarico (flusso zero). La valvola di ingresso è chiusa ma rimane aperto un piccolo passaggio mentre una valvola di scarico si apre e libera l’aria di scarico proveniente dal compressore.

Il compressore, quindi, funziona con una depres-sione all’ingresso e una contropresdepres-sione molto limitata. È importante che la limitazione della pressione avvenga rapidamente e che il volume d’aria rilasciata sia limitato per evitare perdite inutili durante il passaggio dallo stato carico allo stato scarico. Il sistema richiede un volume

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2.5.2.3 Strozzamento dell’ingresso Lo strozzamento è un metodo semplice per ridurre il flusso incrementando il rapporto di compres-sione nel compressore, in base alla sottoprescompres-sione indotta all’ingresso; con tale metodo, tuttavia, l’in-tervallo di regolazione della pressione è limitato.

I compressori a iniezione di liquido, che sono in grado di sostenere un elevato rapporto di com-pressione, possono essere regolati fino al 10%

della portata massima. Il metodo di strozzamento richiede notevole energia a causa dell’elevato rap-porto di compressione.

pone nell’impianto, ossia un serbatoio d’aria le cui dimensioni sono determinate dalla differenza desiderata tra i limiti di pressione di carico e scari-co e dal numero scari-consentito di cicli orari di scariscari-co.

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1. Tubazione aria compressa 2. Cilindro di scarico 3. Griffa di scarico 4. Disco della valvola 5. Ritenuta della valvola 6. Testa del cilindro

di compressore ed è massimo per i compressori a iniezione di liquido. Spesso la regolazione della velocità è abbinata all’avvio/arresto con un bas-so grado di scarico e limitazione della pressione all’arresto.

2.5.2.8 Scarico della valvola di aspirazione

I compressori a pistoni possono essere regolati efficacemente forzando meccanicamente l’aper-tura delle valvole di ingresso. In tal modo, l’aria viene pompata fuori e dentro il cilindro con basse perdite energetiche, spesso inferiori al 10% della potenza dell’albero a pieno carico. I compressori a pistoni a doppia azione generalmente consento-no lo scarico in più stadi, scaricando un cilindro alla volta per bilanciare meglio la portata con la domanda. Un metodo insolito adoperato nei com-pressori industriali consente l’apertura della val-vola di ingresso durante un tratto più lungo o più breve della corsa del pistone, per consentire il con-trollo continuo della portata.

2.5.2.9 Carico-scarico-arresto

È il metodo di regolazione più utilizzato per i com-pressori di capacità superiore a 5 kW e consente un ampio intervallo di regolazione con perdite ridotte.

In pratica è una combinazione del metodo di avvio/

arresto e dei diversi sistemi di scarico. Per ulteriori informazioni, si rimanda al paragrafo 2.5.4.2.

2.5.2.7 Bocca di scarico variabile

La portata dei compressori a vite può essere rego-lata spostando la posizione della bocca di scarico nell’involucro, nella direzione longitudinale dei rotori, verso l’ingresso. Questo metodo, tuttavia, implica notevoli consumi energetici ed è poco uti-lizzato.

Dispositivo di scarico per un compressore a pistoni.

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