Regolazione del carico

Il fabbisogno di aria compressa richiesto dall’impianto può essere fortemente variabile nel tempo, quindi al sistema di generazione di aria compressa è richiesta la capacità di adeguare la portata fornita nel tempo in base alla richiesta. Una efficienza “di targa” elevata può tradursi in una efficienza

nel lungo periodo molto bassa se il sistema non è in grado di regolare la portata mantenendo il più possibile invariata tale efficienza. Il fabbisogno di regolazione dipende dall’andamento domanda:

 Richiesta pressoché costante. La potenzialità complessiva della centrale leggermente superiore alla richiesta totale per tener conto delle perdite e di una maggiore elasticità di funzionamento.

 Richiesta variabile con ampi intervalli costanti (periodica o casuale). Una o più unità che coprono la richiesta di base con una o più unità che coprono la richiesta max con modulazione on-off.

 Richiesta variabile con variazioni rapide e casuali. Una o più unità fino alla potenzialità massima con eventuale modulazione continua di portata.

Regolazione dei compressori volumetrici:

 ON/OFF (STOP/START). sistema migliore dal punto di vista del consumo elettrico. Quando la richiesta di aria corrisponde al 100% della capacità nominale del compressore, il compressore usa il 100% della potenza; quando la richiesta è nulla, il compressore si ferma e consuma lo 0%.

Il limite di questo sistema è che non è applicabile a potenze superiori a 7kW, poiché i ripetuti stop e start possono essere molto critici per il motore.

 VUOTO/CARICO (ON–LOAD/OFF–LOAD, ON–LINE/OFF–LINE). Se la richiesta di aria è pari al 100% della capacità nominale del compressore, il compressore usa il 100% della potenza; se la richiesta è nulla, il compressore si mette in marcia a vuoto ma continua a consumare (tra il 25 e il 30% della potenza assorbita a pieno carico); se dopo un tempo impostato (di norma 15-20 minuti, nei limiti del numero massimo di avviamenti ora specificato dal costruttore) la richiesta di aria è ancora nulla, il motore si ferma. Si riavvia a fronte di una nuova richiesta.

 MODULAZIONE ATTRAVERSO VALVOLA DI STROZZAMENTO. Compressori alternativi, a palette e a vite possono essere controllati utilizzando una valvola di strozzamento in aspirazione. La valvola ad apertura variabile può chiudere gradualmente il tubo di aspirazione per compensare l’aumento di pressione a valle del sistema dovuto alla minore richiesta, riducendo quindi la portata d’aria compressa dalla macchina. Contemporaneamente si registra un aumento del rapporto di compressione e conseguentemente della temperatura dell’aria allo scarico. Per evitare problemi la modulazione non va eseguita al di sotto del 50% del carico. Ha il vantaggio di mantenere al minimo il differenziale di pressione, ma potenza richiesta a basso carico è superiore a quella richiesta dal controllo on/off, pertanto deve essere utilizzata solo per i compressori sottoposti ad un carico elevato. Può essere anche abbinato al controllo On-Off prevedendo adeguati sistemi di commutazione

 VARIAZIONE CONTINUA VELOCITÀ TRAMITE INVERTER. Utilizzo di motori elettrici a velocità variabile, che utilizzano un segnale di pressione per inviare questo segnale al controllore elettronico che colloquia con un inverter. L'inverter provvede a variare adeguatamente la frequenza di alimentazione del motore elettrico: maggiore è la frequenza, maggiore sarà la velocità di rotazione del gruppo pompante e, quindi, l'aria resa; se, al contrario, si diminuisce la frequenza, si avrà una riduzione dell'aria resa e, quindi, del consumo elettrico. Il controllo viene effettuato valutando la pressione della rete al fine di controllare la tendenza del consumo:

se la pressione aumenta, si sta producendo più aria di quanto si stia consumando e, quindi, la velocità deve diminuire per adeguare la produzione al consumo; allo stesso modo, se la pressione tende a diminuire, si sta producendo meno aria di quanto si consumi e, quindi, la velocità deve aumentare. Può essere montato su compressori a pistoni, a palette e a vite. In

presenza di più compressori il controllo della velocità è necessario solo sul compressore finale, che sarà normalmente 'fluttuante'.

Rispetto ad una regolazione di tipo vuoto-carico, si ha un avviamento progressivo del motore, consumo elettrico aggiuntivo (perdite per dissipazione dell’inverter), a carico parziale il motore non lavora ad efficienza nominale e si ha una vita dei cuscinetti ridotta a causa delle variazioni di velocità del motore. I compressori a velocità variabile sono da preferire solo per usi in cui sarà in esecuzione per lunghi periodi a carico parziale. A pieno carico, le perdite aggiuntive dovute al controllo elettronico li rendono un po‘ meno efficienti dei compressori convenzionali e così non dovrebbero mai essere utilizzati come compressori per il carico di base.

 REGOLAZIONE DI PIÙ COMPRESSORI. La maggior parte delle installazioni sono composte da più di un compressore, allo scopo di garantire una maggiore disponibilità dell’impianto ed un migliore adeguamento alla domanda. Controlli automatici di sequenza possono selezionare le migliori combinazioni per soddisfare la domanda sulla base di pressione o, in alcuni casi, sulla misura della portata. Esistono numerose forme di controllo automatico per ottimizzare il funzionamento delle installazioni multiple, tra cui:

 CONTROLLO DELLA PRESSIONE IN CASCATA.

Questa semplice forma di controllo si basa su pressostati meccanici che attivano i compressori in sequenza quando la pressione a valle scende.

All’aumentare della domanda la pressione scende e vengono attivati uno ad uno i compressori a disposizione, fino all’ultimo. Per individuare le condizioni di carico e scarico di ogni compressore

(set points) va definita una banda di pressione Δ (sufficientemente elevata per evitare un numero di cicli troppo elevato, e deve tenere conto delle dimensioni del compressore e della capacità delle utenze). L’offset di pressione tra le bande dei singoli compressori Δ dipende anch’essa dal sito di installazione. Questo offset deve essere ridotto al minimo, ma al tempo stesso dovrebbe essere sufficiente a evitare che due o più compressori attacchino o stacchino contemporaneamente

 CONTROLLO ELETTRONICO. Utilizza comandi elettronici per controllare la sequenza in base ad una combinazione dei segnali di pressione e domanda. Evita di impostare pressioni sequenziali per singole macchine, ed elimina le bande di controllo della pressione del controllo in cascata.

Evita di impostare un valore di pressione fisso permettendo di variare la pressione di generazione in base alla domanda. Il monitoraggio del tasso di

variazione della pressione permette di prevedere dopo quanto tempo un compressore sarà nuovamente necessario e quindi permette di spegnere completamente il compressore, nel frattempo, evitando le perdite a vuoto.

 SISTEMA DI CONTROLLO. I sistemi di controllo dell’impianto variano ampiamente per complessità. Possono essere sistemi semplici (richiedono il semplice controllo per permettere a parti dell’impianto di essere spenti quando non necessari, ad esempio, attraverso interruttori a tempo) e sistemi integrati. In generale, i sistemi di controllo più complessi sono in grado di garantire una maggiore flessibilità e risparmio, ma spesso richiedono grande attenzione per la messa in servizio