L'impianto ad aria compressa è uno dei sistemi più comuni utilizzati nell'industria. Fornisce energia a molte macchine e dispositivi pneumatici che richiedono aria compressa come mezzo di lavoro. Tuttavia, durante il percorso dal compressore fino al punto di utilizzo finale, l’aria incontra inevitabilmente resistenze, dovute a tubazioni, raccordi o impurità presenti nel circuito. È importante ricordare che l’aria prodotta da un compressore non è mai completamente pura. Per compensare la caduta, infatti, i compressori devono lavorare a una pressione più elevata, con un conseguente sovraccarico del sistema e maggiori costi operativi.
Per ridurre le cadute di pressione è fondamentale utilizzare materiali di qualità, sia nella sala compressori che nella rete di distribuzione. In qualsiasi rete di distribuzione, un corretto dimensionamento dei tubi è essenziale per mantenere un flusso d’aria uniforme e ridurre le perdite di energia. L'eliminazione delle perdite è un aspetto fondamentale per mantenere l'efficienza e ridurre al minimo la perdita di energia del sistema di aria compressa.
L'impatto economico e operativo delle perdite
Le perdite del compressore d'aria possono avere un impatto significativo sull'efficienza e sulla redditività. La perdita d’aria è uno dei nemici più comuni che il tuo compressore o, addirittura, l’intero sistema dell’aria compressa possono dover affrontare durante il loro ciclo produttivo. In un sistema del genere, le perdite porteranno a perdite energetiche misurabili, una diminuzione dell’efficienza e, di conseguenza, un aumento dei costi operativi.
In media, il 20-30% dell'aria compressa utilizzata in un impianto di produzione viene sprecata come aria persa. In impianti aria compressa datati, fino al 20% del consumo di aria potrebbe essere sprecato in perdite. Un piccolo foro da 1/4" nelle linee dei flessibili può comportare quasi 5.000 $ all'anno di spreco di energia se si lavora costantemente a 100 psi. Anche la più piccola perdita può causare un grosso spreco di risorse. Se lungo una tubazione c’è una perdita di aria compressa, ci sarà anche una perdita di carico, che costringerà l’impianto a lavorare di più e usare più energia del dovuto. Considerando l’elevato costo dell’energia elettrica in Italia, trovare una soluzione per identificare e bonificare le perdite potrebbe consentire in modo semplice un risparmio di soldi ed energia e prevenire problemi su lungo termine.
Cause strutturali e meccaniche delle perdite
Per compressore dell'aria non a tenuta si intende la fuoriuscita involontaria di aria compressa dall'impianto. Ciò può verificarsi in vari punti all'interno del compressore, tra cui tubi flessibili, raccordi, valvole e guarnizioni. Conoscere le cause principali delle perdite del compressore è fondamentale per una risoluzione dei problemi e una prevenzione efficaci.
Con il tempo, le tenute e le guarnizioni possono deteriorarsi a causa dell'usura, causando perdite d'aria. Le vibrazioni e l'uso regolare possono causare l'allentamento di raccordi e connessioni, con conseguenti perdite d'aria. I flessibili e i tubi sono soggetti a danni da abrasione, attorcigliamenti ed esposizione a condizioni difficili. Le valvole svolgono un ruolo fondamentale nel controllo del flusso di aria compressa; valvole difettose o malfunzionanti possono causare perdite. La corrosione e la ruggine possono indebolire l'integrità strutturale dei componenti del compressore, causando perdite.
Strategie di identificazione: dall'udito alla tecnologia avanzata
Prima di iniziare ad eliminare le perdite, è necessario localizzarle con precisione. Esistono diversi metodi in grado di rilevare efficacemente le perdite in un sistema di aria compressa. Le perdite di aria compressa che compaiono nel sistema possono essere facilmente udite perché generano un caratteristico sibilo chiaramente udibile, soprattutto negli ambienti di lavoro più silenziosi. L’udito, però, non sempre è impeccabile né efficace per scovare tutte le perdite all’impianto.
Un metodo più accurato consiste nell'utilizzare una soluzione di acqua e sapone applicata sulle aree sospette; se sono presenti perdite, in questi punti appariranno bolle d'aria. Un modo moderno e molto preciso per identificare il punto in cui il sistema perde è il metodo ad ultrasuoni. Si basa sulla rilevazione delle onde sonore ad alta frequenza emesse dall'aria che esce attraverso piccoli fori. I rilevatori acustici a ultrasuoni di solito sono composti da filtri audio, microfoni, amplificatori e indicatori visivi o cuffie. Questi dispositivi rilevano il flusso d'aria turbolento, ossia l'aria che fluisce in direzioni diverse. Vale anche la pena utilizzare i sensori di flusso per monitorare il flusso di aria compressa per individuare eventuali perdite.
Ultraprobe 3000 - Rilevatore di perdite a ultrasuoni: Rapporti sulle perdite di aria compressa
Senza utilizzare alcun tipo di dispositivo, è possibile effettuare un test di caduta di pressione. Si individua la valvola di intercettazione dell'alimentazione all'impianto, la si spegne e si osserva il manometro per un certo periodo di tempo. Se la pressione non si mantiene costante, il sistema presenta delle perdite.
Risoluzione dei problemi e manutenzione predittiva
Una volta identificate con precisione le perdite, è necessario passare rapidamente alla loro eliminazione. Vale la pena ricordare che quanto minore è il danno, tanto minori saranno le perdite di aria compressa nel sistema. La maggior parte delle perdite può essere risolta serrando raccordi, accoppiatori o valvole. I tubi flessibili possono dover essere sostituiti se un piccolo foro ha perforato il tubo flessibile o il tubo. Se la causa della perdita è la corrosione o la ruggine, pulire le aree interessate e applicare trattamenti anticorrosione, sostituendo i componenti gravemente corrosi.
La manutenzione sistematica gioca un ruolo chiave nel garantire la tenuta del sistema. L'eliminazione delle perdite non è un'azione una tantum, ma un processo che richiede manutenzione e monitoraggio regolari. È fondamentale prevedere un piano di manutenzione preventiva effettuata da personale qualificato per la revisione del sistema. L'ideale, poi, è la manutenzione predittiva, agendo in anticipo per ridurre al minimo i tempi di fermo di produzione, le possibilità di guasto e per scongiurare problemi di sicurezza.
Formazione del personale e buone pratiche
Non dimenticare anche la formazione dei dipendenti. Il personale responsabile del funzionamento degli impianti di aria compressa deve essere consapevole delle potenziali fonti di perdite e sapere come eliminarle. In particolare, bisogna formare i dipendenti che lavorano ogni giorno a stretto contatto con le macchine al controllo di ogni componente visibile.
È importante ricordare che, salvo casi in cui l’attrezzatura sia stata predisposta per assolvere un preciso compito (come ugelli per regolare il getto, raffreddatori o lame d’aria), l’aria compressa non si può utilizzare per la pulizia degli strumenti o per raffreddare i pannelli di controllo surriscaldati. Troppo spesso, la sala compressori è l'ultima parte dello stabilimento considerata. I compressori d'aria devono disporre di un'adeguata ventilazione perché, quando sono in funzione, producono una buona quantità di calore. Se il compressore d'aria si surriscalda, può smettere di funzionare e deve essere riparato o completamente sostituito.
Oltre il compressore: le complessità del sistema
Le perdite lungo tutto il sistema di produzione dell’aria compressa possono comparire in qualsiasi momento. Pensare che eventuali perdite possano colpire solo un compressore può trarre in inganno. Tecnologie avanzate, come la telecamera acustica Fluke ii900, permettono di visualizzare il suono delle perdite e rilevare problematiche insidiose, come guasti ai regolatori di pressione, condensazione nei pannelli di controllo, inattività di attuatori o perdite nei sistemi di trattamento dell'aria.
Questi esempi mostrano che, oltre che negli impianti di base ad aria compressa, le perdite possono verificarsi in molti altri punti. Una perdita di pressione o di vuoto nei condotti HVAC, ad esempio, può causare contaminazione, guasti alle apparecchiature o problemi di sicurezza. Le perdite nelle tubazioni dell'aria nel settore automobilistico possono ridurre le prestazioni dei sistemi integrati, mentre una perdita nel serbatoio del prodotto può causare la contaminazione dello stesso. Monitorare regolarmente i livelli di pressione dell'aria e assicurarsi che rientrino nell'intervallo consigliato è una pratica essenziale per garantire la longevità dell'intero impianto.