Risparmi energetici in ambito industriale

Gli impianti industriali utilizzano l'aria compressa per una moltitudine di operazioni. Quasi ogni impianto industriale ha almeno due compressori e in un impianto di medie dimensioni possono esserci centinaia di usi diversi dell'aria compressa.

Gli usi includono l'alimentazione di utensili pneumatici, apparecchiature per l'imballaggio e l'automazione e nastri trasportatori. Molte industrie manifatturiere utilizzano anche aria compressa e gas per operazioni di combustione e di processo come ossidazione, frazionamento, criogenia, refrigerazione, filtrazione, disidratazione e aerazione.

Altri impieghi tipici dei compressori d'aria industriali includono l'irrorazione di colture e la ventilazione di silos nelle strutture agricole, il funzionamento di macchinari pneumatici negli impianti di produzione, il funzionamento di presse per lavanderia nelle tintorie e vari processi nella produzione di alimenti e bevande, operazioni petrolifere e del gas e altro ancora.

In queste e altre applicazioni, un compressore d'aria industriale è un investimento sostanziale. Un'unità adeguatamente dimensionata fornirà prestazioni migliori con minori requisiti di manutenzione e minori possibilità di tempi di fermo imprevisti che possono intaccare la redditività.

Nei processi di produzione che utilizzano aria compressa, i miglioramenti dell'efficienza energetica sono fondamentali in quanto viene spesso utilizzata più energia rispetto ad altre apparecchiature.

Basti pensare che 1 CV di aria compressa richiede 8 CV di elettricità.

Ciò significa che per produrre 1 kW di aria compressa le industrie hanno un costo equivalente alla produzione di 8 kW di energia elettrica.

Fortunatamente, il 50% dei sistemi di aria compressa negli impianti industriali di piccole e medie dimensioni offre opportunità per il risparmio energetico a basso costo.

L'efficienza è la capacità di un compressore d'aria di funzionare al massimo delle sue potenzialità creando il minor spreco di energia derivante dall'attrito e dal calore. L'obiettivo nell'aumentare l'efficienza di un compressore d'aria è ridurre la quantità di energia necessaria per fornire prestazioni operative adeguate.

L'aria compressa è naturalmente inefficiente. La maggior parte della potenza elettrica consumata da un motore che aziona un compressore d'aria riscalda l'aria e questo comporta che:

• l'aria che esce da un compressore deve essere raffreddata
• sono necessari un ventilatore e uno scambiatore di calore raffreddato ad aria o ad acqua, che consumano più energia
• una volta compressa, l'aria viene erogata ad una certa pressione agli utenti finali

durante il trasporto si verificano ulteriori perdite e inefficienze Oltre a ciò, l'aria compressa viene spesso utilizzata in modo errato o per scopi non previsti.

Sono diversi i fattori che influenzano l'efficienza energetica del compressore d'aria, inclusi: tipo di compressore, modello, dimensione, potenza nominale del motore, progettazione del sistema, meccanismi di controllo, usi e programma di manutenzione.

Il motivo principale dell'inefficiente compressione dell'aria è la perdita di calore generata dall'aumento della temperatura dell'aria pressurizzata e dall'attrito causato dalle numerose parti mobili del sistema.

Un altro motivo importante di inefficienza in un complesso industriale è il verificarsi di perdite d’aria nella rete di distribuzione oppure a livello delle utenze.

Quando si tratta di efficienza del compressore d'aria, è importante esaminare l'intero sistema, che include non solo il compressore d'aria stesso, ma anche le linee di alimentazione, i serbatoi di accumulo dell'aria, gli essiccatori d'aria, i ricevitori e gli aftercooler.

Apportando quindi le giuste regolazioni al proprio sistema di aria compressa, è possibile risparmiare notevoli quantità di energia e denaro.

Come qualsiasi altra apparecchiatura industriale, l'efficienza dei sistemi di compressori d'aria può essere influenzata negativamente da diverse variabili fisiche.

Per un sistema che non funziona nel vuoto, i fattori che possono influenzare l'efficacia di un dato sistema di compressione dell'aria che funziona in condizioni standard includono:

• Altitudine/altitudine
• Ventilazione dello spazio industriale
• Livelli di umidità all'interno e intorno al macchinario
• La temperatura ambiente di esercizio
• Presenza di contaminanti nell'aria

durante il trasporto si verificano ulteriori perdite e inefficienze Oltre a ciò, l'aria compressa viene spesso utilizzata in modo errato o per scopi non previsti.

Sistemi di aria compressa più efficienti possono produrre numerosi vantaggi.

Risparmio sui costi: uno dei vantaggi più evidenti di una produzione efficiente di aria compressa è la riduzione dei costi energetici. Se si è in grado di generare la stessa quantità d'aria in modo più efficiente - o si può ridurre la quantità d'aria necessaria in generale - si noterà una marcata diminuzione dei costi energetici.

Benefici ambientali: l'utilizzo della minima energia necessaria per l'aria compressa produrrà anche vantaggi ambientali, poiché in tal caso si riduce il consumo di energia.

Miglioramenti della manutenzione: molte inefficienze nei sistemi di aria compressa derivano da perdite d'aria o configurazioni inefficienti. Risolvere questi problemi può ridurre la tensione sul sistema e, quindi, potenzialmente ridurre i requisiti di manutenzione.

Alcuni di questi vantaggi possono essere realizzati ispezionando e modificando il sistema di aria compressa. Inoltre, un compressore d'aria efficiente dal punto di vista energetico può ridurre il consumo energetico complessivo, permettendo di ottenere molti degli stessi vantaggi.

Le prestazioni del compressore d'aria possono diminuire con il passare del tempo quando si verifica uno dei seguenti fattori:

Presa d'aria di scarsa qualità: l'efficienza di un compressore d'aria può essere ridotta in modo notevole se l'aria in ingresso è troppo calda, contiene impurità o ha un'umidità elevata.

Controlli della pressione dell'aria incoerenti: ciò avviene quando i controlli del compressore d'aria forniscono un'alta pressione incoerente o sostenuta. Quando i compressori d'aria si avvicinano alla pressione massima, possono aumentare la pressione sul sistema e ridurre l'efficienza.

Difetti del sistema di progettazione: i difetti di progettazione del sistema possono far sì che un compressore d'aria diventi meno efficiente. I difetti di progettazione possono includere un sistema di distribuzione di dimensioni non corrette, mancanza di sistema di recupero e aumento dello spreco di calore, curve inutili nei tubi e perdite non riparate.

Compressore d'aria non corrispondente: il compressore d'aria non corrisponde o è poco adattato alle esigenze di aria compressa dei propri dispositivi. Quando i compressori d'aria non sono adatti all'applicazione, infatti, l'efficienza e le prestazioni complessive del compressore vengono notevolmente ridotte.

Diminuzione della pressione: le cadute di pressione nel sistema del compressore d'aria possono avere un impatto significativo sull'efficienza del compressore d'aria. Una caduta di pressione può verificarsi a causa di tubi di dimensioni non corrette, umidità eccessiva, filtri sporchi o lunghi percorsi dell'aria.

Manutenzione irregolare: una manutenzione incoerente causerà l'usura prematura del sistema e aumenterà le spese di riparazione. A causa del numero di parti mobili e dell'uso intenso di questi sistemi, la mancata impostazione di un programma di manutenzione regolare può rendere inefficienti i compressori d'aria.

I compressori d'aria a risparmio energetico permettono di creare efficienze in diverse aree, attraverso un funzionamento altamente costante e regolabile, assicurando che venga generata solo la quantità d'aria richiesta e che venga utilizzata solo la quantità di energia richiesta.

Altri modi in cui un compressore d'aria ad alta efficienza energetica permette di risparmiare includono:

• Prevenzione delle perdite

  i compressori d'aria efficienti e di alta qualità devono essere costruiti per prevenire il più possibile le perdite. Dovrebbero essere eseguite anche ispezioni regolari a questo scopo: il rilevamento ad ultrasuoni, ad esempio, permette di identificare e rimediare a perdite di qualsiasi dimensione. La riduzione delle perdite di aria è il metodo più immediato per ottenere un aumento di efficienza energetica del sistema, poiché viene effettuata tramite procedure standard e genera ritorni molto rapidi con tempi di pay-back anche inferiori all’anno e a un costo d’investimento contenuto.

• Perdita di pressione

  l'infrastruttura del sistema del compressore, come il tipo di tubazioni in uso, le disconnessioni in uso e altri fattori, possono fare la differenza nella quantità di perdita di pressione che si verifica in un sistema. Con un'eccessiva perdita di pressione, il compressore dovrà lavorare molto più duramente per fornire la quantità d'aria richiesta nel punto di utilizzo. Assicurarsi quindi che siano in uso in tutto il proprio sistema apparecchiature di alta qualità e di livello industriale.

• Compressori regolabili

  i compressori rotativi a vite sono facilmente regolabili, consentendo di configurare le apparecchiature per fornire solo la quantità d'aria necessaria per un'applicazione.

• Spegnimento automatico

  questa funzionalità permette di entrare in modalità di spegnimento o a basso consumo energetico quando i compressori non sono in uso. In questo modo l'energia non viene prelevata quando l'aria non è necessaria.

In un processo industriale, infatti, la richiesta di aria compressa è spesso molto variabile e intermittente: di solito i compressori standard lavorano sempre alla potenza massima, mentre nei periodi di mancata richiesta si fanno funzionare “a vuoto”, ovvero non producono aria in pressione ma consumano comunque energia.

L'ottimizzazione dell'efficienza di un compressore d'aria dovrebbe iniziare con la determinazione dei fattori che logorano il sistema.

I compressori ad alta efficienza energetica dipendono sia dai controlli che dal design: il sistema di compressore d'aria più efficiente richiede controlli opportunamente regolati che si avvicinino alla pressione minima e un design del sistema ben mantenuto che corrisponda all'applicazione.

È possibile migliorare l'efficienza del proprio sistema, ad esempio mettendo in pratica questi approcci:

• Considerare il fabbisogno di aria compressa.
• Migliorare la progettazione del sistema o riprogettare gli impianti esistenti.
• Migliorare la qualità della presa d'aria.
• Recuperare calore dal compressore.
• Utilizzare aria più fredda.
• Ridurre al minimo la caduta di pressione e delle perdite d'aria.
• Installare inverter sui motori elettrici.
• Sostituire motori elettrici con motori più efficienti.
• Implementare un sistema di gestione avanzato della sala compressori.
• Effettuare manutenzione regolare.

In questo modo, si possono anche aumentare le prestazioni del compressore d'aria e incrementarne la durata.