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Consumo d’aria libera in un cilindro
L’aria libera, cioè quella che ci circonda, è una fonte di energia a costo zero, tuttavia, affinché acquisti energia,
deve essere compressa e accumulata. Questo passaggio avviene grazie all’energia elettrica che, avendo un costo
di produzione, influenza anche il conseguente prezzo dell’energia pneumatica. Il costo dell’energia pneumatica è
relativo ad un determinato volume di
aria libera
, e non ad un determinato volume di
aria compressa
.
La quantità di aria libera che il compressore deve aspirare e comprimere alla pressione desiderata è definita
come
Nm
3
normal metro cubo. Ipotizzando che un compressore con una potenza di 11
KW
fornisca una quantità
d’aria pari a 1400
Nl/min
. ossia 84
Nm
3
/h
(considerando una pressione di 10
bar
), che il costo di 1
KW
di energia
elettrica sia 0,10 € e che il compressore resti attivo per un ora, la spesa per la produzione dell’aria compresa è:
Costo = 11 * 0,10 = 1,1 €/h
Ipotizzando che le apparecchiature pneumatiche sull’impianto abbiano un consumo di 600
Nl/min
.
→
36
Nm
3
/h
significa che il compressore rimane in funzione per il:
36 / 84 = 0,43 * 100 = 43 %
Il costo giornaliero di energia elettrica per produrre questa quantità di aria è:
Costo = 1,1 * 0,43 = 0,473 €
per 220 giorni lavorativi
220 * 8 = 1760 ore
1760 * 0,473 =
832,48 €
Un compressore, per elevare la pressione in un serbatoio, deve aspirare e comprimere una quantità maggiore di
aria libera, più alto è il valore di pressione da ottenere più lungo sarà il tempo di funzionamento e di conseguenza
il costo.
Figura 38
Q
: è la quantità di aria libera espressa in
Nl
che il compressore deve fornire al cilindro per compiere un determinato
lavoro.
Q
s
: con il pistone contro la testata anteriore, il volume da riempire è quello corrispondente alla corsa positiva; il
suo valore è dato dal prodotto della superficie del pistone per la corsa stessa. Noto il volume si calcola quanti
dm
3
di A/C sono contenuti nella camera del cilindro ad esempio con una pressione di 6
bar
.
La pressione relativa di 6
bar
corrisponde ad una pressione assoluta (6 + 1) = 7
bar
.
Nel calcolo del consumo di aria libera, dobbiamo considerare questo valore di pressione.
Q
t
: analogamente a
Q
s
con la differenza che, per la presenza dello stelo, il volume della camera negativa è inferiore
a quello della camera positiva.
n
: numero di cicli è il dato indispensabile per calcolare la quantità d’aria libera che il compressore deve fornire al
cilindro perché possa compiere le operazioni previste nell’unità di tempo. La somma delle quantità d’aria
Qs
e
Qt
,
relative alle quantità d’aria delle singole corse, va moltiplicata per i cicli che il cilindro compie in un minuto.
Nel caso di più cilindri funzionanti contemporaneamente, le rispettive quantità
Qs
e
Qt
devono essere sommate
per calcolare la quantità d’aria libera necessaria al circuito.
Per un calcolo preciso del consumo
Q
occorre considerare le eventuali differenze di pressione e il numero di corse
al minuto (corsa positiva e negativa).
Esempio:
cilindro con diametro
D
= 32
mm
stelo
d
= 12
mm
corsa
C
= 200
mm
numero di cicli
n
= 10
al minuto
pressione alimentazione camera positiva
p
s
= 6
bar
pressione alimentazione camera negativa
p
t
= 4
bar
.
Superficie camera positiva
S
s
=
π
* D
2
3,14 * 32
2
=
803
mm
2
4
4
3
82
CAMOZZI
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I CILINDRI