Come tutti gli impianti anche gli impianti aria compressa vanno dimensionati in base a specifiche regole e in base alle esigenze dell'utilizzatore finale. L'espressione matematica che governa il moto dell'aria compressa, quindi la formula necessaria alla progettazione degli impianti stessi, è la seguente:
dove ΔP=caduta di pressione; f=coefficiente di attrito; Q=portata; L=lunghezza tubazione; p1= pressione assoluta iniziale; D=diametro interno tubazione.
Da questa formula sono evidenti due variabili molto importanti:
- coefficiente di attrito: in base al materiale che costituisce la tubazione si ha un coefficiente di attrito diverso, più è liscio l'interno della tubazione minore è il coefficiente e quindi minori sono le perdite di pressione;
- diametro: più grande è il diametro interno e minori sono le perdite di pressione.
Dei due parametri citati si può notare come il diametro abbia una forte importanza in quanto è elevato alla quinta potenza; per capire meglio questo concetto presentiamo di seguito una tabella esplicativa, confrontando tubazioni delle taglie in commercio con piccole variazioni di diametro interno D1 e D2:
Come si può notare, a parità di condizioni (coefficiente di attrito, portata, lunghezza e pressione iniziale), una piccola riduzione di diametro interno (dai 3 ai 5 mm) determina forti variazioni di perdita di pressione, variabili dal 26% al 125%. Ai meno accorti potrebbe sembrare un problema risolvibile aumentando la pressione di mandata del compressore ma questo ha un forte risvolto economico; da vari studi svolti da aziende produttrici di compressori emerge che ad un aumento di pressione dell'aria compressa di 0,1 bar corrisponde mediamente un incremento dei consumi elettrici del compressore del 1%.
Questo valore potrebbe sembrare piccolo ma vediamo cosa succede economicamente applicandolo alle differenze di pressione rilevate dalla tabella precedente:
Estendendo quest'analisi negli anni, in quanto l'impianto aria compressa è uno strumento di lavoro fisso e duraturo, si ottengono i seguenti dati:
E' evidente quindi che scegliere la tubazione con il diametro interni maggiore porta ad evidenti risparmi nel tempo, ben superiori alla differenza di costo iniziale di acquisto del materiale.
