A ogni corsa, un cilindro pneumatico consuma il volume della sua camera riempito alla pressione di lavoro. Il consumo si calcola quindi con tre dati: il volume spazzato, il numero di cicli al minuto e la pressione assoluta. Un cilindro con alesaggio di 50 mm e corsa di 300 mm, a 6 bar e 8 cicli al minuto, consuma circa 60 l/min di aria aspirata.
Questo calcolo serve a dimensionare il compressore di una linea automatizzata, per esempio in segheria e nell'industria del legno, dove decine di cilindri e pinze lavorano tutto il giorno.
La formula, passo per passo
Passo 1, superficie del pistone. Superficie (cm²) = π × (alesaggio in cm)² ÷ 4. In un cilindro a doppio effetto la corsa di ritorno avviene lato stelo: si sottrae la superficie dello stelo.
Passo 2, volume per ciclo. Volume (cm³) = superficie × corsa (cm). Semplice effetto: solo la corsa di andata. Doppio effetto: andata più ritorno (lato stelo).
Passo 3, aria aspirata per ciclo. Il compressore deve fornire quel volume riempito alla pressione di lavoro. Si moltiplica il volume in litri per la pressione assoluta, cioè la pressione letta sul manometro più 1 bar.
Passo 4, consumo al minuto. Si moltiplica per il numero di cicli al minuto.
Tre esempi numerici
Tutti gli esempi sono a 6 bar sul manometro, cioè 7 bar assoluti, e a doppio effetto.
Cilindro di posizionamento, 50 mm, stelo 20 mm, corsa 300 mm, 8 cicli al minuto.
- Superficie del pistone: 19,6 cm². Superficie dello stelo: 3,1 cm².
- Andata: 19,6 × 30 = 589 cm³. Ritorno: (19,6 - 3,1) × 30 = 495 cm³. Totale: 1,08 litri per ciclo.
- Aria aspirata: 1,08 × 7 = 7,6 litri per ciclo.
- Consumo: 7,6 × 8 = circa 61 l/min.
Pinza di serraggio, 32 mm, stelo 12 mm, corsa 50 mm, 20 cicli al minuto. Volume per ciclo: 0,075 litri. Aria aspirata: 0,52 litri per ciclo. Consumo: circa 10 l/min. Una pinza si muove spesso, ma le sue dimensioni ridotte la rendono poco esigente.
Cilindro ribaltatore, 100 mm, stelo 25 mm, corsa 500 mm, 4 cicli al minuto. Volume per ciclo: 7,6 litri. Aria aspirata: 53 litri per ciclo. Consumo: circa 213 l/min. L'alesaggio conta al quadrato: raddoppiarlo moltiplica il consumo per quattro.
Per un cilindro a semplice effetto, contate solo la corsa di andata. Il cilindro da 50 mm visto sopra passerebbe da 61 a 33 l/min.
Dal cilindro alla linea completa
Si sommano i cilindri della linea, poi si aggiunge un margine. Esempio di una linea di cernita e accatastamento di tavole, a titolo indicativo:
| Componente | Quantità | Consumo unitario | Totale |
|---|---|---|---|
| Cilindro ribaltatore 100 mm | 2 | 213 l/min | 426 l/min |
| Cilindro di posizionamento 50 mm | 4 | 61 l/min | 244 l/min |
| Pinza di serraggio 32 mm | 6 | 10 l/min | 60 l/min |
| Totale | 730 l/min |
Con un margine del 25 % bisogna prevedere circa 915 l/min alla pressione di lavoro. Il calcolo per cicli dà una media: il margine e un serbatoio assorbono i picchi, quando più cilindri grandi si muovono insieme.
Quale compressore per questa linea?
- Una linea come quella dell'esempio: l'S 75. 1,1 m³/min a 8 bar, cioè 1.100 l/min, con una riserva per qualche cilindro in più.
- Due linee, o una linea più punti di soffiaggio: l'S 110. 1,7 m³/min a 8 bar.
- Stabilimento a turni con più macchine: l'S 150. 2,2 m³/min a 8 bar.
I cilindri lavorano a ondate: la linea accelera, rallenta, si ferma. La serie S a velocità variabile segue questa domanda invece di girare a vuoto. Il nostro convertitore portata e pressione passa dai m³/min ai l/min se la scheda della vostra macchina usa un'altra unità.
Le trappole del calcolo
- Contano anche i tubi. Il tubo tra la valvola e il cilindro si svuota a ogni corsa. Sulle lunghe distanze, aggiungete il suo volume a quello del cilindro.
- Pressione regolata troppo alta. Lo stesso cilindro da 100 mm consuma 213 l/min a 6 bar e circa 183 l/min a 5 bar. Regolate ogni riduttore alla pressione di cui il cilindro ha davvero bisogno. Il nostro articolo per calcolare la pressione di un compressore spiega il metodo.
- Le perdite. Una guarnizione dello stelo usurata o una valvola che perde consumano aria anche a linea ferma. Ascoltate la linea la sera, ancora in pressione: vedi individuare e riparare le perdite.
- L'acqua. L'aria umida fa arrugginire gli steli e incolla la segatura nelle valvole. Prevedete un essiccatore all'uscita del compressore.
I costruttori di linee indicano spesso il consumo delle loro macchine: chiedetelo e confrontatelo con il vostro calcolo. Inserite poi le vostre utenze nel configuratore, oppure inviateci l'elenco dei vostri cilindri con una richiesta di preventivo.
In base al vostro settore: Compressore per segheria e industria del legno.