Het leven op aarde is afhankelijk van de atmosfeer – een enorme gasbel die zich ongeveer 1000 kilometer boven de planeet uitstrekt. Lucht is een mengsel van gassen, waaronder stikstof, zuurstof, waterdamp, inerte gassen en, helaas, koolwaterstofverontreinigende stoffen die door menselijke activiteit worden gecreëerd. Tot ongeveer 3000 meter hoogte blijft deze samenstelling relatief constant.
Op grondniveau wegen de luchtwegen ongeveer 1,2 kg per kubieke meter. Het aardoppervlak en alles wat erop ligt, wordt voortdurend blootgesteld aan deze kracht, de zogenaamde atmosferische druk. Het komt overeen met het gewicht van 1000 km luchtkolom op elke vierkante centimeter.
Naarmate de hoogte toeneemt, neemt de atmosferische druk af. Elke 5 kilometer hoogte halveert de beschikbare luchtdichtheid, waardoor de lucht 'dunner' wordt.
Lucht is een samendrukbaar gas. Wanneer het volume afneemt, neemt de druk toe. Een compressor voert deze transformatie uit door atmosferische lucht aan te zuigen en deze met behulp van mechanische energie samen te drukken.
Een eenvoudige analogie is een handpomp die een bal opblaast. De pomp zuigt lucht aan en comprimeert deze tot ongeveer een kwart van het oorspronkelijke volume. Hierdoor wordt de druk in de bal vier keer de atmosferische druk.
De absolute atmosferische druk bedraagt ongeveer 1 bar.
De druk in de bal kan worden uitgedrukt als:
De pascal (Pa) is de officiële SI-eenheid voor druk, maar is te klein voor dagelijks industrieel gebruik. Meer praktische eenheden zijn onder meer:
De atmosferische druk wordt ook vaak uitgedrukt als:
Persluchtsystemen beschrijven druk gewoonlijk als overdruk (druk boven atmosferische druk). Soms wordt de notatie (e) gebruikt, zoals kPa(e). De werkdruk van compressoren wordt ook aangeduid als overdruk.
De capaciteit van de compressor – de hoeveelheid perslucht die telkens wordt geleverd – wordt gewoonlijk gemeten in:
De aangegeven capaciteit heeft betrekking op lucht die is teruggeëxpandeerd tot atmosferische druk. Een prefix N (bv. Nl/s) betekent dat de waarde verwijst naar 'normale omstandigheden' op basis van standaardtemperatuur en -druk.
Compressorgegevens specificeren vaak de zuigerverplaatsing – het luchtvolume dat in de compressor wordt gezogen. De daadwerkelijk bruikbare lucht is echter de Vrije luchtlevering (FAD), die de lucht vertegenwoordigt die wordt geleverd bij de nominale werkdruk. FAD is altijd lager vanwege compressieverliezen zoals warmte, lekkage en inefficiëntie van de klep.
Perslucht bevat dezelfde componenten als omgevingslucht:
Omdat waterdamp samen met de lucht wordt gecomprimeerd, neemt het vochtgehalte toe. Gesmeerde compressoren brengen ook kleine hoeveelheden olie in de persluchtstroom.
Persluchtsystemen omvatten vaak:
Deze elementen helpen te voldoen aan luchtkwaliteitsclassificaties zoals ISO 8573-1.
Al het vermogen dat aan de compressor wordt geleverd, wordt warmte. Een compressor van 3 kW produceert bijvoorbeeld evenveel warmte als een kleine sauna. Effectieve koeling – gewoonlijk lucht- of waterkoeling – is essentieel om de prestaties en betrouwbaarheid te handhaven. Moderne installaties winnen deze warmte vaak terug voor gebruik in de verwarming van gebouwen.
Wanneer perslucht na compressie wordt gekoeld, bereikt deze een relatieve vochtigheid van 100%. De waterdamp condenseert tot vloeistof, waardoor er condensaat ontstaat in vloeistofvaten en leidingen. Het dauwpunt is de temperatuur waarbij condensvorming optreedt.
De hoeveelheid geproduceerd condensaat is afhankelijk van:
Olie-waterafscheiders worden gebruikt om condensaat te behandelen voordat het wordt afgevoerd.
Perslucht is schoon, veilig en zeer flexibel. Het wordt gebruikt om:
Dankzij zijn veelzijdigheid is hij essentieel in de productie, automobielindustrie, voedselproductie en vele andere sectoren.
Het opwekken van perslucht is energie-intensief. Voor het produceren van 1 m³/min bij 7 bar is ongeveer 6,5 kW nodig in een moderne compressor. Elke onnodige drukverhoging leidt tot aanzienlijke energiekosten:
Een verandering van ±1 bar komt overeen met een verandering van ongeveer ±7% in het energieverbruik.
Nauwkeurige drukregeling en systeemoptimalisatie kunnen de bedrijfskosten drastisch verlagen.
Manometerdruk meet de druk ten opzichte van de atmosferische druk (0 bar(g)). Absolute druk meet de druk ten opzichte van een perfect vacuüm (0 bar(a)).
Voorbeeld: 3 bar(g) = 4 bar(a), uitgaande van 1 bar atmosferische druk.
Industrieën zijn net zo afhankelijk van perslucht als van elektriciteit, water en gas. Het voorziet gereedschappen van stroom, regelt automatiseringssystemen, stuurt actuatoren aan en ondersteunt talrijke productieprocessen, waardoor het een essentieel hulpmiddel is.
Hogere omgevingstemperaturen verlagen de luchtdichtheid, wat betekent dat er per slag minder luchtmassa in de compressor komt. Dit vermindert de compressorcapaciteit en verhoogt de bedrijfstemperatuur, waardoor thermische uitschakelingen kunnen worden geactiveerd.
FAD is het werkelijke bruikbare luchtdebiet bij de compressoruitlaat onder de vermelde omstandigheden. Het bepaalt of een compressor uw toepassing goed kan ondersteunen. Te grote gereedschappen of lekken kunnen gemakkelijk de FAD overschrijden, wat drukdalingen veroorzaakt.
Wanneer atmosferische lucht in een compressor wordt gezogen, wordt ook het waterdampgehalte ervan gecomprimeerd. Na compressie stijgt de temperatuur, waardoor het vermogen van de lucht om vocht vast te houden toeneemt. Na afkoeling bereikt de lucht onmiddellijk verzadiging en komt er condensaat vrij.
Het dauwpunt is de temperatuur waarbij de lucht verzadigd raakt en condensatie begint. Lagere dauwpunten betekenen drogere lucht, wat essentieel is voor gevoelige toepassingen zoals instrumentatie, verven of voedselverwerking.
Tot 94% van de elektrische energie die een compressor verbruikt, wordt warmte. Warmteterugwinningssystemen winnen deze energie terug voor ruimteverwarming, waterverwarming of procesvoorverwarming, waardoor de algehele energie-efficiëntie aanzienlijk verbetert.
Elk onderdeel (filters, drogers, leidingen) zorgt voor weerstand tegen doorstroming. Overmatige drukdalingen dwingen de compressor om harder te werken om de vereiste druk te handhaven, waardoor de energiekosten stijgen. Een goed systeemontwerp minimaliseert deze druppels.
Luchtlekken treden meestal op bij fittingen, slangen, snelkoppelingen, afdichtingen en slecht onderhouden gereedschap. Zelfs een lek van 3 mm bij 7 bar kan meer dan € 2.000 per jaar aan energiekosten verspillen.
Voor de dimensionering moet het volgende worden berekend:
Onjuiste maatvoering leidt tot inefficiëntie, drukinstabiliteit en voortijdige slijtage.
Gerelateerde inhoud
Een selectie van blogposts die verdere inzichten en nuttige informatie geven over dit artikel.
Oplossingen voor elke behoefte
Ontdek hoe ons uitgebreide portfolio persluchtproducten een breed scala aan industriële toepassingen ondersteunt. Van het aandrijven van gereedschappen en automatisering tot het leveren van schone proceslucht, wij leveren betrouwbare technologieën die zijn afgestemd op diverse industrieën. Wat uw uitdaging ook is, onze oplossingen combineren efficiëntie en prestaties om uw activiteiten soepel te laten verlopen.
