Cos'è un compressore d'aria?

Spieghiamo come funzionano i compressori d'aria e quali versioni esistono

Contattaci

December 6, 2021

I compressori d'aria: le innovazioni dimenticate che hanno cambiato il mondo

Cosa sono i compressori d'aria? Tecnicamente, i compressori d'aria sono macchine che convertono una forma di energia in un'altra, che può quindi essere stoccata e utilizzata successivamente. Ma né questa breve spiegazione, né la descrizione più dettagliata riportata di seguito, rende giustizia a questa invenzione e al profondo impatto che ha sulla nostra vita.

Ecco perché, a un livello non tecnico, la risposta alla domanda precedente è "Le macchine che hanno cambiato il nostro mondo più di qualsiasi altra invenzione".

Ciò che potrebbe sembrare un'iperbole è in realtà una descrizione molto accurata dell'impatto che i compressori d'aria hanno avuto sulla nostra società, e in particolare sul settore industriale. In meno di 150 anni, da quando l'ingegnere austriaco Viktor Popp costruì il primo impianto di compressori, l'aria compressa è diventata così indispensabile che ora viene definita come la "quarta utility" insieme a elettricità, acqua e gas.

I numeri sono alla base di questa ardita affermazione. Si stima che il 10% del consumo intero di elettricità nell'industria manifatturiera sia utilizzato per l'aria compressa.  

Argomenti

Come e perché l'aria viene compressa

Per comprendere l'importanza dell'aria compressa e dei compressori che la generano, esaminiamo prima in dettaglio la sua fisica. L'aria compressa è semplicemente aria che viene pressata in uno spazio molto più piccolo. Quando ciò accade, le sue molecole accelerano e viene generata la cosiddetta "energia cinetica". Questa energia cinetica può essere utilizzata immediatamente oppure può essere stoccata ed erogata successivamente.

Uno dei motivi per cui l'aria compressa è diventata così indispensabile è la sua versatilità. Quasi ogni settore si affida all'aria compressa in qualche forma: dagli impianti di produzione alle automobili, alle navi e ai treni, dai cantieri agli ospedali, l'aria compressa viene utilizzata in ogni settore.

In presenza di così tante applicazioni diverse, è logico che esistano numerosi e diversi di compressori d'aria. In effetti, il compressore piccolo e silenzioso che alimenta il trapano di un dentista non può essere lo stesso che tiene in funzione un intero impianto di produzione di un'industria. 

La ricerca del compressore dell'aria giusto

Tuttavia, le numerose opzioni disponibili rendono difficile ai non addetti ai lavori la ricerca del compressore più adatto alle loro esigenze. Per semplificare le cose, ecco una panoramica dei diversi tipi di compressori e tecnologie.

Per prima cosa, diamo un'occhiata al funzionamento dei compressori. Esistono due principali tecnologie di compressione:

-          I compressori volumetrici hanno una cavità riempita di normale aria (o un altro gas a pressione atmosferica). Tale cavità diventa successivamente più piccola, il che significa che la stessa quantità di aria deve entrare in uno spazio più ridotto e la pressione e l'energia cinetica aumentano.

-          I compressori dinamici raggiungono l'aumento di pressione richiesto accelerando l'aria (o il gas) con una girante e rallentandola in un diffusore.

I compressori volumetrici sono molto più utilizzati e sono dotati di tecnologie diverse per spostare l'aria. I compressori a pistone utilizzano un movimento alternato, i compressori rotativi a vite a rotore singolo e i compressori a spirale , utilizzati più raramente, sono dotati di un doppio rotore.

Ciascun compressore presenta diversi vantaggi e utilizzi.

I compressori a pistone, ad esempio, sono macchine piuttosto semplici e convenienti da acquistare. Sono spesso la soluzione adatta per attività con una bassa domanda di aria compressa.

I compressori rotativi a vite sono più avanzati e offrono un basso costo totale di proprietà. Sono più efficienti dal punto di vista energetico e possono produrre una quantità maggiore di aria compressa.

I compressori dinamici, viceversa, vengono utilizzati principalmente per operazioni e applicazioni che richiedono volumi d'aria molto elevati. 

Tecnologie differenti

Oltre al principio di funzionamento, esistono altre caratteristiche che determinano la funzionalità di un compressore e il modo migliore per utilizzarlo. 

A iniezione di olio e oil-free: non tutte le applicazioni richiedono aria di qualità superiore. Ad esempio, per gonfiare un pneumatico serve semplice aria compressa, ma l'aria compressa che entra in contatto con prodotti farmaceutici o alimentari deve essere molto pulita e conforme alle normative più rigide. La prima è chiamata "aria energetica" e la seconda "aria attiva". In genere, l'aria energetica deve essere meno pulita e un compressore a iniezione di olio può essere la soluzione giusta. In termini di acquisto e utilizzo è più economico, ma l'aria che produce contiene tracce di olio.

Ciò li rende particolarmente poco adatti per le applicazioni ad aria attiva, che richiedono aria più pura. In questo caso, un compressore oil-free è la scelta migliore perché produce aria assolutamente pulita.

Compressori a pistone a 1 o 2 stadi: i compressori a pistone sono disponibili in due versioni e nei modelli a 1 o 2 stadi. Per i piccoli lavori che non richiedono la costante erogazione di aria, è possibile utilizzare una versione a 1 stadio, meno costosa. Tuttavia, per azionare utensili ad alta potenza e garantire una fornitura continua di aria compressa, un pistone a 2 stadi è probabilmente la soluzione migliore.

Azionamento a cinghia e azionamento diretto: i compressori con azionamento a cinghia sono la scelta migliore quando l'affidabilità, la facilità di utilizzo, la convenienza e la potenza sono i fattori più importanti. Se le applicazioni richiedono al compressore di regolare la velocità e la potenza, è tuttavia preferibile un azionamento diretto.

Azionamento a velocità fissa e a velocità variabile: sebbene le numerose applicazioni e l'uso diffuso siano uno dei motivi principali per cui l'aria compressa (e la sua generazione) rappresenta una percentuale molto alta del consumo di energia nel settore industriale, d'altra parte la stessa compressione dell'aria richiede molta energia. Talmente tanta che i costi energetici per l'intero ciclo di vita del compressore costituiscono la maggior parte del costo totale di proprietà.

Questo ci porta a fare una differenza tra i compressori con azionamento a velocità fissa e quelli con azionamento a velocità variabile. Così come indicato dalla definizione, i modelli a velocità fissa hanno una sola velocità, che funziona bene per le applicazioni o le operazioni che richiedono un flusso d'aria costante (naturalmente, l'uscita del compressore deve essere comunque adattata alla domanda per non sprecare energia).

Tuttavia, il funzionamento offre risultati davvero scarsi se un sito di produzione presenta una domanda d'aria variabile. In questi casi, i compressori con azionamento a velocità variabile rappresentano un'opzione ottimale. Il prezzo iniziale è più elevato ma, poiché consumano molto meno energia grazie all'adattamento della velocità del compressore alla domanda di aria, sono molto più efficienti e offrono un costo di proprietà notevolmente inferiore. 

Scorri verso l'alto ↰

Evoluto 55 range variable speed drive compressors

Speriamo che questa guida fornisca un utile punto di partenza per comprendere i diversi tipi di compressori, le loro rispettive caratteristiche e vantaggi e le applicazioni per le quali sono più adatti.  

Visita anche

Leggi il nostro blog sull'aria compressa e diventa esperto di aria compressa oggi stesso!