Come funziona un compressore d’aria e quale scegliere

Capire come funziona un compressore d’aria è fondamentale per trovare quello che fa per voi e per la vostra attività. Una volta scelto quello adatto alle vostre esigenze, il consiglio è di optare per un compressore d’aria a noleggio: potrete risparmiare energia fino al 50%!

Come funziona un compressore d’aria

Il compressore d’aria è una macchina che innalza la pressione di un gas/vapore usando energia meccanica che trasforma in energia potenziale o energia di pressione.

Esistono due tipologie principali di compressori d’aria:

• dinamici, dove la compressione si ha per via della velocità che si riesce ad imprimere sul corpo (il più comunemente conosciuto è il centrifugo)
• volumetrici, dove la compressione è data da movimenti meccanici (il più diffuso è il tipo a pistoni)

Compressore d’aria dinamico

In un compressore dinamico il flusso viene compresso sfruttando l’energia cinetica impressa al gas da opportuni meccanismi. La tipologia più diffusa di compressore dinamico è quello centrifugo.

I compressori centrifughi hanno come caratteristica principale quella di aumentare la pressione di mandata in relazione all’aumento della loro velocità di rotazione (che normalmente è gia rilevante >10000 rpm) mentre la portata d’aria rimane costante ed indipendente dalla velocità. Sono normalmente multi stadio, nel senso che esistono più giranti di diverse dimensioni che in successione aumentano la pressione dell’aria a gradini fino a portarla al livello previsto.

Sono soprattutto impiegati in processi “oil free” e con portate medio alte.

Sono macchine molto affidabili ma dalla manutenzione costosa adatti ad impieghi con media pressione. Sono molto richiesti per esempio, dalle aziende alimentari, farmaceutiche e chimiche.

Compressore d’aria volumetrico

Il compressore volumetrico, molto più diffuso rispetto a quello dinamico, aspira un volume di gas indipendentemente dalla pressione a monte e a valle. Ha una portata direttamente proporzionale alla velocità di rotazione, mentre la pressione rimane costante perché dipende dal rapporto di compressione tra volume in aspirazione e quello in mandata.

Il  compressore volumetrico più diffuso è il compressore a pistoni. Si tratta di una macchina composta essenzialmente da un pistone che scorre all’interno di un cilindro che, con l’ausilio di valvole di aspirazione e mandata, regola l’afflusso di aria consentendone la compressione scarico e la successiva fase di aspirazione.

Sono molto adatti all’uso artigianale o piccola industria, soprattutto per piccole potenze perché la loro rumorosità e dimensione non consente loro di essere utilizzabili a pieno su grandi dimensioni.

Sono molto affidabili ed hanno un costo di manutenzione decisamente contenuto.

Sono disponibili sul mercato compressori a pistoni multi stadio adatti per funzionare in piena efficienza  con pressioni operative medio alte (>20 bar).

Infine, i compressori a pistoni possono essere di tipo “Oil Free” per impieghi di processo nell’alimentare, chimico o sanitario.

Il compressore a palette appartiene alla famiglia dei rotativi volumetrici, le macchine cioè che per mezzo di elementi in rotazione muovono un volume di aria da una più ampia ad una più piccola della precedente determinandone l’aumento della pressione e quindi il successivo scarico. Il gruppo di compressione è costituito da un cilindro, lo statore, dentro il quale ruota un rotore che in apposite scanalature longitudinali alloggia le palette; l’assieme è completato da due coperchi.

Le palette sono mantenute a contatto dello statore dalla forza centrifuga; non toccano lo statore ma galleggiano su un film d’olio che ne impedisce il deterioramento. L’albero del rotore è sostenuto da bronzine poiché non vi sono presenti spinte assiali da compensare. La velocità di rotazione del compressore può variare da un minimo di 1000 rpm a massimo 3000 rpm e dipende sostanzialmente dalle caratteristiche del  motore elettrico che è direttamente collegato al compressore attraverso un giunto elastico.

Molto efficiente ed  affidabile, è particolarmente adatto a pressioni  e portate d’aria medio basse ma non può essere “oil free”.

Il compressore a vite è un compressore rotativo volumetrico costituito da due rotori paralleli muniti esternamente di più profili elicoidali (viti) tali da poter ingranare gli uni negli altri. I due rotori sono alloggiati in uno statore composto da due cilindri che si intersecano longitudinalmente, dentro i quali i rotori girano con un gioco che non è riducibile oltre un certo limite.

Gli alberi dei rotori sono supportati da cuscinetti a rotolamento, e generalmente un rotore conduce l’altro tramite l’ingranamento degli stessi profili elicoidali. Talvolta entrambi possono essere comandati da una coppia di ingranaggi esterni, per ridurre gli attriti altrimenti presenti. Durante la rotazione i profili delle viti scoprono una luce di aspirazione, posta ad una estremità dello statore, attraverso la quale l’aria entra per riempire il volume compreso tra i profili stessi fino alla sua massima estensione.

Dalla parte opposta i profili penetrando gli uni negli altri, riducono il volume e comprimono l’aria ivi racchiusa fino a scoprire la luce di mandata.

Il compressore a vite è molto diffuso  grazie alla diffusone della tecnologia della sua costruzione. Molti sono i produttori ed assemblatori che offrono questo prodotto nelle più diverse varianti: monostadio, bistadio per alta pressione con e senza olio per applicazioni “Oil free”. La velocità di rotazione normalmente è superiore a quella del motore a cui è collegato per via di di ingranaggi moltiplicatori oppure del rapporto pulegge perché presente una cinghia.

Il problema del risparmio energetico ha prodotto come risultato la proliferazione di applicazione di convertitori di frequenza al compressore che, variando la velocita di rotazione delle viti, varia la portata garantendo una migliore efficienza ai carichi parziali.

Contatta l’autore: vincenzo.grecomanuli@progettoenergiaefficiente.it