Tecnologia dell'aria compressa e tipi di compressore

Cos'è l'aria compressa?

Il concetto di aria compressa è abbastanza semplice: quando l'aria viene immagazzinata sotto pressione dentro un serbatoio, crea energia potenziale che può essere rilasciata al bisogno. Come quando si lascia andare un pallone gonfio, questo viene spinto dall'aria che esce, così l'aria compressa (energia potenziale) si converte in cinetica (movimento). Controllando il trasferimento di energia tramite appositi utensili pneumatici, si possono portare a termine lavori altrimenti faticosi in poco tempo e senza sforzo.

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Come funziona un compressore?

A seconda del tipo di macchina, il processo di compressione richiede un motore, una valvola di ingresso e uscita dell'aria e, nella maggioranza dei casi, un serbatoio di stoccaggio dell'aria compressa. L'aria viene aspirata dentro il macchinario, compressa dai componenti interni in diversi modi a seconda delle tecnologie a disposizione, e spinta nel serbatoio. Il processo di compressione provoca un aumento di pressione: nel momento in cui la pressione massima viene raggiunta dentro il serbatoio, il ciclo è completo e il compressore si stoppa per poi riavviarsi quando la pressione scende nuovamente al di sotto di una soglia predefinita.

Differenza tra compressore a pistoni e compressore a vite

I compressori volumetrici sono quelli che comprimono l'aria costringendola in un volume via via più ridotto. A seconda del tipo di moto dell'elemento responsabile della compressione, si distingue tra compressore alternativo e rotativo. Questo tipo di compressore comprime l'aria usando uno o più cilindri/pistoni. I pistoni, azionati dall'albero motore, si muovono verso l'alto e verso il basso scorrendo dentro i cilindri, e fanno in modo che l'aria diminuisca di volume, aumenti di pressione e venga stoccata nel serbatoio. Essendovi contatto diretto tra i componenti interni, e per effetto della riduzione del volume dove l'aria è costretta, questi compressori si riscaldano maggiormente quando in azione, risultando più rumorosi di altri; tuttavia, tecnologie recenti come i compressori oil-less e a due o più cilindri (come spiegheremo tra poco) riducono il surriscaldamento e la rumorosità tipicamente associati ai compressori a pistoni. I compressori rotativi a vite comprimono l'aria attraverso due viti o rotori elicoidali che ruotano in direzioni opposte all'interno del carter. L'aria compressa viene poi immagazzinata nel serbatoio. Diversamente da quelli a pistoni, sono adatti a un uso continuativo, avendo il vantaggio di un raffreddamento a liquido, e ad applicazioni industriali pesanti — come nel settore automotive — che richiedono elevate performance per periodi lunghi e grandi volumi d'aria. Spesso sono azionati da motori molto potenti (100 HP+). Il design di questi compressori, che prevede meno parti in frizione e meno elementi con movimenti alternativi, ma solo circolari, fa sì che siano nettamente più silenziosi ed efficienti.

Stai scegliendo il compressore che fa per te? Per lavoretti domestici e progetti fai-da-te, il compressore alternativo a pistoni è il tipo di compressore consigliato. Progettati per un uso intermittente, solitamente li si trova dentro garage, piccoli laboratori artigianali e autoricambi. I compressori a pistone possono completare un intero ciclo di compressione in una o due fasi, detti stadi di compressione. In base a questa variante, si distinguono in:

  • compressori monostadio, che usano uno o più pistoni per comprimere l'aria in un singolo stadio dalla pressione atmosferica alla massima in una rotazione completa dell'albero. In alcune versioni, il lavoro (e l'usura che ne deriva) viene distribuito tra più pistoni, così da prolungare la vita del macchinario e attutirne la rumorosità.
  • compressori bistadio: a ogni rotazione dell'albero l'aria passa dalla pressione atmosferica a una pressione intermedia (I stadio), per venire travasata in un secondo cilindro più piccolo (II stadio) prima dello stoccaggio nel serbatoio.

Compressore a pistoni o a vite: quale scegliere

Compressore a vite & a pistoni a confronto

Stai valutando se acquistare un compressore a vite? Fai l'upgrade da un compressore alternativo a uno rotativo se ritieni di aver bisogno di accesso continuo all'aria compressa, come nel caso di una grande autofficina o uno stabilimento produttivo. Il tuo compressore lavora più del 60% del tempo? Allora è consigliabile valutare la tecnologia a vite. Più costosa al momento dell'acquisto e nella manutenzione, garantisce le prestazioni e l'efficienza necessarie a coprire le tue esigenze, specie se ti muovi nell'ambito delle carrozzerie e dei vasti impianti di verniciatura. Scegli un compressore a vite solo qualora le tue esigenze eccedano le potenzialità del compressore a pistoni: un compressore a vite usato al di sotto delle sue capacità, con arresti e avvii frequenti, infatti, risulta antieconomico, essendo progettato per funzionare in modalità continuativa o comunque prolungata.

Compressore a cinghia o diretto?

Cambio cinghia

I compressori sono identificati anche in funzione della trasmissione dell'energia che li fa muovere. Si hanno quindi compressori a cinghia e compressori coassiali o a trasmissione diretta. Nel primo caso, il motore è collegato al gruppo pompante tramite la cinghia, mentre nei compressori a trasmissione diretta la connessione tra i due componenti non è mediata da un ulteriore elemento, consentendo design maggiormente compatti e riducendo la manutenzione, oltre ad aumentare l'efficienza per via della minore perdita di energia.

Compressore lubrificato o compressore oil-less?

Changing the oil of a DD ABAC piston compressor

Cambio olio

I compressori lubrificati (a bagno d'olio o a iniezione d'olio) utilizzano un apposito olio lubrificante per ridurre l'attrito tra le parti mobili e prevenirne l'usura. Al contrario, il compressore a secco (oil-free oppure oil-less) è dotato di uno speciale rivestimento chimico o composto da un materiale come il Teflon che sostituisce l'azione lubrificante dell'olio. La soluzione consiste, quindi, nell'avere componenti interni pre-lubrificati in modo permanente. Il compressore aria senza olio è molto popolare tra gli hobbisti e gli appassionati di bricolage, che fanno un uso modesto di aria compressa nel contesto dei lavoretti fai-da-te e delle riparazioni dentro casa e in garage. Il dato non sorprende, considerando che solitamente i compressori oil-less sono più leggeri e di più facile manutenzione rispetto a quelli lubrificati a olio — per cui il livello del lubrificante va tenuto costantemente d'occhio — oltre a eliminare il rischio di perdite e sversamenti d'olio (per questo motivo, un compressore a secco si adatta bene al trasporto in auto anche adagiato su un fianco o in posizione rovesciata).

Tipi di compressori: le innovazioni più recenti

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Per quanto datata, la tecnologia del compressore d'aria non è statica, ma conosce una continua evoluzione, dettata dall'esigenza di ridurre i costi operativi e migliorare l'efficienza dei macchinari. L'avanzamento tecnologico si gioca, dunque, non sulle modalità di compressione, ma su componenti e alimentazione. I cosiddetti compressori a velocità variabile o VSD (variable speed drive) e a frequenza variabile (VFD, variable frequency drive) prevedono la possibilità di cambiare la velocità del motore e il voltaggio a seconda della richiesta d'aria, con notevole risparmio energetico e di denaro. Altre novità in fase di sviluppo riguardano le velocità di rotazione dei rotori nei compressori a vite, l'uso di lubrificanti alternativi all'olio come l'acqua e l'implementazione di sistemi di monitoraggio remoti.