Esistono molti tipi diversi di compressori, come compressori scroll, compressori alternativi, compressori rotativi a vite e compressori centrifughi, ma fanno tutti la stessa cosa: comprimere l'aria.
Ma come funzionano esattamente i compressori d’aria? In che modo l'aria viene compressa in modo diverso a seconda del tipo di compressore? E qual è il problema, comunque?
Cominciamo con l'ultima domanda e affrontiamola.
La dimensione del flusso d'aria dipende dall'uso previsto dell'aria compressa. Pressione, velocità e qualità dell'aria circostante sono i più importanti di questi fattori. Tutti i compressori comprimono l'aria in modo simile, ma le procedure specifiche adottate da ciascun tipo per farlo sono uniche. Il tipo di compressore di cui hai bisogno è in parte determinato dallo scopo per il quale verrà utilizzata l'aria compressa, poiché le variazioni sopra menzionate possono limitare i valori pratici per le varie dimensioni del flusso d'aria che creano.
La prima domanda può essere rivisitata ora che abbiamo una migliore comprensione del motivo per cui il tipo di compressore è importante. Ma prima di addentrarci in questo argomento, esaminiamo rapidamente da dove i compressori d'aria ottengono la loro energia.
Fonti energetiche primarie dei compressori
L'aria compressa può essere utilizzata per alimentare un'ampia varietà di utensili e strumenti, ma per funzionare è necessario alimentare il compressore stesso. I compressori in genere traggono energia dalle seguenti fonti:
I compressori esterni più piccoli sono spesso alimentati da motori a benzina. In genere, la loro produzione è inferiore a 50 cfm (1,4 m3/min), misurata in piedi cubi al minuto. Vengono trasportati a mano (spesso in un enorme contenitore a forma di valigia su ruote).
I compressori più grandi utilizzati in ambienti esterni, come l'edilizia commerciale, sono spesso alimentati da motori diesel. Sono inclusi i compressori installati in modo permanente e che non possono essere collegati a una presa elettrica. Il carburante diesel ha più energia per volume rispetto alla benzina, rendendo i motori diesel più efficienti in termini di consumo di carburante.
I compressori utilizzati in ambienti chiusi sono alimentati da motori elettrici e le loro applicazioni spaziano dalle attività fai-da-te alle operazioni industriali su larga scala come la fabbricazione nelle fabbriche. L'alimentazione monofase viene generalmente utilizzata per i compressori domestici e nei piccoli negozi, mentre l'alimentazione trifase viene utilizzata per negozi più grandi e attività industriali.
Compressione dell'aria: i principi fondamentali
Aspirazione, compressione, stoccaggio integrato, raffreddamento integrato e scarico sono le fasi principali della compressione dell'aria, sebbene non tutti i compressori richiedano stoccaggio o raffreddamento integrato.
1. Assunzione
Il primo passo nel processo di compressione dell'aria è, ovviamente, l'aspirazione dell'aria. Una valvola di ingresso dell'aria consente all'aria esterna di entrare nel compressore durante il processo di aspirazione.
Solitamente viene installato un filtro prima della valvola di ingresso dell'aria per proteggere il compressore da detriti e polvere.
2. Compressione
L'aria compressa esce quindi dalla camera di compressione.
• Quando l'aria viene compressa, l'energia cinetica della fonte di alimentazione viene trasformata in energia potenziale.
Quando arriveremo ai tipi di compressori, daremo uno sguardo più da vicino a come ciascun tipo di compressore riesce a raggiungere questo obiettivo, ma per ora sappi che due idee di base sono alla base di tutti i compressori.
Dislocamento
I compressori utilizzano lo spostamento positivo o lo spostamento dinamico (a volte chiamato spostamento non positivo) per comprimere l'aria in un volume più piccolo.
• Compressori che utilizzano lo spostamento positivo per spremere più aria da un dato spazio.
• Spostamento in movimento I compressori (noti anche come spostamenti non positivi) sono dispositivi che aumentano la pressione atmosferica aumentando la velocità dell'aria (e quindi la sua energia cinetica) e quindi rallentandola nuovamente.
Compressori lubrificati a olio e compressori senza olio
Tutti i compressori, indipendentemente dal metodo utilizzato, sono lubrificati ad olio o senza olio.
• I compressori lubrificati ad olio (noti anche come compressori a bagno d'olio) utilizzano l'olio nella camera di compressione per una varietà di scopi, tra cui lubrificazione, tenuta e raffreddamento. La compressione dell'aria ha la conseguenza di introdurre tracce di olio nell'aria stessa. A seconda dell'obiettivo finale, questo potrebbe non essere l'uso migliore dell'aria compressa.
• Quando non viene utilizzato olio nella camera di compressione, come nei compressori oilless (noti anche come compressori oilless), non viene rilasciato olio nel flusso d'aria.
Tuttavia, ciò non esclude la possibilità che l’olio venga utilizzato in qualsiasi aspetto del meccanismo di compressione (i cuscinetti, ad esempio, richiedono olio per funzionare in modo efficace).
3. Archiviazione integrata
Dopo la compressione, alcuni compressori dirigono l'aria compressa direttamente in un serbatoio di raccolta integrato (noto anche come serbatoio di stoccaggio o serbatoio dell'aria).
Verranno discussi in dettaglio i tipi di compressori, così come molte delle applicazioni di storage integrato. Tuttavia, due spiegazioni valgono a tutti i livelli.
• I compressori con un ciclo di lavoro limitato, a differenza di un ciclo di lavoro continuo, includono un sistema di stoccaggio integrato per garantire che l'aria sia sempre disponibile, anche durante la manutenzione.
• Per avere accesso all'aria durante il funzionamento a capacità ridotta, i compressori modulanti (compressori con controlli che consentono il funzionamento a capacità ridotta) incorporano un sistema di accumulo.
Tieni presente che i compressori modulanti non sono uguali a quelli con un ciclo di lavoro limitato.
• I compressori con un ciclo di lavoro limitato si spengono se vengono lasciati accesi per troppo tempo. (Anche se questo non è il funzionamento dei compressori commerciali e industriali su larga scala, è tipico dei compressori più piccoli utilizzati nelle case e nelle officine.)
• I compressori modulanti possono funzionare ininterrottamente, se necessario, ma possono anche ridurre la propria potenza per risparmiare energia durante i periodi di bassa domanda.
4. Aria condizionata integrale
Quando l'aria viene compressa, genera calore. Sebbene non sia necessario raffreddare l'aria prima che venga scaricata dal compressore, la maggior parte dei compressori elettrici trifase e alcuni compressori diesel (di qualsiasi tipo) sono dotati di postrefrigeratori integrati per farlo.
I separatori d'acqua sono installati nei compressori dotati di postrefrigeratori per raccogliere l'umidità che condensa dal flusso d'aria raffreddata.
5. Scarica
Dopo aver attraversato una serie di essiccatori e filtri (ad esempio, l'aria strumentale in un impianto di produzione), l'aria viene rilasciata attraverso la valvola di scarico e inviata nel suo percorso.
Compressione dell'aria con vari compressori
Tutti i compressori d'aria funzionano in modo simile, ma ci sono differenze significative nei dettagli. Diamo una rapida occhiata al funzionamento di quattro metodi di compressione ampiamente utilizzati e al loro impatto sulle attività essenziali.
1. Compressori per Scroll
I compressori volumetrici senza olio sono noti come compressori scroll.
Compressione
Un compressore scroll è dotato di due scroll intercalati per comprimere l'aria. Il progetto può richiedere che entrambe le pergamene ruotino in tandem o che una rimanga stazionaria. Non è necessario olio perché le pergamene vengono sempre tenute separate.
Poiché le spirali si muovono con un movimento continuo e ininterrotto, i compressori Scroll funzionano silenziosamente, con vibrazioni minime e senza produrre impulsi nel flusso d'aria.
Il massimo flusso d'aria che può essere gestito da un compressore scroll rappresenta uno svantaggio significativo. Sebbene un compressore scroll possa teoricamente essere dimensionato indefinitamente, il suo limite pratico (almeno in termini di produzione efficiente di aria) è determinato dal diametro delle spirali richieste. La loro portata massima è la più bassa tra tutti i tipi di compressori discussi qui.
Memoria integrata
I compressori Scroll non necessitano di accumulo integrato a meno che non utilizzino la modulazione poiché producono aria priva di impulsi e priva di olio.
2. Compressori rotativi a vortice
I compressori alternativi lubrificati a olio o senza olio (noti anche come compressori a pistoni) sono compressori volumetrici.
Compressione
La camera di compressione nel motore di un'automobile è una buona analogia con un compressore alternativo. Mentre il pistone si muove verso l'alto, si forma il vuoto che consente all'aria di entrare nella camera di compressione. L'aria viene compressa ed espulsa dalla camera durante la corsa discendente. Alcuni progetti utilizzano due stadi di compressione, in cui l'aria schiacciata nel primo stadio viene ulteriormente compressa nel secondo stadio, per ottenere in modo efficiente pressioni più elevate e volumi maggiori.
I compressori a pistoni sono i più rumorosi tra i compressori qui discussi, simili al suono del motore di un'automobile.
Il movimento fluido dei pistoni è essenziale per la loro continua efficienza. Devono essere lubrificati, consentendo il rilascio di una traccia di olio nell'aria, o rivestiti con un materiale che riduca al minimo l'attrito.
L'aria che lascia la camera ha un "impulso" piuttosto che un flusso e una pressione costanti perché la compressione avviene solo durante metà del ciclo di lavoro.
Memoria integrata
I compressori alternativi necessitano sempre di uno stoccaggio integrato, anche quando non utilizzano olio, poiché il loro meccanismo di compressione provoca un impulso nel flusso d'aria. Aspirando l'aria dal serbatoio del ricevitore anziché dalla camera di compressione, è possibile mantenere un flusso e una pressione costanti nel flusso d'aria.
3. Compressori a vite rotanti
I compressori rotativi a vite lubrificati o senza olio sono compressori volumetrici.
Compressione
I compressori che utilizzano viti rotative hanno due viti elicoidali (rotori) con lobi per tutta la loro lunghezza. Comprimere l'aria significa forzarla da un volume più grande a uno più piccolo mentre viaggia lungo i lobi del compressore. Come con i compressori alternativi, alcuni modelli utilizzano due stadi di compressione per raggiungere in modo efficiente pressioni più elevate e volumi maggiori
Una piccola quantità di olio viene introdotta nel flusso d'aria, sebbene questa sia trascurabile nei compressori a vite lubrificati ad olio perché il fluido utilizzato per sigillare gli spazi tra i rotori consente inoltre a un rotore di azionare l'altro.
I compressori a vite senza olio eliminano la necessità di fluido facendo affidamento su tempistiche con tolleranze estremamente strette tra i lobi del rotore.
La rotazione continua dei rotori produce un flusso d'aria costante senza fluttuazioni evidenti. I compressori di questo tipo sono più silenziosi di quelli alternativi, anche se non altrettanto silenziosi quanto i compressori scroll.
Memoria integrata
Il fatto che un compressore rotativo a vite sia lubrificato o a bagno d'olio determina se richiede o meno uno stoccaggio integrale.
• Per riciclare parte dell'olio perso nel processo di compressione, i compressori a vite a bagno d'olio richiedono uno stoccaggio integrato sotto forma di serbatoio di raccolta.
• Poiché non c'è olio da recuperare, i compressori a vite oil-free non necessitano di stoccaggio integrato a meno che non utilizzino la modulazione.
4. Compressori rotativi a vite
L'olio non è richiesto nei compressori centrifughi a causa del loro design a spostamento dinamico.
Compressione
Per l'aumento iniziale della velocità, i compressori centrifughi si affidano a una girante che gira rapidamente. L'aria viene quindi forzata attraverso un diffusore, dove la sua velocità viene ridotta e la sua pressione aumenta. Poiché non è necessario lubrificare il flusso d'aria, questa operazione non viene eseguita nella camera di compressione. L'aria viene generata costantemente mentre la girante ruota, pertanto non vi sono pulsazioni nel flusso d'aria o nella pressione.
Memoria integrata
A meno che non venga utilizzata la modulazione, l'accumulo integrale non è necessario per i compressori centrifughi poiché producono aria priva di impulsi e priva di olio.
Fai le tue ricerche prima di effettuare un acquisto
Sebbene la familiarità con il funzionamento del compressore aiuti a restringere il campo dei potenziali modelli, ci sono altri fattori a cui pensare, come l’efficienza energetica, i costi di manutenzione, il tempo di attività previsto e così via. Scegli il compressore ideale per le tue esigenze con l'aiuto dell'esperienza del tuo distributore locale.
