Come funziona un compressore industriale

Data la grande diffusione dei compressori industriali, conoscerne i principi scientifici e tecnici di funzionamento può essere utile anche ai non addetti ai lavori, come ad esempio i responsabili degli acquisti o i proprietari di una piccola azienda.

Sarà infatti più facile orientarsi nella scelta del modello maggiormente in grado di soddisfare le proprie esigenze aziendali.

Un compressore – industriale e non – è una macchina che innalza la pressione di un gas utilizzando energia meccanica.

Nel caso della compressione dell’aria, il risultato del lavoro del compressore si vede nella pressione in uscita (misurata in bar), che sarà sempre superiore a quella in ingresso.  L’aria compressa ha in sostanza accumulato una energia potenziale che sarà poi sfruttata nelle varie applicazioni.

Il gruppo di compressione

Il cuore di un compressore è dunque il gruppo di compressione, ossia l’insieme di componenti che materialmente realizza la compressione del gas. Le tecnologie utilizzate sono di due tipi:

• Compressione meccanica: è la più tradizionale. La compressione avviene tramite i movimenti meccanici di una vite o di un pistone.
• Compressione dinamica: tecnologia più moderna che comprime il gas accelerandolo tramite il passaggio in turbine o centrifughe.

Nella compressione meccanica l’incremento della pressione è ottenuto tramite la riduzione del volume occupato dal fluido. SI tratta quindi di una compressione definita volumetrica

Nella compressione dinamica, l’incremento di pressione è ottenuto convertendo l’energia cinetica dell’aria, espresso in modo semplificato, in “energia di pressione”.

Il motore e la trasmissione

I compressori per l’industria utilizzano motori elettrici diversamente dai compressori “stradali” che per mancanza di alimentazione elettrica sono mossi da motori endotermici.

La trasmissione di potenza tra motore e gruppo di compressione può essere diretta o a cinghia. Il vantaggio della trasmissione diretta è quello di evitare perdite di potenza.

La trasmissione a cinghia è oramai limitata alle potenze minori ed ai compressori a pistoni.

La lubrificazione

La lubrificazione svolge un ruolo essenziale nella compressione dell’aria. Qualsiasi fluido quando viene compresso si riscalda e questo calore deve essere asportato. Questo è il primo compito dell’olio. Oltre a questo la lubrificazione favorisce lo scorrimento delle parti  e trattiene le impurità presenti nell’aria aspirata dalla macchina.

Nelle macchine a vite l’olio viene opportunamente iniettato nel gruppo compressore  per svolgere queste tre funzioni.

Nei compressori a pistoni la lubrificazione è sostanzialmente assicurata dallo sbattimento dei gomiti dell’albero in un carter che contiene il lubrificante.

La lubrificazione a olio crea rischi di potenziale contaminazione dell’aria compressa, per cui viene sostituita da sistemi oil-free in determinate applicazioni (ad esempio negli ospedali o nell’industria farmaceutica). In questi sistemi, la riduzione degli attriti viene risolta grazie a particolari rivestimenti delle parti in moto relativo.

Rispetto a quelli a olio, i sistemi oil-free sono nettamente più costosi.

Gli elementi secondari e accessori

Valvole (elettriche e pneumatiche) e guarnizioni sono elementi sempre presenti in ogni compressore e servono a governare i flussi dei fluidi all’interno della macchina.

Un dettaglio da non trascurare di queste componenti è la qualità delle materie prime con cui sono costruiti. Una valvola difettosa può generare una anomalia su una macchina per altri versi impeccabile compromettendone in maniera subdola il buon funzionamento.

L’aria generata dal compressore deve essere raccolta in idonei serbatoi a pressione, ossia dei contenitori appositi in grado di mantenere le proprietà del gas compresso senza rischi e in sicurezza.

L’aria in ingresso andrebbe sempre filtrata, per evitare che insetti, polveri e polline possano col tempo rovinare gli ingranaggi della macchina. Per questo motivo si utilizzano diversi tipi di filtri, in base alla purezza dell’aria che si desidera. Avere l’interno della macchina pulito, favorisce anche il lavoro di manutenzione.

E’ inoltre indispensabile prevedere un sistema di trattamento dell’aria, essiccazione e filtrazione, per raggiungere il livello di qualità adeguato al tipo di utilizzo dell’aria compressa. Un dentista ed un gommista hanno esigenze chiaramente differenti.

Il sistema di controllo

Con l’avvento della digitalizzazione, è possibile disporre di sistemi di controllo in tempo reale e da remoto. Queste soluzioni si rivelano particolarmente utili per l’ottimizzazione e la sicurezza e possono ormai considerarsi parte integrante di ogni moderno compressore industriale.

La base è costituita da dei sensori che rilevano i parametri rilevanti per controllare il compressore (pressione, temperatura, stato del sistema di lubrificazione, temperature, velocità, frequenza) e che inviano i dati a una centralina per l’elaborazione dotata di opportuni software.

Il risultato dell’elaborazione viene poi inviato ai tecnici del controllo anche tramite applicazioni scaricabili su uno smartphone.

Cominciano ora ad essere disponibili sistemi di controllo che svolgono in automatico ogni operazione di gestione del sistema, senza praticamente più controllo umano.

Per capire meglio come funziona un compressore industriale, ti segnaliamo i seguenti articoli:

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