Cos'è?
Un oggetto estremamente comune, ma di certo non estremamente semplice, per funzionamento e caratteristiche. E’ comune perché non c’è officina meccanica o siderurgica, non c’è falegnameria o ferramenta, che non ne abbia uno a disposizione. Non importano – generalmente – la capacità e le potenzialità: l’importante è avercelo. Stiamo parlando del compressore, uno dei più importanti utensili che è possibile trovare in ambito meccanico. Dando un’occhiata alle definizioni disponibili relative al compressore, si evince che stiamo parlando di una macchina operatrice pneumofora, capace di utilizzare l’energia meccanica per aumentare la pressione di un gas. Questo gas, come vedremo in seguito, può poi essere utilizzato in vari modi applicabili a campi altrettanto variegati. Insomma, quando si parla di compressore non si tratta di un oggetto di secondaria importanza, ma piuttosto di qualcosa che non può mancare in un luogo di lavoro che intende presentarsi completo ed efficiente. La domanda specifica che a questo punto del nostro articolo sarà sorta spontanea nella mente dei lettori è relativa sicuramente al funzionamento del compressore. Come funziona, dunque, una macchina di questo tipo?
Cenni storici
Un compressore di buona qualità può essere alimentato in due modi, entrambi tuttavia legato all’energia elettrica. La maggior parte dei compressori in cui è possibile imbattersi, funziona espressamente richiedendo l’alimentazione elettrica costante: vuol dire che per utilizzarlo bisogna tenerlo costantemente attaccato ad una presa elettrica. In altri casi, è possibile anche imbattersi in compressori dotati di batteria ricaricabile. In quest’ultimo caso, però, facciamo riferimento a macchine di dimensioni più piccole rispetto ai compressori classici, e pertanto utilizzabili anche in aree di lavoro più piccole e contenute. Di altrettanto fondamentale importanza, quando si parla di compressori, è fare qualche accenno alla storia, perché questa macchina, come tutte le macchine prodotte dall’uomo, ha degli antenati. Che in molti casi sono insospettabili, e proprio per questo è più interessante prenderli in considerazione. Quando si parla del compressore, il rimando storico immediato ci porta al mantice, un’invenzione certamente antichissima e antecedente addirittura l’introduzione del forno fusorio. Siamo all’età del rame, e già abbiamo a che fare con la più antica e datata forma di compressore che la mente umana abbia concepito e utilizzato. Il passaggio successivo ci consentirà di arrivare alla famosa pompa, introdotta nella seconda metà del diciassettesimo secolo da uno studioso tedesco, che si rese conto dell’importanza e della forza possedute dalla pressione atmosferica, e introdusse la pompa a vuoto manuale a pistone.
Le varie tipologie
Rimanendo in ambito storico, ci si rende conto anche abbastanza facilmente, che l’introduzione del compressore è conseguente all’insorgere di esigenze precise nella vita dell’uomo. Quest’ultimo ha avuto per la primissima volta un bisogno urgente di aria compressa, quando il lavoro all’interno delle miniere si è intensificato in maniera notevole. Le miniere sono divenute sempre più profonde e popolate, al punto tale da rendere necessario l’utilizzo di aria compressa da far circolare costantemente nelle tubazioni de luoghi di lavoro. Una ulteriore distinzione che c’è da fare a proposito dei compressori, riguarda precisamente le varie tipologie disponibili sul mercato: i compressori utilizzati a quei tempi erano di tipo alternativo e si sposavano a perfezione con i ritmi imposti dalle caratteristiche dei motori a vapore dell’epoca. Vapore e compressione andavano a nozze, e questo connubio rese possibile lo sviluppo di questo tipo di automazione, e la conseguente introduzione di nuove tipologie di compressore. A questo punto della nostra breve rassegna, possiamo dire che i compressori si dividano in due grosse famiglie, in base al funzionamento imposto alla macchina. Nella prima categoria rientrano i cosiddetti compressori volumetrici, in cui la compressione scaturisce da movimenti meccanici ben definiti e lineari; in secondo luogo, abbiamo compressori dinamici, caratterizzati da una compressione che scaturisce dalla velocità che si riesce a imprimere a un corpo. Abbiamo visto in precedenza come la stragrande maggioranza dei compressori – quelli più conosciuti e utilizzati – rientri nella categoria dei compressori alternativi. Si tratta di macchine all’interno delle quali la compressione è data da un pistone, che si muove in moto alternativo all’interno di un cilindro. Altrettanto vero, quando si parla di compressori, è che ridurre tutto a 2-3 categorie è riduttivo rispetto alla diversità dei modelli disponibili sul mercato. Non esistono né una, né due, né tre categorie differenti di compressore, ma possiamo tranquillamente ragionare sull’ordine delle decine. Basta includere i compressori a paletta piuttosto che quelli a lobi; oppure, possiamo addentrarci nel campo dei compressori dinamici e prendere in esame il compressore centrifugo, piuttosto che il compressore assiale.
Le categorie più complesse
Può sembrare qualcosa di banale, ma non lo è. Il rischio con cui si ha a che fare quando si tratta di un argomento così comune, ma così sfaccettato, è quello di sottovalutare la delicatezza di ciò di cui si sta parlando. Si corre il rischio di non rendersi conto delle diversità che separano i vari prodotti, e della possibilità di fare confusione in maniera estrema. E’ per questo che fino a questo punto della nostra descrizione abbiamo preso in maniera dettagliata solamente quelli che rappresentano i compressori più comuni e gettonati, facili da trovare in ambito meccanico ma anche in ambito di edilizia. Insomma, nei più variegati territori del mondo del lavoro. Ma come avete avuto modo di vedere nelle ultime righe, ci siamo soffermati anche su tipologie più specifiche e tutte da scoprire, anche perché non meno interessanti dei prodotti su cui ci siamo soffermati sino a questo punto. C’è da dire che tanto i compressori volumetrici, che quelli dinamici, sono caratterizzati da un’abbondante varietà di tipologie, di cui è necessario parlare onde fornire informazioni complete e un quadro esaustivo del nostro approfondimento. Abbiamo parlato qualche attimo fa, per esempio, di compressori a lobi, che in ambito meccanico, soprattutto all’estero, sono più noti come compressori Eaton-Roots, in omaggio all’azienda che li ha prodotti e sviluppati in maniera più seria e intensa. Perché, dunque, questo tipo di macchina è detto “compressore a lobi”? Precisamente, per le caratteristiche del suo motore. Si parla di due lobi a proposito di quelli che in realtà sono due rotori, posti proprio nell’anima del macchinario e capaci di assicurare un moto perpetuo in due direzioni diverse. Anzi opposte. Ed è proprio l’opposizione del movimento rapidissimo dei due lobi che genera camere di aria dalla bocca di aspirazione a quella di mandata (o emissione). Qualcosa di complesso, ma nemmeno tanto, soprattutto se consideriamo le caratteristiche dei prodotti su cui focalizzeremo la nostra attenzione nelle righe seguenti.
Compressore centrifugo e altre macchine dinamiche
Rimanendo nel campo dei compressori volumetrici, che come abbiamo visto abbondantemente, vanno per la maggiore, è infatti impossibile non menzionare i compressori a palette e anello liquido. Come avviene la compressione all’interno di uno strumento di questo tipo? Domanda ovvia e semplice, risposta semplice ma che richiede attenzione. All’interno del motore di un compressore di questo tipo, abbiamo un rotore di forma quasi sempre circolare (ma non necessariamente circolare) che ruota a velocità variabile all’interno di una cavità che ha giocoforza la sua stessa forma ed è quasi sempre circolare. Da questo tipo di movimento, facilmente circoscrivibile, si creano camere di volume d’aria variabile, che è certamente massimo nel lato dell’aspirazione e minimo in quello della mandata (o emissione). Da questo gioco “massimo-minimo”, nasce una compressione tra le più utilizzate e utili in assoluto. Il nostro discorso può diventare un pochino più complesso – nostra intenzione è cercare di evitarlo in tutti i modi possibili – quando varchiamo la soglia dei compressori dinamici, che sul mercato sono certamente meno frequenti e rintracciabili rispetto a quelli volumetrici, ma viepiù capaci di assicurare prestazioni di notevole spessore. Prendiamo, per esempio, il compressore centrifugo, uno degli oggetti più sofisticati recuperabili all’interno i questa categoria. Vediamo perché. Il vantaggio essenziale che fa del compressore centrifugo un buon compressore è l’eccellente rapporto tra il rendimento in termini pratici e la bassa rumorosità. Stiamo parlando di un oggetto capace di adattarsi in maniera perfetta praticamente a tutti gli ambiti lavorativi, e non solo. All’interno degli impianti turbogas, per esempio, questo tipo di macchine si utilizzano in alternanza con i compressori di tipo assiale, che pure rintracciamo nella categoria dei compressori dinamici, ma garantiscono risultati e funzionamento diversi. All’interno di un compressore assiale, la compressione del gas ha innanzitutto un rapporto relativamente basso, soprattutto in relazione ad altre tipologie di compressori, e scaturisce precisamente dalle caratteristiche delle palette, dal loro profilo e dalla loro velocità angolare in relazione alla camera di ventilazione al telaio con cui abbiamo a che fare. Senza ombra di dubbio, il vantaggio principale che un compressore assiale è capace di garantire è il fatto che l’aria prodotta dal lavoro del rotore all’interno dello statore, è già pronta per essere immagazzinata nello stadio successivo. Questo cosa vuol dire? Chi ha almeno un minimo di esperienza lo sa bene: tutto si traduce in prestazioni maggiori e più sicure in fase di pluristadio. Insomma, per versatilità e diversità di utilizzo, il compressore assiale è sicuramente consigliabile. Un oggetto comune, certo, ma divenuto tale solamente negli anni grazie al sempre maggiore ingegno da parte dell’uomo e all’insorgere di nuove esigenze e necessità.
Domande frequenti
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Qual è la differenza principale tra compressori volumetrici e dinamici?La distinzione fondamentale risiede nel metodo con cui viene aumentata la pressione del gas. I compressori volumetrici, i più comuni e diffusi (come quelli alternativi a pistone, a palette o a lobi), generano la compressione attraverso movimenti meccanici lineari o rotatori che riducono il volume della camera di aria. Al contrario, i compressori dinamici, come quelli centrifughi o assiali, ottengono la pressione imprimendo elevata velocità al fluido gassoso tramite pale rotanti, convertendo poi tale energia cinetica in pressione statica. Questa differenza strutturale influenza notevolmente le applicazioni industriali, la rumorosità e l'efficienza energetica richiesta.
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Come funziona un compressore alternativo a pistone?Il compressore alternativo è il modello più diffuso in officine e falegnamerie. Funziona grazie a un pistone che si muove avanti e indietro (moto alternativo) all'interno di un cilindro chiuso. Durante la fase di aspirazione, il pistone sale creando vuoto, aprendo la valvola di ingresso per far entrare l'aria. Scendendo, comprime l'aria intrappolata e, superata una certa pressione, apre la valvola di mandata per espellerla verso il serbatoio o l'utensile. È una tecnologia robusta, nata storicamente dai primi motori a vapore, ideale per pressioni elevate e flussi d'aria moderati.
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Quando conviene scegliere un compressore centrifugo invece di uno tradizionale?I compressori centrifugi appartengono alla famiglia dinamica e sono preferiti quando servono grandi portate d'aria a pressioni medie-basse con un'elevata silenziosità. Grazie al loro design a girante rotante, offrono un eccellente rapporto rendimento/rumorosità, rendendoli ideali per impianti turbogas, grandi capannoni industriali o sistemi di ventilazione centralizzata. A differenza dei compressori volumetrici a pistone, non hanno parti che battono meccanicamente, garantendo minore usura e manutenzione semplificata, pur richiedendo spesso controlli elettronici più sofisticati per la stabilità operativa.
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Cosa sono i compressori a lobi (tipo Roots/Eaton)?I compressori a lobi, spesso chiamati commercialmente Eaton-Roots, sono una variante dei compressori volumetrici rotativi. Sono caratterizzati dalla presenza di due rotori a forma di otto (lobi) che girano in senso opposto all'interno della camera di compressione, senza mai toccarsi. Il movimento sincronizzato crea camere di volume variabile che trasportano l'aria dall'aspirazione alla mandata. Sono molto apprezzati per la fornitura di grandi volumi d'aria a basse pressioni, per la loro affidabilità e per la capacità di funzionare senza lubrificazione interna dell'aria, evitando così contaminazioni oleose nel flusso d'aria compressa.
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È possibile alimentare un compressore con batterie ricaricabili?Sì, esistono compressori alimentati a batteria, ma presentano limitazioni specifiche rispetto ai modelli tradizionali collegati alla rete elettrica. Questi dispositivi sono progettati per essere compatti, leggeri e portatili, ideali per lavori in aree ristrette o cantieri privi di prese elettriche. Tuttavia, poiché le batterie attuali forniscono energia limitata, questi compressori offrono generalmente portata e pressione inferiori rispetto ai modelli da officina cablati. Sono perfetti per gonfiaggio pneumatici, chiodatrici leggere o verniciature rapide, ma non sostituiscono i grandi compressori fissi per uso continuo e intenso.
