Immaginiamo il sistema di distribuzione di aria compressa come un circuito, cioè un insieme elementi collegati in cui viaggia il vettore “aria”. In modo sintetico percorriamo il circuito, passo dopo passo.
Il sistema di distribuzione di aria compressa inizia con il compressore: l’aria è aspirata dall’ambiente esterno, purificata ed essiccata per essere utilizzabile e poi compressa. Chi svolge queste funzioni? Il compressore, insieme ai filtri e il sistema di raffreddamento. Per comprimere l’aria e dunque portarla alla pressione desiderata, il compressore deve effettuare una trasformazione dell’aria stessa e può farlo in due modi:
- può ridurre il volume dell’aria oppure
- può far muovere l’aria ad un’alta velocità, producendo “energia cinetica”, e con il rallentamento della stessa, arrivare alla “energia di pressione”.
Il primo metodo è quello usato dai compressori volumetrici. Il secondo metodo è quello dei compressori dinamici.
I compressori a vite e quelli a pistoni appartengono alla prima categoria di macchine. I compressori volumetrici sono, dunque, macchine che tramite uno sforzo meccanico (reso possibile dall’energia elettrica che li alimenta) effettuano una “costrizione” dell’aria e trasformano in modo diretto il lavoro meccanico in energia di pressione.
Guardiamo da vicino il compressore a vite
È fatto da due ingranaggi di forma elicoidale “a denti” (l’uno ha denti con sezione concava, l’altro ha denti di sezione convessa). A muovere gli ingranaggi ci sono due eliche che ruotano in senso opposto. Gli ingranaggi si spostano lungo l’asse e il loro spostamento fa aumentare il volume di aria vicino l’imbocco di aspirazione, mentre al contrario lo restringe verso l’uscita. Riepilogando, questo meccanismo di costrizione dell’aria produce contrazione del volume e di conseguenza crescita della pressione dell’aria in uscita. Prima di passare al serbatoio l’aria è già raffreddata dal sistema di raffreddamento.
Guardiamo da vicino il serbatoio
Il serbatoio è il “polmone” nel quale è immagazzinata l’aria compressa che proviene dal compressore (e mai viceversa grazie ad un sistema di sicurezza di valvole). Il serbatoio è un componente essenziale perché la sua portata condiziona l’efficienza di tutto il sistema di distribuzione di aria compressa.
In moltissimi sistemi è l’elemento che si interpone fra il compressore e la rete di distribuzione (tubazioni). In questo caso è da qui che l’aria è presa per essere distribuita. Anche nei casi in cui l’aria passa dal compressore direttamente alla rete, rimane imprescindibile la presenza del serbatoio. Perché?
Perché l’immagazzinamento dell’aria è necessario per mantenere la pressione desiderata. Infatti, quando l’aria “viaggia” nel circuito, la sua corsa fa cambiare la sua pressione e lo sbalzo sarà minore proporzionalmente alla grandezza del serbatoio. La grandezza del serbatoio è legata anche ad un secondo fattore: il numero di attività che fa il compressore per aspirare e comprimere l’aria nell’arco di un’ora. Ultimo fattore che influenza la scelta del serbatoio è la “caduta di pressione” nelle tubazioni. Senza un serbatoio con una grandezza studiata ad hoc non si potrebbe mantenere quanto più costante possibile il valore della pressione dell’aria.
Guardiamo da vicino la rete di distribuzione
Senza la rete di tubazioni l’aria compressa non potrebbe confluire alle utenze. Le tubazioni fanno parte del circuito in modo integrale e la loro manutenzione è essenziale per l’efficienza dell’impianto. Esse sono come delle vene in cui scorre l’aria. Questa rete non è orizzontale: c’è un tubo principale inclinato e ad esso sono collegati le tubazioni verticali, chiamate “calate”. Le calate portano l’aria alle utenze.
Si costruisce la rete di tubazioni a seconda delle esigenze. Ci sono reti a linea aperta (in grado di trasportare aria con portata piccola), distribuzioni ad anello, reti in parallelo. L’ultima tipologia di rete è adeguata ad un sistema con grandi portate di aria compressa.
Come detto prima, il serbatoio è importante per la costanza della pressione (tant’è che è possibile che si scelga di mettere nella rete serbatoio intermedi), ma anche le tubazioni della rete hanno il loro ruolo nel mantenere la pressione il più costante possibile. Le tubazioni avranno, pertanto, una dimensione appropriata all’aria richiesta dalle utenze. Ad una maggiore portata di aria corrisponde un maggiore diametro delle tubature.
Questi che abbiamo menzionato sono gli elementi principali ed essenziali per la progettazione e realizzazione di un sistema di distribuzione di aria compressa.
Un concetto importante da far proprio è che la manutenzione di questi elementi e l’analisi derivante dal monitoraggio del sistema intero, è fonte di grande risparmio energetico e di performatività del sistema stesso.
Nel concreto nella distribuzione intervengono anche altri elementi che qui non sono analizzati: parliamo dei filtri, del sistema di essicamento e refrigerazione, del lubrificatore, del riduttore di pressione, delle valvole, dei cilindri, degli attuatori.
Sebbene non in modo esaustivo, abbiamo visto più da vicino cos’è il compressore, il serbatoio e la rete di tubazioni, in altre parole i tre step fondamentali da conoscere per comprendere appieno la grande potenza dell’aria compressa.