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Che cos'è l'aria compressa?

Compressed Air Wiki Basic Theory Compressed Air

L'aria compressa è tutta intorno a noi, da quella contenuta nei palloncini a quella utilizzata per gonfiare gli pneumatici delle biciclette. Questo articolo spiega che cos'è e come si produce l'aria compressa. Per scoprire ulteriori informazioni sull'aria in generale, leggi questo articolo come introduzione.

Che cos'è l'aria compressa?

che cos'è l'aria compressa? un'introduzione

Che se ne sia consapevoli o no, l'aria compressa è coinvolta in ogni aspetto della nostra vita, dai palloncini delle feste di compleanno agli pneumatici delle auto e delle biciclette. Probabilmente è stata utilizzata anche per produrre il cellulare, il tablet o il computer su cui è visualizzato questo testo.


Come è facile indovinare, l'ingrediente principale dell'aria compressa è l'aria stessa, una miscela di numerosi gas fra cui principalmente azoto (78%) e ossigeno (21%). L'aria è quindi formata da molecole differenti, ciascuna con una certa energia cinetica.


La temperatura dell'aria è direttamente proporzionale all'energia cinetica media di tali molecole. Ciò significa che la temperatura dell'aria è alta se l'energia cinetica media è grande (e le molecole dell'aria si muovono più velocemente), e bassa quando l'energia cinetica è minore.


La compressione dell'aria fa aumentare la velocità alla quale si muovono le sue molecole, e di conseguenza la sua temperatura. Questo fenomeno è detto "calore di compressione". Comprimere l'aria significa letteralmente forzarla all'interno di uno spazio più piccolo, riducendo pertanto la distanza fra le molecole. L'energia accumulata nel corso di tale processo è pari a quella necessaria per forzare l'aria nello spazio più piccolo in questione. In altri termini, l'aria immagazzina energia per uso futuro.


Esaminiamo ad esempio un palloncino. Quando lo si gonfia, l'aria viene forzata in un volume più piccolo. L'energia contenuta nell'aria compressa presente all'interno del palloncino è pari a quella necessaria per gonfiarlo. Quando il palloncino viene aperto e l'aria viene rilasciata, tale energia si dissipa, facendolo volare via. Questo è anche il principio fondamentale dei compressori volumetrici.


L'aria compressa è un mezzo eccellente per accumulare e trasferire l'energia, in quanto è versatile, flessibile e relativamente sicura rispetto ad altri metodi di stoccaggio dell'energia, come le batterie e il vapore. Le batterie sono ingombranti e la durata della loro carica è limitata. Il vapore, d'altro canto, non è economicamente vantaggioso né facile da utilizzare (per la sua temperatura estrema). Se si confronta l'aria compressa con l'energia elettrica, tuttavia, quest'ultima risulta più vantaggiosa sotto il profilo economico. Se questo è vero, perché si utilizza l'aria compressa?

Perché si utilizza l'aria compressa?

Uno dei principali motivi per cui si utilizza la compressione dell'aria invece dell'elettricità è la sicurezza. Nelle applicazioni in cui le attrezzature sono soggette a sovraccarichi, gli apparati elettrici costituiscono un rischio per la sicurezza. Possono infatti verificarsi scosse elettriche o incendi, che causano lesioni personali o danni materiali. L'aria compressa e gli utensili pneumatici possono essere utilizzati in molte condizioni, ad esempio su pavimenti bagnati o in aree con un'umidità elevata.


In secondo luogo, l'aria compressa è più flessibile e più facile da utilizzare in aree remote come miniere e cantieri. Gli strumenti pneumatici si raffreddano durante l'uso e offrono il vantaggio di velocità e coppie variabili. Se si considerano perforatrici da roccia o analoghe attrezzature a impatto, sarebbe quasi impossibile sviluppare una forza equivalente con l'elettricità, specialmente in aree remote.


Gli utensili alimentati con aria compressa sono inoltre più leggeri, e possono essere realizzati con materiali che li rendono leggeri e più ergonomici. Ciò consente di compensare il costo dell'aria con la riduzione di quello della manodopera conseguente al minore affaticamento del personale che utilizza tali utensili più leggeri.


Vi è infine la questione del costo. L'aria compressa ha un costo equivalente che può raggiungere 7 o 8 volte quello dell'elettricità. Le attrezzature progettate per utilizzare l'aria compressa hanno tuttavia un costo inferiore. Esse utilizzano un minor numero di componenti grazie alla semplicità della loro configurazione. Di solito gli utensili pneumatici sono inoltre robusti e hanno una maggiore durata negli ambienti di produzione.


Non tutti sanno che l'aria compressa è considerata il quarto servizio. Naturalmente è probabile che tutti utilizziamo nella vita quotidiana i primi tre, vale a dire acqua, elettricità e gas. A causa della sua onnipresenza, tuttavia, l'aria compressa è considerata il quarto servizio sia per le piccole imprese, sia per quelle grandi.


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