Resa dei conti tra soffianti: soffiante a vite e soffiante a lobi roots a confronto
Fino all'ultimo decennio, le soffianti a bassa pressione utilizzavano la tecnologia di compressione a lobi o roots per produrre l'aria da utilizzare in numerosi settori. Tuttavia, la soffiante a vite sta diventando l'opzione preferita grazie ai suoi vantaggi in termini di efficienza, in particolare nei cementifici.
Il principio della soffiante a compressione volumetrica era all'avanguardia quando i fratelli Roots lo scoprirono nel 1854. Detto questo, negli ultimi 150 anni o più si sono registrati solo piccoli miglioramenti in termini di efficienza.
Ecco perché vale la pena confrontare la soffiante a lobi roots con la soffiante a vite.
Come funziona una soffiante a lobi roots?
Una soffiante a lobi o "a lobi Roots" è un compressore volumetrico senza valvole e senza compressione interna. Funziona sul principio della compressione isocora. È qui che l'aria entra nella camera di compressione, e il volume dell'aria rimane costante al ruotare di rotori identici.
Il volume della camera di compressione diminuisce con il proseguire della rotazione. In questo modo, la compressione avviene esternamente contrastando l'intera contropressione a causa dell'aria in entrata proveniente dalla tubazione collegata.
La compressione esterna determina una bassa efficienza e livelli di rumore elevati. Di conseguenza, l'uso della tecnologia a lobi è relegato ad applicazioni con pressioni molto basse e alla compressione monostadio.
Vantaggi della tecnologia delle soffianti a vite
La soffiante a vite utilizza un elemento di compressione a vite. Si tratta di rotori maschio e femmina che ruotano in direzioni opposte, mentre il volume tra i rotori e l'alloggiamento diminuisce.
Ogni elemento a vite ha un rapporto di pressione interno fisso e non ha forze meccaniche che causano sbilanciamento. Ciò significa che la tecnologia a vite può funzionare a una velocità elevata dell'albero e può coniugare alta portata e dimensioni esterne ridotte.
Compressione isocora e isoentropica a confronto
Come indicato in precedenza, le soffianti a lobi roots funzionano sul principio della compressione isocora mentre le soffianti a vite funzionano sul principio della compressione isoentropica. Per capire meglio la differenza, vale la pena dare un'occhiata alle formule di entrambi i processi
Gas ideale nella compressione isocora ideale: T 2 = T 1 (P 2 /P 1)
Gas ideale nella compressione isoentropica ideale: T 2 = T 1 (P 2 /P 1) (γ-1)/y
Consumo energetico delle soffianti a vite e a lobi
Sulla base delle informazioni sopra riportate, è chiaro che la temperatura T2 in una compressione isoentropica è inferiore a quella rilevata nella compressione isocora. Ciò è dovuto al fatto che meno lavoro viene convertito in calore rispetto all'elemento a lobi in cui il lavoro viene irradiato come calore
In parole più semplici, l'efficienza dell'elemento a vite è maggiore dell'elemento a lobi alla stessa pressione.
Cerchiamo di capire questo concetto con l'aiuto di un esempio:
Per una temperatura ambiente di 35 °C
Portata nominale: 2000 m3/h
Pressione: 0,7 bar(g)
Il consumo energetico di una soffiante a lobi roots è di 60 kW con una temperatura di uscita dell'aria di 125 °C. Con la soffiante a vite, il consumo energetico è di 43 kW con una temperatura di uscita dell'aria di 94 °C.
Di conseguenza, una soffiante a vite è molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a una soffiante a lobi roots.
Diagramma di pressione/volume di una soffiante a lobi
Diagramma di pressione/volume di una soffiante a vite
Conclusioni
Nella soffiante a vite, il percorso del flusso d'aria interno viene ottimizzato per ridurre le cadute di pressione e le turbolenze d'aria.
Il pacchetto include una scatola ingranaggi integrata ad azionamento diretto al posto di un sistema a cinghia/puleggia per ridurre le perdite di trasmissione.
La combinazione di questi elementi e l'azionamento a velocità variabile (VSD) integrato produce una soffiante a vite che utilizza il 30% di energia in meno rispetto alle soffianti a lobi.
Inoltre, un controller Elektronikon integrato può monitorare il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per garantire la massima affidabilità.
Tutti questi vantaggi, insieme al risparmio energetico, rendono le soffianti a vite la scelta ideale rispetto alle soffianti a lobi roots.