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Compressori dinamici: compressori centrifughi e assiali

Other Compressors Compressor Types Compressed Air Wiki Compressors

I compressori dinamici sono la scelta ideale quando occorre una potenza elevata. Essi sono disponibili in configurazioni sia assiali, sia radiali, e sono spesso detti turbocompressori. Quelli in configurazione radiale sono detti compressori centrifughi. I compressori dinamici funzionano a pressione costante, a differenza ad esempio di quelli volumetrici, che operano a flusso costante. Le prestazioni dei compressori dinamici risentono delle condizioni esterne: una variazione della temperatura di ingresso si traduce ad esempio in una variazione della capacità.

Che cosa sono i compressori centrifughi?

grafico che mostra un compressore centrifugo

I compressori centrifughi sono caratterizzati dal loro flusso in mandata radiale. L'aria viene aspirata al centro di una girante in rotazione, dotata di pale radiali, e viene spinta verso il perimetro della girante dalle forze centrifughe. Il movimento radiale dell'aria causa un aumento della pressione, generando allo stesso tempo energia cinetica. Prima di essere immessa al centro della girante dello stadio di compressione successivo, l'aria passa attraverso un diffusore e una coclea, dove l'energia cinetica viene convertita in una pressione.


Ciascuno stadio assorbe una parte dell'aumento generale della pressione prodotto dal gruppo compressore. Nei macchinari industriali, il massimo rapporto di compressione di uno stadio di un compressore centrifugo è spesso non superiore a 3. Al crescere del rapporto di compressione, l'efficienza degli stadi diminuisce. Le applicazioni monostadio a bassa pressione vengono impiegate ad esempio negli impianti per il trattamento delle acque reflue. Le applicazioni multistadio consentono di utilizzare refrigeratori intermedi per ridurre il fabbisogno di potenza. È possibile disporre più stadi in serie su un singolo albero a bassa velocità. Tale configurazione viene spesso utilizzata nel settore Oil and Gas e nelle industrie di processo.


Il rapporto di compressione di ciascuno stadio è basso, ma per raggiungere la pressione di mandata desiderata si utilizzano un numero elevato di stadi e/o più gruppi compressori in serie. Per le applicazioni di compressione dell'aria, negli stadi dei compressori viene integrato un moltiplicatore ad alta velocità per fare ruotare la girante su pignoni anch'essi ad alta velocità. La girante può avere una configurazione aperta o chiusa.


La configurazione aperta è di uso più comune per le applicazioni pneumatiche ad alta velocità. La girante è di solito realizzata in una lega speciale di acciaio inox o in alluminio. La velocità dell'albero della girante è molto alta rispetto a quella di altre tipologie di compressori. Sono infatti comuni velocità pari a 15.000 - 100.000 giri/min. Ciò significa che il supporto sull'albero ad alta velocità del compressore o sui pignoni viene realizzato utilizzando cuscinetti radenti a film d'olio invece di cuscinetti a rulli. Per ottenere macchine totalmente oil-free è possibile utilizzare in alternativa cuscinetti a film d'aria o cuscinetti magnetici attivi. Su ciascuna estremità dello stesso albero vengono montate due giranti, per contrastare i carichi assiali causati dalle differenze di pressione. Nelle applicazioni standard per aria compressa si utilizzano tipicamente 2 o 3 stadi con refrigeratori intermedi.


Nelle configurazioni allo stato dell'arte dei compressori d'aria centrifughi, le giranti sono azionate direttamente da motori elettrici ad altissima velocità. Questa tecnologia consente di realizzare compressori compatti, senza moltiplicatori e relativi sistemi di lubrificazioni con olio, ottenendo in tal modo compressori totalmente oil-free. Ogni compressore centrifugo deve essere opportunamente sigillato per ridurre le perdite lungo l'albero nei punti in cui il medesimo attraversa l'alloggiamento del compressore. A tale scopo si utilizza una grande varietà di tipologie di guarnizioni; le più avanzate fra queste si trovano nei compressori ad alta velocità e alta pressione. I tipi più comuni sono le guarnizioni a labirinto, ad anello, a luce controllata (di solito in grafite) e meccaniche.

Che cosa sono i compressori assiali?

un compressore assiale è un tipo di compressore dinamico

Nei compressori assiali il flusso è assiale; l'aria o il gas fluiscono pertanto lungo l'albero del compressore, attraverso file di pale in rotazione e stazionarie. Tale configurazione causa un aumento graduale della velocità dell'aria a mano a mano che le pale stazionarie convertono in pressione l'energia cinetica. Per controbilanciare la spinta assiale, in questi compressori è di solito integrato un tamburo di bilanciamento. In generale, i compressori assiali sono più piccoli e più leggeri dei loro equivalenti centrifughi, e funzionano normalmente a velocità più elevate. Essi vengono utilizzati per valori elevati e costanti della portata in volume a pressioni relativamente moderate, ad esempio nei sistemi di ventilazione. Data la loro elevata velocità di rotazione, essi sono il complemento ideale delle turbine a gas per la generazione di energia elettrica e la propulsione aeronautica.

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