Principio di funzionamento di un compressore a vite

Un compressore a vite funziona con un rotore maschio e un rotore femmina che ruotano in direzioni opposte. Questo movimento aspira l'aria compressa man mano che lo spazio tra i rotori e il relativo alloggiamento diminuisce. L'aria compressa viene quindi spostata verso l'uscita.

Ciascun elemento a vite ha un rapporto di pressione interno fisso, che dipende dalla lunghezza e dal passo della vite e dalla forma dell'apertura di scarico. Per ottenere la massima efficienza, il rapporto di pressione interno deve essere adattato alla pressione di esercizio richiesta. 

La velocità dei rotori è ottimizzata a un determinato livello per ridurre al minimo le perdite meccaniche (dovute al calore a velocità molto elevate) e le perdite volumetriche (perdite d'aria dovute a velocità molto basse).

Esistono inoltre varianti a velocità fissa e con azionamento a velocità variabile (VSD). La differenza di base è la seguente:

• I compressori a velocità fissa funzionano a una velocità fissa costante
• La tecnologia di azionamento a velocità variabile (VSD) fa girare il motore alla velocità adeguata in funzione della quantità di aria richiesta

I moderni compressori a vite oil-free ad alta velocità sono dotati di profili della vite asimmetrici. Questa disposizione offre un miglioramento significativo dell'efficienza energetica grazie alla riduzione delle perdite interne.

Gli ingranaggi esterni vengono utilizzati spesso per sincronizzare la posizione dei rotori controrotanti. I rotori non vengono a contatto tra loro e neanche con l'alloggiamento del compressore, pertanto non è necessaria alcuna lubrificazione all'interno della camera di compressione. Di conseguenza, l'aria compressa è completamente oil-free.

Il rapporto di compressione interno è limitato dalla differenza di temperatura limite tra l'ingresso e l'uscita. Ecco perché i compressori a vite oil-free spesso lavorano con diversi stadi e interraffreddamento tra gli stadi per raggiungere pressioni più elevate.

Questa variante è conosciuta anche come compressore a bagno d'olio o compressore a iniezione di olio. Il nome tecnico, tuttavia, è compressore lubrificato a olio.

I compressori rotativi a vite lubrificati ad olio iniettano olio nella camera di compressione. Questo olio raffredda e lubrifica l'elemento compressore, contribuendo a rimuovere il calore e riducendo al minimo le perdite nella camera di compressione.

Gli elementi del compressore a vite lubrificato a olio possono essere realizzati per rapporti di compressione elevati. In genere, una fase di compressione è sufficiente per raggiungere pressioni fino a 14 bar (talvolta fino a 17 bar), anche se a discapito dell'efficienza energetica.

I compressori a velocità fissa sono molto efficienti quando funzionano in modo costante al 100% della capacità, ma la maggior parte degli impianti non richiede tale produttività. Prima di arrestarsi completamente, il motore continuerà a funzionare anche se non viene prodotta aria, con conseguente spreco di energia e denaro.

Tali inefficienze e sprechi si trovano in genere in strutture che operano in più turni e che registrano fluttuazioni del fabbisogno di flusso nel corso della giornata.

I compressori VSD aumentano la velocità del motore quando aumenta la richiesta di aria, erogando così maggiore flusso/CFM. Se la richiesta diminuisce, il motore rallenta automaticamente e utilizza solo l'energia richiesta per fornire un flusso adeguato.

Nei giorni di produzione ridotta, in caso di interruzioni del flusso di lavoro o durante i secondi e terzi turni a organico ridotto, la tecnologia VSD è particolarmente utile. Questo tipo di compressore d'aria consente di risparmiare denaro ed energia elettrica rispetto ai modelli a velocità fissa.

Poiché il consumo di energia dell'aria compressa rappresenta oltre l'80% dei costi di un compressore d'aria, è importante scegliere attrezzature efficienti.

Uno dei motivi alla base della grande popolarità dei compressori rotativi è la loro versatilità. Il compressore rotativo ideale per ogni applicazione esiste davvero. Atlas Copco offre compressori a vite con tre tipi di azionamenti, ciascuno con i propri vantaggi.

• Azionamento a cinghia: questi compressori sono molto robusti e facili da installare e sottoporre a manutenzione. Inoltre, hanno il minor costo di investimento iniziale tra i compressori rotativi a vite. Questa combinazione li rende la scelta ideale per le operazioni più semplici.
• Azionamento a ingranaggi: l'azionamento a ingranaggi rende i compressori più silenziosi. L'investimento è superiore a quello previsto per l'azionamento a cinghia, ma questo tipo di compressore è anche più efficiente dal punto di vista energetico. Pertanto, se si utilizza molto il compressore, l'investimento viene ripagato nel tempo grazie al risparmio energetico.
• Azionamento diretto: l'innovativa tecnologia ad azionamento diretto è ottimale per i compressori rotativi e garantisce efficienza e prestazioni impareggiabili. Inoltre, crea il minor rumore fra i tre tipi di azionamento. I compressori rotativi a vite ad azionamento diretto sono disponibili in diversi tipi, da un design di base per i modelli più piccoli a quelli con azionamento a velocità variabile ad altissima efficienza.

Per le applicazioni gravose che continuano per lunghi periodi di tempo, ad esempio in fabbrica, in uno stabilimento industriale o in un'officina, si consiglia di passare a un compressore d'aria rotativo a vite.

Vantaggi dei compressori a vite nel settore:

• Progettati per funzionare 24 ore su 24, 7 giorni su 7
• In grado di funzionare a portate più elevate, dissipando al contempo il calore generato
• Relativamente meno rumorosi rispetto ai compressori a pistone
• Soggetti a minore usura
• Richiedono generalmente meno spazio
• Offrono prestazioni superiori rispetto ai compressori a pistone in termini di efficienza a circa 15 kW (20 CV)
• Scaricano meno olio e contaminanti con l'aria compressa