Che ce ne rendiamo conto o meno, l'aria compressa è coinvolta in ogni aspetto della nostra vita, dai palloncini delle feste di compleanno agli pneumatici di auto e biciclette. È stata probabilmente utilizzata nella produzione del telefono cellulare, del tablet o del computer su cui viene visualizzato questo testo.
Come potrete immaginare, l'ingrediente principale dell'aria compressa è l'aria stessa, una miscela di numerosi gas, principalmente azoto (78%) e ossigeno (21%). L'aria è quindi composta da diverse molecole, ciascuna con una certa energia cinetica.
La temperatura dell'aria è direttamente proporzionale all'energia cinetica media di queste 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.
Comprimere l'aria aumenta la velocità con cui si muovono le sue molecole, e di conseguenza la sua temperatura. Questo fenomeno è chiamato "calore di compressione". Comprimere l'aria significa letteralmente costringerla in uno spazio più piccolo, riducendo così la distanza tra le molecole. L'energia accumulata durante questo processo è pari a quella richiesta per costringere l'aria nello spazio ridotto in questione. In altre parole, l'aria immagazzina energia per un uso futuro.
Prendete ad esempio un palloncino. Quando viene gonfiato, l'aria viene costretta in un volume più piccolo. L'energia contenuta nell'aria compressa all'interno del palloncino è pari a quella necessaria per gonfiarlo. Quando il palloncino viene aperto e l'aria viene rilasciata, questa energia si disperde, causandone il volo via. Questo è anche il principio fondamentale dei compressori volumetrici.
L'aria compressa è un eccellente mezzo per immagazzinare e trasferire energia, poiché è versatile, flessibile e relativamente sicura rispetto ad altri metodi di immagazzinamento dell'energia, come le batterie e il vapore. Le batterie sono ingombranti e la durata della loro carica è limitata. Il vapore, d'altra parte, non è economicamente vantaggioso né facile da usare (a causa della sua temperatura estrema). Se l'aria compressa viene confrontata con l'elettricità, quest'ultima è tuttavia più vantaggiosa economicamente. Se questo è vero, perché si utilizza l'aria compressa?
Esempio di utilizzo dell'aria compressa
Se guardiamo alla superficie terrestre e all'atmosfera, possiamo considerare quest'ultima come un mare di aria. La pressione diminuisce man mano che si sale all'interno di questo oceano. Più si resta in basso (vicino al livello del mare), maggiore è la pressione, perché c'è più aria che spinge verso il basso. In altre parole, l'aria è più compressa a livello del mare, e al di sotto, rispetto alla cima dell'Everest.
Perché utilizzare l'aria compressa?
Uno dei principali motivi per utilizzare la compressione dell'aria invece dell'elettricità è la sicurezza. In applicazioni in cui le attrezzature sono soggette a sovraccarichi, i dispositivi elettrici rappresentano un pericolo per la sicurezza. Possono causare scosse elettriche o incendi, risultando in infortuni personali o danni materiali. L'aria compressa e gli strumenti pneumatici possono essere utilizzati in molte condizioni, come su pavimenti bagnati o in aree ad alta umidità.
In secondo luogo, l'aria compressa è più flessibile e più facile da usare 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 trapani a roccia o attrezzature simili a impatto, sarebbe quasi impossibile sviluppare una forza equivalente con l'elettricità, specialmente in aree remote.
Gli strumenti alimentati ad aria compressa sono anche più leggeri e possono essere realizzati con materiali che li rendono leggeri e più ergonomici. Questo permette di compensare il costo dell'aria con la riduzione dei costi del lavoro grazie alla minore fatica del personale che utilizza questi strumenti più leggeri.
Infine, c'è la questione del costo. L'aria compressa ha un costo equivalente che può raggiungere 7 o 8 volte quello dell'elettricità. Tuttavia, le attrezzature progettate per utilizzare l'aria compressa sono generalmente meno costose. Utilizzano meno componenti grazie alla semplicità della loro configurazione. Di solito, gli strumenti pneumatici sono anche robusti e hanno una vita utile più lunga negli ambienti di produzione.
Non tutti sanno che l'aria compressa è considerata la quarta utilità. Naturalmente, è probabile che tutti noi utilizziamo le prime tre nella vita di tutti i giorni, ovvero acqua, elettricità e gas. Tuttavia, a causa della sua ubiquità, l'aria compressa è considerata la quarta utilità sia per le piccole imprese che per quelle grandi.
Oltre a elettricità, acqua e gas, l'aria compressa è fondamentale nel nostro mondo. Forse non ce ne rendiamo sempre conto, ma l'aria compressa è ovunque intorno a noi. Considerando che ci sono così tanti usi per l'aria compressa e tanta domanda, i compressori sono disponibili in tutti i modelli e dimensioni. In questa guida, descriviamo cosa fanno i compressori, perché sono necessari e i tipi di opzioni disponibili.
