Le tecnologie per la generazione di aria compressa a bassa pressione sono molteplici. Volendo riassumere le più comuni tipologie, si parla di: soffianti rotative a lobi, soffianti rotative a vite e turbo soffianti, indicativamente con pressioni operative tra 0,4 e 1.0 bar e portate fino a 250 mc/min.
Nell’ambito di applicazioni quali il trattamento acque reflue, i processi di fermentazione e la flottazione, il ventaglio di soluzioni disponibili in bassa pressione è molto ampio.
Con una tale varietà a disposizione, è necessaria una linea guida tecnica che supporti operatori ed End User nella scelta più idonea.
Quando si tratta di generare aria compressa, esistono principalmente due tipi di tecnologie: i compressori volumetrici e i compressori dinamici.
Le soffianti rotative a lobi e le soffianti rotative a vite appartengono alla famiglia dei compressori volumetrici a due rotori.
Nella soffiante a lobi, il volume d’aria incamerato tra i lobi e il cilindro rimane costante durante la fase di rotazione dei lobi dall’aspirazione alla mandata. In campo termodinamico questo processo prende il nome di “compressione isocora”.
Le soffianti rotative a lobi possono raggiungere una efficienza isoentropica tra il 45 e il 60%.
Circa dieci anni fa, quando ormai divenne chiaro che il potenziale di miglioramento delle prestazioni energetiche della tecnologia rotativa a lobi era ormai esaurito, la ricerca di soluzioni di ottimizzazione e incremento dell’efficienza energetica venne indirizzata sulle soffianti rotative a vite, grazie alla definizione di un nuovo profilo dei rotori.
In questo caso, il volume dell'aria di aspirazione, intrappolato nell'evolvente dei rotori all'interno del blocco, subisce una pre-compressione prima della mandata riducendo così lo sforzo richiesto e traducendosi in un risparmio di energia che risulta tanto maggiore quanto maggiore è la prevalenza.
Alcuni costruttori, inoltre, sono in grado di fornire rotori ottimizzati a seconda dei diversi intervalli di pressione, incrementando ulteriormente le prestazioni energetiche della macchina.
Le soffianti rotative a vite raggiungono un'efficienza isentropica compresa tra il 60 e il 78%, che rimane stabile anche a pressione costante e una portata variabile.
Queste soffianti sono ideali quando sono richieste pressioni elevate, lunghi periodi di funzionamento e un ampio range di portata, come nel caso del comparto di aerazione biologico nel trattamento acque reflue.
Le soffianti a lobi, invece, continuano ad aver ragione di impiego nel caso di basse pressioni e brevi periodi di funzionamento, come ad esempio nelle fasi di controlavaggio filtri o nel settore del trasporto pneumatico.
Nel campo delle macchine dinamiche troviamo le turbo soffianti, note anche come "turbocompressori" o "compressori centrifughi".
Il cuore della macchina è costituito dalla girante che, con la sua elevata velocità di rotazione, traduce l’aumento della velocità dell'aria in direzione periferica verso la mandata in pressione nel diffusore a valle della girante stessa.
Le più recenti tra questa tipologia di macchina sono le turbo soffianti equipaggiate con motore sincrono a magneti permanenti (PMSM) e convertitore di frequenza.
Queste turbo soffianti raggiungono un’efficienza isoentropica tra il 60 – 78% e, rispetto ad altre tipologie concorrenti, hanno un range di controllo più ampio e nessun limite nel numero di avviamenti orari.
A causa dalla stretta correlazione tra pressione e portata d’aria i compressori dinamici risultano ideali quando il processo è caratterizzato da pressioni costanti, richieste d’aria significative e lunghi periodi di lavoro.
Nella selezione della soffiante è bene tenere presente che non sempre la risposta è univoca e tanto meno riferita ad una singola tecnologia.
Sono, infatti, diversi i criteri da prendere in considerazione in modo da costituire una proposta efficace, che potrebbe tradursi anche nella combinazione di soffianti volumetriche e soffianti centrifughe.
I passaggi di selezione da seguire sono, in sintesi:
Non c’è una unica risposta alla domanda se sia meglio un tipo di soffiante piuttosto che un’altra, o la combinazione delle due.
Ad esempio, nell’ambito del trattamento delle acque reflue, dove sono spesso richiesti ampi range di portata a basse pressioni, è sempre più comune la realizzazione di stazioni di aria compressa costituite da un mix di soffianti a vite e turbo soffianti.
La procedura migliore per individuare la soluzione più adatta non è di interrogarsi su quale delle due tecnologie sia più efficace ma di partire valutando prima tutti i fattori caratterizzanti il processo in questione.
Al giorno d’oggi ci sono aziende in grado di fornire consulenza sui vantaggi di entrambe le tecnologie e valutare la fattibilità tecnico-economica in relazione ai requisiti progettuali del caso specifico, attraverso metodi di analisi e strumenti di supporto decisionale, che sulla base di KPI significativi prendono in esame il life cycle cost totale di ciascuna opzione e restituiscono la soluzione ottimale per il cliente.