Tesina sul Compressore autocostruito

Revisionato il 06/10/2026

di cada8210

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Tesina per itis Majorana San Lazzaro Bologna - Spiegazione degli elementi pneumatici, progetto e montaggio del compressore

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Estratto del documento

Istituto tecnico industriale

ITIS Majorana

A.S. 2012/2013

5° meses

Tesina

Al comprensore candidato cavallo Daniel

Episcane Massimo

Indice

Il compressore pag. 3

Funzionamento pag. 4
Componenti pag. 6
Schema di produzione pag. 14
Fasi di lavorazione pag. 16
Meccanica “recipiente in pressione” pag. 28
Tecnologia “saldature” pag. 30
Inglese “Charles Dickens and the Industrial Revolution” pag. 35
Italiano “Avanguardia e futurismo” pag. 36
Storia “Età giolittiana” pag. 43
2

Il compressore

La nostra tesina è sviluppata sul compressore alternativo, del quale abbiamo studiato i componenti e le loro funzioni e in base a queste conoscenze abbiamo costruito il nostro compressore.

Il compressore è una macchina operatrice pneumofora, ovvero una macchina che innalza la pressione di un gas mediante l'impiego di energia meccanica.

Esso si distingue in genere dalle pompe in quanto agisce su un fluido definito comprimibile, ossia per il quale valga in maniera approssimativa la legge dei gas perfetti (PV = nRT).

I compressori si possono dividere in due famiglie:

Compressori volumetrici: dove la compressione è data da movimenti meccanici ben definiti.
Compressori dinamici: dove la compressione si ha per via delle velocità che si riesce ad imprimere sul corpo.

Il compressore alternativo (volumetrico) è un tipo di compressore che sfrutta il lavoro svolto da un motore a movimento alternativo per aumentare la pressione di un gas, come nel nostro caso dell'aria, ma anche per applicazioni di processo cioè per comprimere gas diversi dall'aria. 3

Funzionamento

Il gas da comprimere è aspirato nel cilindro dal condotto di aspirazione, mentre quello compresso è espulso dal cilindro verso il condotto di mandata, solitamente nel condotto di mandata è presente un serbatoio detto “polmone”.

Comunemente i compressori alternativi sono azionati da motori elettrici o in rari casi con motori a combustione interna.

Col termine motore elettrico si definisce una macchina elettrica in cui la potenza d'ingresso è di tipo elettrico e quella di uscita è di tipo meccanico.

Nel nostro caso abbiamo un motore asincrono in corrente alternata. 4

Principio di funzionamento

Diagramma di P-V di un compressore alternativo

Quando il pistone si trova al PMI, la valvola di aspirazione è aperta e quella di mandata è chiusa, tale istante corrisponde al punto 1 del diagramma pressione-volume, appena inizia la corsa del pistone la valvola di aspirazione si chiude e, la pressione del gas all'interno del cilindro aumenta fino a che si trova alla stessa pressione di mandata, grazie alla riduzione di volume, causando l’apertura della valvola di mandata nel punto 2, e lo spostamento del pistone fino a PMS spinge il gas fuori dal cilindro verso il condotto di mandata alla pressione del punto 3.

Un piccolo volume di gas, alla pressione di mandata resta intrappolata nel cilindro, tra la superficie del pistone e la testata; questo si chiama volume nocivo ed è voluto agli inevitabili giochi che devono rimanere tra il cielo del pistone e la testa. Questo riduce il rendimento volumetrico del compressore.

Quando il pistone inverte il proprio moto, la pressione del gas diminuisce a causa dell'aumento di volume disponibile, fino alla pressione di aspirazione del punto 4, quindi la valvola di aspirazione si apre e nel cilindro fluisce gas dal condotto di aspirazione, tornando al punto 1 del diagramma. 5

Componenti

a. Pistone

Il pistone è costituito da:

Mantello: parte laterale del pistone, un solido cilindro che presenta sedi delle fasce elastiche e raschiaolio, sono solchi presenti nella parte alta prossima al cielo;
Sede per lo spinotto: fori presenti nella mezzeria del mantello. Più la loro posizione è centrale e più si riduce il fenomeno dello scampanamento del pistone;
Cielo: faccia superiore del pistone che determina parte della forma della camera di combustione;
Spinotto: essa consente l'accoppiamento cinematico con la biella;
Fasce elastiche: anelli inseriti nelle sedi e il cui numero incide in modo diretto sulla tenuta e affidabilità del motore;
Anello raschiaolio: altro anello che serve ad evitare o almeno a ridurre la perdita dell'olio.

Per nella tecnica si intende il pistone membro animato di moto rettilineo alternativo del manovellismo di spinta rotativa un motore alternativo a combustione interna o di una macchina alternativa. 6

b. Cilindro

Il cilindro è un componente utilizzato in meccanica dove al suo interno scorre il pistone.

Può essere di diversi materiali, come alluminio, ghisa e leghe magnesio.

Comunemente viene raffreddato ad aria o ad acqua. Ad acqua ha intorno alla camicia del cilindro delle camere comunicanti dove avviene un continuo ricircolo di liquido refrigerante. Ad aria come nel nostro caso è predisposto di apposite alette che effettuano lo scambio di calore tramite l'aria che viene forzata attorno al suo convogliatore da una ventola calettata sull'albero del motore elettrico.

c. Valvole

Le valvole del nostro compressore sono di tipo lamellare, e hanno due tipi di funzionamento:

Valvola di mandata: è una valvola che mette in comunicazione il cilindro e il condotto di mandata automaticamente, ovvero si apre quando la pressione del cilindro è superiore a quella nel condotto di mandata, mentre si chiude nel caso contrario.
Valvola di aspirazione: è una valvola che mette in comunicazione il condotto di aspirazione e il cilindro automaticamente, ovvero si apre quando la pressione nel condotto di aspirazione è superiore a quella del cilindro, mentre si chiude nel caso contrario. 7

d. Biella e manovella

La manovella è un elemento o membro di un meccanismo al quale la geometria del sistema consente in genere una rotazione completa attorno ad un centro fissato al telaio.

La biella è un elemento meccanico di collegamento tra altri due membri cinematici di un meccanismo, dotato di moto rotatorio e traslatorio.

La biella è composta da varie parti:

Testa o capello è la parte collegata alla manovella;
Piede è la parte vincolata al pistone;
Fusto è la parte delle due estremità e può assumere varie forme. 8

e. Serbatoio

Il serbatoio può essere caratterizzato da alcune informazioni fondamentali, prima tra tutte la capacità espresse in litri o metri cubi.

Per serbatoi sotto pressione e anche importante conoscere la pressione massima consentita: nel nostro caso è 8 bar oltre la quale c'è il rischio che si danneggi o addirittura esploda se non è provvisto di una valvola di sicurezza.

Per tale motivo è importante anche conoscerne l'ingombro e il peso.

f. Scarico di condensa

Lo scarico di condensa ci permette di fare fuoriuscire la condensa che si crea all’interno del serbatoio: la condensa dipende dall’umidità presente nell’atmosfera, se abbiamo un clima secco e asciutto avremo poca condensa, se l’umidità è al 90% avremo molta condensa.

Per far fuoriuscire la condensa si mette sotto un contenitore adeguato e si apre leggermente il rubinetto e la pressione interna spinge fuori la condensa dall’interno del serbatoio. 9

g. Pressostato

Il pressostato consente l’avvio e l’arresto del compressore in modo automatico.

Esso è un interruttore che viene controllato dalla pressione. La sua funzione è quella di regolare il funzionamento del compressore e garantirci di avere sempre aria compressa nel serbatoio. È un dispositivo che, quando sente una pressione maggiore di quella impostata, interrompe il circuito a motore, per riaccenderlo quando la pressione scende sotto un valore di soglia da noi impostata.

h. Riduttore di pressione con filtro anticondensa

Il riduttore di pressione è un dispositivo che agisce su un fluido liquido o gassoso contenuto in un serbatoio o in una condotta capace di fornire a “valle” (cioè dopo il regolatore di pressione) un valore di pressione predefinito e costante, differente dal valore a “monte” (cioè prima del regolatore di pressione) e dentro i limiti di funzionamento previsti.

Un riduttore di pressione è un particolare tipo di valvola ed è essenzialmente costituito da:

Un disco di regolazione
Una molla di contrasto
Una membrana elastica
Uno stelo con otturatore collegato alla membrana. 10

Il filtro anticondensa serve ad evitare che la condensa arrivi all’uscita del rubinetto.

i. Valvola di sicurezza

La valvola di sicurezza è ad azione diretta.

Il disco di tenuta è spinto verso l’alto dalla pressione del sistema contro la molla che tiene la valvola chiusa.

Se la forza di apertura supera quella esercitata dalla molla il disco della valvola viene allontanato dalla sede e la valvola scarica il fluido.

La completa capacità di scarica della valvola sarà messa in atto quando la pressione del sistema sale al non più del 10% oltre la pressione impostata sulla valvola.

La chiusura totale viene eseguita se la pressione del sistema scende al di sotto del 90% del valore nominale impostata sulla valvola.

È molto importante utilizzarla per prevenire incidenti quando per esempio l’aria supera la pressione di 8 bar, come nel nostro caso.

Va considerato che la pressione all’interno del recipiente sale con l’aumentare della temperatura. 11

l. L’aria compressa

Nell’aria atmosferica sono presenti vapore d’acqua in percentuali variabili legati alle condizioni ambientali, impurità allo stato solido e gas di varie nature provenienti da processi industriali locali. Queste sostanze possono provocare danni ai componenti pneumatici, come ad esempio corrosione, compromettendone la funzione.

Quindi l’aria per essere utilizzata a livello industriale deve essere opportunamente trattata.

m. Gruppo FRL

I sistemi FRL (filtro-regolatore-lubrificatore) vengono applicati all’inizio di un circuito pneumatico di una macchina.

I tre elementi possono anche essere utilizzati separatamente, ma di solito vengono utilizzati insieme.

Il filtro serve per separare l’impurità e condensa presenti nell’aria compressa di arrivo.

Il regolatore viene utilizzato per regolare la pressione dell’impianto, mentre il lubrificatore, presente solo se necessario immette ad intervalli regolabili tramite l’apposita vite di regolazione, un velo d’olio all’impianto presente nell’apposito contenitore. 12

n. La pressione

Le forze di repulsione tra le molecole si propagano in seno alla massa gassosa fino a raggiungere le pareti del contenitore, esercitando in questo modo su di essi una spinta meccanica che, riferita all’unità di superficie del recipiente, costituisce la pressione.

Si definisce la pressione “p” il rapporto tra la forza F esercitata perpendicolarmente su una superficie e l’estensione S della superficie stessa: p = F/S.

Nel S.I. la pressione si misura in Pascal (Pa) ovvero in N/m²; ma per comodità si preferisce utilizzare un suo multiplo, il bar per il quale vale la seguente equivalenza:

1 bar = 10⁵ Pascal = 100.000 Pascal 13