Come nasce l'impiego dell'aria compressa? Qual è il primo compressore mai esistito? Quali sono gli utilizzi dell'aria compressa nel tempo? Nel seguente articolo la risposta a queste e ad altre domande.

La storia dell'aria compressa

Oltre alla corrente elettrica, l'aria compressa è oggi la fonte di energia più utilizzata nell'industria e nell'artigianato, ma mentre si impara già da bambini ad usare la corrente elettrica, l'importanza, le possibilità ed i vantaggi offerti dall'aria compressa continuano ad essere note in maniera insoddisfacente. Le conoscenze sull'aria compressa sono cresciute di pari passo con le conoscenze dell'uomo nelle altre applicazioni tecniche. Il loro sviluppo nel corso della storia è avvenuto solo in quei settori in cui essa offriva vantaggi applicativi rispetto ad altre tecnologie. L'aria compressa ha trovato applicazione in qualsiasi epoca, spingendo gli uomini a riflettere sul perfezionamento delle tecniche impiegate.

Gli inizi dell'aria compressa

Il primo compressore: i polmoni

Molte applicazioni tecniche prendono spunto e possono essere derivate dall'alba dell'umanità. Il primo impiego dell'aria compressa è stato quello di soffiare su esche per accendere il fuoco. L'aria utilizzata veniva compressa nei polmoni, i quali possono essere considerati un tipo di compressore naturale. La capacità e le prestazioni di questo compressore sono stupefacenti. I polmoni umani sono in grado di trattare 100 l/min o 6 mᶾ di aria all'ora, generando una pressione di 0,02 - 0,08 bar. Nello stato sano, il compressore umano è insuperabile per quanto riguarda la sua affidabilità e le spese per la sua manutenzione sono nulle.

Il perfezionamento del "polmone"

I polmoni si dimostrarono tuttavia insufficienti quando oltre 5000 anni fa l'uomo iniziò a fondere metalli come l'oro, il rame, lo stagno ed il piombo. Quando più tardi si trattò di produrre metalli di alto valore come il ferro partendo dai suoi minerali, il perfezionamento della tecnologia dell'aria compressa diventò indispensabile. Per ottenere temperature maggiori di 1000 °C erano necessari sussidi più efficienti dei polmoni. Dapprima si utilizzò il vento di caduta da colline e dorsali montuose. Più tardi gli orafi egiziani e sumeri impiegarono una canna da soffio. L'aria veniva soffiata direttamente sulla brace e ciò consentiva di aumentare la temperatura in maniera determinante. Ancora oggi gli orafi di tutto il mondo usano un attrezzo simile, che tuttavia è adatto per fondere solo piccole quantità di metallo.

Il primo compressore meccanico, il mantice azionato a mano

Il primo compressore meccanico, il mantice azionato a mano, fu sviluppato circa 2500 anni prima della nascita di Cristo. Lo sviluppo risultò necessario quando la tecnologia delle leghe di rame e stagno per la produzione di bronzo si sviluppò diventando un metodo di produzione stabile. L'invenzione può essere osservata in una pittura murale in una tomba dell'antico Egitto. Ciò costituì la nascita dell'aria compressa nel senso moderno.

Prime applicazioni dell'aria compressa, riconoscimento delle proprietà dell'aria compressa

Organo idraulico

Il primo utilizzo consapevole della forza insita nell'aria ci è stato tramandato dal greco Ctesibio (circa 285 - 222 a.C.). Egli costruì un organo idraulico ed utilizzò l'aria compressa per immagazzinare e per smorzare le pulsazioni.

Catapulta, immagazzinamento di energia

Un'altra caratteristica dell'aria compressa, l'immagazzinamento di energia, fu sfruttata da Ctesibio per la sua catapulta, la quale generava la tensione necessaria per scagliare i proiettili per mezzo dell'aria compressa in un cilindro.

Porte dei templi

Erone vissuto ad Alessandria nel primo secolo a.c. invento un dispositivo in grado di aprire automaticamente le porte di un tempio, finchè il fuoco bruciava sull'altare all'interno dell'edificio. Il segreto consisteva nell'espansione dell'aria calda che spingeva l'acqua da un recipiente all'altro. La possibilità di compiere lavoro modificando lo stato dell'aria fu riconosciuta da Erone in maniera inconsapevole.

Il principio di Pascal

Solo nel 17° secolo un gruppo di eruditi iniziò ad occuparsi delle leggi che regolano il comportamento dell'aria compressa. Nel 1663 Blaise Pascal pubblicò i suoi studi sull'amplificazione della forza attraverso liquidi (idraulica) applicabili anche alla tecnologia dell'aria compressa. Pascal osservò che la forza di un uomo agente su un'apertura grande cento volte la prima produceva una forza di 100 uomini.

Trasporto di corpi attraverso tubi

Rifacendosi ad Erone, il fisico francese Denis Papin descrisse nel 1667 la possibilità di trasportare corpi attraverso tubi sfruttando la piccola differenza di pressione all'interno di un tubo. Egli constatò che su un corpo che si trovava in questo tubo venivano generate delle forze. Con questo fu riconosciuto il vantaggio offerto dalle maggiori velocità di lavoro derivanti dall'aria. Papin fondò così la tecnica del trasporto pneumatico.

Freni pneumatici

Già intorno al 1810 le ferrovie venivano azionate ad aria compressa. Nel 1869 Westinghouse presentò il suo freno pneumatico ad aria compressa. Tre anni più tardi seguì il suo dispositivo di allenamento del freno. In questo sistema, i freni venivano allenati alla sovrappressione, cioè alla caduta della pressione, venne così raggiunto il massimo effetto frenante. Per la prima volta fu sfruttata la possibilità offerta dal comportamento "fail safe", un sistema frenante funzionante su questo principio viene utilizzato anche oggi per gli autocarri.

Posta pneumatica

L'idea delle ferrovie azionate ad aria compressa non fu dimenticata. Nel 1863 Latimer Clark, insieme all'ingegnere Rammel realizzò a Londra una piccola ferrovia pneumatica. I piccoli vagoni viaggiavano chiusi in un tubo ed erano destinati al trasporto di sacchetti postali e pacchetti. Questa ferrovia era molto più versatile delle pesanti ferrovie atmosferiche del 1810 e condusse infine allo sviluppo della posta pneumatica. Successivamente furono costruite reti di posta pneumatica a Berlino, New York e Parigi. La rete parigina raggiunse nel 1934 la sua massima estensione con una lunghezza complessiva di 437 Km. Anche oggi la posta pneumatica continua ad essere utilizzata in grandi aziende industriali.

Utensili pneumatici

Nella costruzione del traforo del Moncenisio dell'anno 1857 si utilizzò la nuova tecnica di martelli perforanti ad aria compressa per la roccia. A partire dal 1861 si impiegarono macchine perforatrici a percussione con azionamento pneumatico per l'avanzamento in galleria, alimentate da compressori situati sui due ingressi. In entrambi i casi l'aria compressa veniva trasportata per lunghi tratti. Quando nel 1871 si completò il traforo, da entrambi i lati erano stati installati oltre 7000 m di tubazioni. Per la prima volta fu dimostrata e resa nota ad un vasto pubblico la trasportabilità di energia ed i suoi vantaggi. Da ciò nacquero utensili pneumatici sempre più efficienti e versatili.

Reti pneumatiche, generazione centralizzata dell'aria compressa e trasmissione segnali

L'esperienza acquisita nell'uso di reti di tubazioni pneumatiche e lo sviluppo di compressori più potenti condussero all'installazione a Parigi di una rete pneumatica nei canali di scarico che nel 1888 fu messa in servizio con una potenza complessiva dei compressori pari a 1500 kW. Nell'anno 1891, la potenza installata era già di 18 000 kW. Il vasto successo della rete pneumatica derivata tra l'altro dall'invenzione di un orologio che veniva fatto avanzare ogni minuto da un impulso trasmesso dalla stazione di compressione. Allora si riconobbe non solo la possibilità di trasportare energia, ma anche del trasporto di segnali su grandi distanze in una rete pneumatica. La rete pneumatica parigina è unica fino ad oggi ed è ancora in funzione.

Elaborazione di segnali, Aria compressa per la trasmissione e l'elaborazione di segnali

Negli anni '50 del 20° secolo si scoprì negli USA l'alta velocità di flusso dell'aria compressa per l'elaborazione e la trasmissione dei segnali. La pneumatica a bassissima pressione, chiamata anche fluidica o pneumatica (logica pneumatica), consente di integrare in spazi ridottissimi funzioni logiche in forma di elementi fluido-meccanici operanti alla pressione di 1,001 - 1,1 bar. L'alta sicurezza di esercizio degli elementi logici fluidici in condizioni ambientali estreme ha permesso il loro impiego nell'astronautica e nella tecnica militare degli USA e dell'ex Unione Sovietica. In particolare la loro immunità alla radiazione elettromagnetica emessa dall'esplosione di bombe termonucleari conferisce alla fluidica vantaggi notevoli in alcuni settori ad alta sensibilità. La fluidica è stata tuttavia sostituita quasi completamente nel corso del tempo dall'elettronica e dalla microelettronica nei settori della trasmissione di segnali ed elaborazione dell'informazione.

A cura di BuyFilterOnline.com