Compressore centrifugo e Gallio (famiglia): differenze tra le pagine

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{{Casata

[[File:NASA CC3 impeller and wedge diffuser.jpg |thumb|upright=1.4|Un compressore centrifugo è costituito da un corpo esterno che racchiude una [[girante]] con il suo diffusore (in questo caso di tipo cuneiforme)]]

|cognome = [[File:Crown of italian prince (corona normale).svg|50px]] <br/> Gallio

Un '''compressore centrifugo''', o anche '''compressore radiale''', è una [[turbomacchina]] [[macchina operatrice|operatrice]] nella quale una [[girante]] posta in rapida rotazione fornisce [[energia]] ad un [[fluidodinamica#Fluido comprimibile (o compressibile)|fluido comprimibile]] al fine di aumentarne la [[pressione]].

|stemma = Coa fam ITA gallio2.jpg

|blasonatura=Nel 1º d'argento, al leone illeopardito al naturale accostato da due rami fogliati di verde, incurvati e affrontati; nel 2º d'argento a tre bande di rosso ordinate in fascia; il tutto abbassato sotto il capo d'oro caricato di un'aquila di nero coronata d'oro

|motto=

|stato=[[File:Flag of Milan.svg|sinistra|30px]] [[Ducato di Milano]]<br>[[File:Bandera de Nápoles - Trastámara.svg|sinistra|30px]] [[Regno di Napoli]]

|titoli=<br />

* [[Ducato di Alvito|Duchi di Alvito]]

* Marchesi di [[Scaldasole]] (1613)

* Feudatari di [[Gravedona]], [[Dongo]] e [[Sorico]]

* Nobili di [[Como]]

* Principi del Sacro Romano Impero (1679) e della Val Mesolcina (1678)

* Conti di Musocco (1678)

* Baroni di Retegno (1678)

* Signori di Bettola, Casalpustarlengo e Triulza (1678)

* Grandi di Spagna di I classe (1678)

|ramicadetti ={{sp}}

*[[Ducato di Alvito|Gallio di Alvito]] (estinto)

*Gallio-Trivulzio (estinto)

|datafondazione = [[XVI secolo]]

|etnia = [[italiani|italiana]]

}}

I '''Gallio''' (o '''Gallii''' nella forma antica) furono una famiglia della nobiltà comasca e poi [[nobiltà milanese|milanese]]. Ebbero in possedimento anche il [[ducato di Alvito]] in [[Terra di Lavoro]].

== Origini e storia ==

==Storia==

Le origini della famiglia Gallio risalgono al XIV secolo quando un antenato comune dei vari rami, Niccolò, fece fortuna col commercio con la [[Germania]], iniziando parallelamente un'attività di concessione di crediti e prestiti finanziari a titol oneroso che fruttarono in pochi anni molto denaro alla famiglia.<ref>AA.VV. ''Le crisi finanziarie'', Fondazione Istituto Internazionale di Storia Economica "F. Datini" di Prato, Firenze, 2016</ref>

[[Immagine:Centrifugal compressor types.svg|thumb|Diverse configurazioni di un compressore centrifugo]]

Le prime applicazioni che prevedevano l'impiego di ventilatori centrifughi si ebbero nel campo dell'industria mineraria estrattiva per la ventilazione forzata delle miniere a partire dal [[XVI secolo|sedicesimo secolo]]. A tutt'oggi rimane però incerta la paternità dell'invenzione della girante.

Le fortune della famiglia Gallio ebbero però inizio con Marco, che nel 1561 venne eletto cancelliere della comunità di [[Como]] e suo decurione, proseguendo con [[Tolomeo Gallio|Tolomeo]] che venne creato cardinale da papa [[Pio IV]] nel [[1565]], [[Decano del Collegio Cardinalizio|Decano]] e [[Camerlengo|Camerlengo del Collegio Cardinalizio]]. Un altro Marco venne creato cardinale da papa [[Innocenzo XI]] nel 1684.

Alcuni pensano che sia stato [[Leonardo da Vinci]] a suggerire per primo l'uso della forza centrifuga per sollevare liquidi<ref name=hist1>{{Cita web|url=http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/february99/features/crystal/crystal.html|titolo=From the Crystal Palace to the pump room|autore=Abraham Engeda|lingua=en|accesso=16 dicembre 2011|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090115221252/http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/february99/features/crystal/crystal.html|dataarchivio=15 gennaio 2009}}</ref>, altre fonti riportano che fu Johann Jordan, nel 1680, a costruire una primitiva pompa centrifuga, seguito nel 1703 da [[Denis Papin]] che la utilizzò per chiarire la formazione di un vortice forzato in un contenitore circolare o spirale mediante l'uso di palette.<ref name=hist1/><ref name = brix>{{Cita libro|autore=F. A. Brix|titolo=Centrifugal Pumps|anno=1915|editore=McGraw-Hill Book Company, Inc|lingua=inglese}}</ref><ref name = gracey>{{Cita libro|autore=Michael T. Gracey|titolo=High-Pressure Pumps|anno=2006|editore=Elsevier Inc|lingua=inglese|isbn=0-7506-7900-X}}</ref> In seguito altri scienziati come Kernelien Le Demour, nel 1732, e [[Daniel Gabriel Fahrenheit]] descriveranno giranti centrifughe, ma non risultano applicazioni pratiche dei loro studi.<ref name=hist1/>

La famiglia, nel secolo successivo, riuscì a ricoprire posizioni di gran rilievo grazie ad una sapiente opera di intrecci e legami mdi natura matrimoniale con le principali famiglie della nobiltà milanese dell'epoca, tra cui i [[Trivulzio (famiglia)|Trivulzio]] ed i [[Borromeo]], ma giungendo anche a legarsi coi [[Farnese]], coi [[Gonzaga]] e coi [[Grimaldi]] di Monaco. A partire dalla fine del Seicento, la famiglia ad ogni modo si divise in due rami collaterali che perseguirono fortuna in diversi ambiti: il ramo di Milano rimase nella capitale del [[ducato di Milano|ducato]] fino alla seconda metà del XVIII secolo, acquisendo nella seconda metà del Seicento i titoli ed i possedimenti della famiglia [[Trivulzio (famiglia)|Trivulzio]] per eredità, estinguendosi con [[Antonio Tolomeo Gallio Trivulzio]], fondatore del [[Pio Albergo Trivulzio]] e filantropo. L'altro ramo ottenne il ducato di [[Alvito]], nel [[Regno di Napoli]], all'estinzione del quale il titolo di duca passò alla famiglia dei Carafa di Colubrano.

Tra il 1752 ed il 1754, [[Eulero]] discusse nell'ambito delle sue ricerche nel campo dell'idrodinamica, la sua teoria sui vortici. Solo nel 1818, però, viene costruita da un anonimo la prima pompa centrifuga moderna, nota come la ''Pompa di Boston'' (o del Massachusetts), suo luogo di origine.<ref name=brix/>

Nel nativo territorio comasco, precisamente a [[Gravedona]], ebbe il possesso di [[Palazzo Gallio (Gravedona)|Palazzo Gallio]]. A [[Como]], il cardinale Tolomeo fece erigere il [[Pontificio Collegio Gallio]] che ancora oggi porta il cognome della sua casata ed opera come ente scolastico parificato.

Il primo brevetto per una [[turbina a gas]] fu rilasciato nel 1791 all'inglese [[John Barber (ingegnere)|John Barber]], ma la tecnologia dell'epoca non era ancora pronta. La scarsa efficienza dei compressori, unita a materiali che non erano in grado di resistere alle alte temperature necessarie impedirono, fino ai primi anni del [[XX secolo|Novecento]], di costruire delle turbine in grado di muovere il compressore e fornire allo stesso tempo lavoro utile. I primi a riuscire nell'impresa furono i fratelli Armengaud in Francia, che sulla base di un brevetto di Charles Lemale costruirono una turbina tra il 1905 ed il 1906. Questa turbina di tipo misto vapore-aria era dotata di un compressore centrifugo multistadio che forniva un rapporto di compressione totale di 3:1 e benché funzionasse aveva un rendimento di solo il 3%.<ref>{{Cita web|url=http://www.turbomachine.com/history/|titolo=Gas Turbine History|accesso=16 dicembre 2011|lingua=en}}</ref>

==Albero genealogico della famiglia Gallio==

In campo aeronautico bisognerà attendere gli [[anni 1930|anni trenta]] perché la tecnologia permettesse l'uso della turbina a gas per la propulsione aerea con i primi modelli di turbogetto con compressore centrifugo studiati da [[Frank Whittle]] in [[Regno Unito|Gran Bretagna]] e [[Hans von Ohain]] in [[Germania]].

Sono riportati i membri titolati della famiglia<ref>V. Spreti, ''Enciclopedia Storico-nobiliare italiana'', Milano 1928-1930, rist. Bologna, 1969; Consulta araldica del Regno d'Italia, Libro d'Oro della nobiltà italiana-Serie aggiornata, annate varie</ref>.

{{Discendenza

==Descrizione del funzionamento==

| 1|-1|Melchiorre|

[[File:Diagramma compressore centrifugo.svg|thumb|upright=1.4|Andamento qualitativo della pressione e della velocità nelle varie sezioni di un compressore centrifugo.]]

| 2| 1|Ottavio<br>nobile di Como|*c.[[1490]]<small><br/>Elisabetta Vailati</small>

Il compressore centrifugo è costituito da un disco palettato (girante o ''impeller'') messo in rotazione ad alta velocità. A causa della forza centrifuga impressa dal disco palettato, l'aria viene aspirata dal centro della girante ed accelerata radialmente con un certo incremento di pressione statica. L'aria, una volta lasciata la girante, viene convogliata in un diffusore costituito da canali divergenti (parte statorica della turbomacchina) che converte l'energia cinetica in energia di pressione.<ref name = Giacosa749-750>{{Cita|Giacosa|pp. 749-750}}.</ref>

| 3| 2|Girolamo<br>nobile di Como|*c.[[1520]]<small><br/>?</small>

| 4| 2|Marco<br>nobile di Como|*[[1525]] †[[1575]]<small><br/>Elisabetta Valle</small>

| 5| 2|[[File:Cardinal-hat.svg|25px]]<br />[[Tolomeo Gallio|Tolomeo]]<br>I duca di Alvito|*[[1527]] †[[1607]]<small><br/>cardinale</small>

| 6| 4|Tolomea|*[[1565]] †[[1594]]<small><br/>Urbano Malvicini Fontana</small>

| 7| 4|'''DUCHI DI ALVITO'''<br><br>Tolomeo I<br>II duca di Alvito|*[[1568]] †[[1623]]<small><br/>1.Barbara Borromeo<br>2.Partenia Bonelli</small>

| 8| 7|2.Francesco I<br>III duca di Alvito|*c.[[1590]] †[[1660]]<small><br/>Giustina Borromeo</small>

| 9| 7|2.Ortensia|*[[1594]] †[[1639]]<small><br/>Francesco Girolamo Cicogna Mozzoni, conte di Terdobbiate</small>

|10| 8|Partenia|*[[1616]] †[[1698]]<small><br/>1.Consalvo Geronimo Rodriguez de Salamanca<br>2.Francesco Arese, conte<br>3.Girolamo Francesco Ignazio Serbelloni</small>

|11| 8|Tolomeo II<br>IV duca di Alvito|*[[1618]] †[[1687]]<small><br/>Ottavia Trivulzio</small>

|12| 8|[[File:Cardinal-hat.svg|25px]]<br />Marco|*[[1619]] †[[1683]]<small><br/>cardinale</small>

|13| 8|Ersilia|*[[1620]] †[[1695]]<small><br/>1.Giambattista Omodei, nobile dei marchesi di Piovera<br>2.Pier Luchino dal Verme, conte di Sanguinetto</small>

|14| 8|Chiara|*[[1623]] †?<small><br/>Girolamo Caimi</small>

|15|11|Giustina|*[[1644]] †[[1679]]<small><br/>[[Gregorio Boncompagni, V duca di Sora]]</small>

|16|11|Francesco II<br>V duca di Alvito|*[[1646]] †[[1702]]<small><br/>Maria Alfonsa Diaz Pimienta</small>

|17|11|'''GALLIO TRIVULZIO'''<br><br>[[Antonio Teodoro Gaetano Gallio Trivulzio|Gaetano]] (Antonio Teodoro Gaetano), IV principe della Val Mesolcina|*[[1658]] †[[1705]]<small><br/>Lucrezia Borromeo</small>

|18|16|[[Tolomeo III Saverio Gallio|Tolomeo III Saverio]]<br>VI duca di Alvito|*[[1685]] †[[1711]]<small><br/>Beatrice di Tocco</small>

|19|16|Nicola|*[[1686]] †[[1744]]

|20|16|Maria Ottavia|*[[1687]]<small><br/>monaca agostiniana del Monastero di San Giuseppe dei Ruffi di Napoli</small>

|21|16|Carlo|*[[1689]] †[[1744]]<small><br/>chierico regolare teatino</small>

|22|16|Partenia|*[[1690]] †?<small><br/>monaca agostiniana del Monastero di San Giuseppe dei Ruffi di Napoli</small>

|23|16|Domenico|*[[1692]] †[[1751]]

|24|16|Giuseppe|*[[1693]] †[[1719]]<small><br/>monaco benedettino a Monte Cassino</small>

|25|16|Antonio|*[[1695]] †[[1720]]<small><br/>poeta arcade Agillo Cinosario</small>

|26|16|Vincenza|*[[1697]] †?<small><br/>monaca agostiniana del Monastero di San Giuseppe dei Ruffi di Napoli</small>

|27|18|Francesco III Ignazio<br>VII duca di Alvito|*[[1710]] †[[1749]]<small><br/>Maria Caterina Rospigliosi</small>

|28|27|Alfonsina|*[[1734]] †[[1779]]<small><br/>Michele Carafa, principe di Colubrano</small>

|29|27|Marianna|*[[1739]] †[[1780]]<small><br/>Carlo Pignatelli, duca di Montecalvo</small>

|30|27|Carlo Tolomeo<br>VIII duca di Alvito|*[[1741]] †[[1800]]<small><br/>Elisabetta Capece Minutolo</small>

|31|17|Giustina|*[[1690]] †?

|32|17|[[Antonio Tolomeo Gallio Trivulzio|Antonio Tolomeo]], V principe della Val Mesolcina|*[[1692]] †[[1767]]<small><br/>Maria Archinto</small>

|33|17|Olimpia|*[[1693]] †[[1715]]<small><br/>Pietro Maria VI Rossi di San Secondo, marchese di San Secondo</small>

|34|32|Lucrezia|*[[1723]] †[[1727]]

|35| 3|Marco|†[[1632]]<small><br/>abate commendatario di Sant'Abbondio</small>

|36| 3|Onorio|<small><br/>capitano delle tre pievi superiori del lago di Como</small>

|37|36|Carlo, I marchese del Sacro Romano Impero|

|38|37|Giacomo, II marchese del Sacro Romano Impero|†[[1686]]<br><br>'''''Estinzione del ramo'''''

}}

==Duchi di Alvito (1606-1800)==

Generalmente i compressori centrifughi sono progettati in modo tale che l'aumento di pressione avvenga per metà nella girante e per metà nel diffusore, cioè con un [[Turbomacchina#Grado di reazione|grado di reazione]] pari ad 1/2. Maggiore è la velocità di rotazione della girante e maggiore sarà la portata e l'aumento di pressione. Il limite superiore alla velocità di rotazione è però dettato da considerazioni costruttive legate agli sforzi meccanici che agiscono sul disco e alla velocità dell'aria in uscita dalla girante che deve essere minore di [[Numero di Mach|Mach]] 1 per evitare gli [[Muro del suono|effetti di compressibilità]] e di [[limite di pompaggio|pompaggio]] che porterebbero ad un crollo dell'efficienza del compressore.<ref name=Giacosa749-750/><ref name = Gamma1>{{Cita web|url=http://dma.ing.uniroma1.it/users/lsa_ma/MATERIALE/CAP5-Il%20Compressore%20Centrifugo.pdf|titolo=Motori per Aeromobili - Il compressore centrifugo|autore=Fausto Gamma|sito=Corso di Motori per Aeromobili - La Sapienza Università degli Studi di Roma}}</ref><ref name = RR19-21>{{Cita|Rolls-Royce|pp. 19-21}}.</ref>

{{vedi anche|Ducato di Alvito}}

*[[Tolomeo Gallio|Tolomeo]] (1527-1607), cardinale, I duca di Alvito

*Tolomeo I (1568-1623), II duca di Alvito, nipote del precedente

*Francesco I (1590-1660), III duca di Alvito

*Tolomeo II (1618-1687), IV duca di Alvito

*Francesco II (1646-1702), V duca di Alvito

*[[Tolomeo III Saverio]] (1685-1711), VI duca di Alvito

*Francesco III (1710-1749), VII duca di Alvito

*Carlo Tolomeo (1741-1800), VIII duca di Alvito

:''Estinzione della casata''

==Principi del Sacro Romano Impero (1679-1767)==

==Componenti principali==

*[[Antonio Teodoro Gaetano Gallio Trivulzio|Antonio Teodoro Gaetano]] (1658-1705), I principe

Il compressore centrifugo si costituisce di una parte rotorica (girante) ed una statorica (diffusore) racchiuse da un corpo (o carcassa) che funge da [[presa d'aria]] (in ingresso) e da [[collettore]] in uscita. In alcuni motori aeronautici, più compressori centrifughi possono essere montati in serie (uno a valle dell'altro) per aumentare il [[rapporto di compressione]] totale.

*[[Antonio Tolomeo Gallio Trivulzio|Antonio Tolomeo]] (1692-1767), II principe

:''Estinzione della casata''

===Girante===

[[Immagine:Centrifugal_2.png |thumb|Schema in vista frontale di una girante di un compressore centrifugo, con evidenziato il relativo [[triangolo delle velocità]].]]

[[Immagine:Compressor wheel Napier NA357.JPG|thumb|Girante del tipo aperto di un compressore centrifugo.]]

[[Immagine:Bristol Centaurus centrifugal supercharger.jpg|thumb|left|Girante del tipo chiuso di un compressore centrifugo.]]

La girante, costituita da un disco rotorico, può essere aperta o chiusa (c'è un secondo disco ricavato sulla girante che copre le palette e sigilla i canali), inoltre la palettata può essere su una sola o su entrambe le facce del disco. Quest'ultimo caso, girante a doppio ingresso, fu largamente utilizzata nei primi motori turbogetto dotati di compressore centrifugo (come il [[Rolls-Royce Nene|Nene]]) per aumentarne la portata con un ingombro assiale leggermente superiore.

I primi compressori centrifughi avevano le palettature radiali dritte in modo da resistere meglio agli sforzi meccanici dovuti alla forza centrifuga. Con l'affinamento delle tecniche metallurgiche e l'introduzione di nuovi materiali le palette seguono profili curvi che migliorano il rendimento. Nel caso ideale, a parità di velocità periferica della girante ('''V_p''' nell'immagine a fianco), un profilo di uscita curvato in senso contrario a quello di rotazione, comporta minori velocità assolute ('''V_t''') e minori perdite nel diffusore, viceversa un profilo con il bordo di attacco curvato nel senso di rotazione favorisce l'ingresso dell'aria.<ref name=Gamma1/> Per questo motivo, palettature con angolo di uscita minore di 90° (quindi curvate in avanti, in maniera concorde al verso di rotazione), vengono spesso usate nel caso di ventilatori dove la componente cinetica ha un ruolo rilevante rispetto alla variazione del livello di pressione tra ingresso e uscita della girante.

Nel caso ideale l'aria lascia la girante con la sola velocità relativa ('''V_r''') a cui, come detto si somma la velocità periferica. Nel caso reale, però, all'interno di ogni canale compreso tra due palette si stabilisce un gradiente di pressione trasversale (in analogia a quanto succede in un profilo alare) che genera una componente di velocità relativa tale da far ''scivolare'' <ref>in inglese tale fenomeno è definito ''slip''.</ref> l'aria all'indietro di un certo angolo. Questo comporta che, nel caso reale, la componente della velocità dell'aria in uscita tangenziale alla girante, sarà inferiore alla velocità periferica della girante, riducendo lo scambio energetico teorico (per unità di massa) a disposizione che varrà (per un compressore centrifugo con ingresso assiale ed uscita radiale):

<math>\Delta h_0 = V_p V_{t_p} = \sigma V_p^2 </math>

dove con <math>V_{t_p}</math> si indica la componente tangenziale al disco della velocità di uscita, con <math>V_p</math> la velocità periferica della girante e con <math>\sigma</math> (anche chiamato ''slip factor'') il rapporto tra le due velocità (con un valore tipico di circa 0,9).<ref name=Gamma1/>

In più, a causa delle perdite di attrito dovute al passaggio dell'aria tra i vari componenti del compressore, dovrà essere fornito un lavoro maggiore di quello ideale, ed introducendo un ''power input factor'' <math>\psi</math> (con valori tipici compresi tra 1,035 e 1,04) lo scambio energetico nel compressore varrà:

<math>\Delta h_0 = \psi \sigma V_p^2 </math>

Il rapporto di compressione può essere espresso considerando la trasformazione come [[trasformazione adiabatica|adiabatica]], dal momento che la rapidità del passaggio dell'aria nel compressore rende trascurabili gli scambi termici con l'esterno. Introducendo il ''rendimento adiabatico'' (η_c)<ref>il rendimento adiabatico è il rapporto tra il lavoro di un ciclo ideale e quello effettivamente assorbito dal compressore, con valori tipici compresi tra 0,8 e 0,85.</ref> il rapporto di compressione può essere espresso come:

<math>\left( \frac{P_{02}}{P_{01}} \right) = \left( 1 + \frac{\eta_c \psi \sigma V_p^2 }{C_p T_{01}} \right)^{\left( \frac{\gamma}{\gamma - 1} \right)}</math>

dove con <math>P_{01}</math> e <math>P_{02}</math> sono indicate le [[Pressione totale|pressioni totali]] all'ingresso ed all'uscita del compressore, con <math>C_p</math> il [[calore specifico|calore specifico a pressione costante]], con <math>\gamma</math> il rapporto dei calori specifici a pressione e volume costanti e con <math>T_{01}</math> la [[temperatura di ristagno]] in ingresso.

Maggiore è la velocità di rotazione della girante e più alto sarà il rapporto di compressione ottenibile. D'altro canto velocità periferiche elevate comportano conseguenti sforzi meccanici deleteri per il profili curvilinei ed i dischi rotorici. Per giranti in lega leggera la velocità periferica è in genere limitata a circa 460&nbsp;m/s, che consente di ottenere (con un solo stadio) rapporti di compressione di circa 4:1. Utilizzando materiali più resistenti quali le leghe di [[titanio]] si possono ottenere rapporti di compressione superiori a 8:1.

===Diffusore===

L'aria in uscita da una girante possiede un'elevata energia cinetica che deve essere opportunamente convertita in un aumento di pressione statica. La diffusione in un flusso subsonico può essere ottenuta realizzando un condotto divergente. Dal momento, però, che il flusso incontra lungo il condotto un gradiente di pressione contrario, l'angolo di divergenza delle pareti non dovrà essere troppo elevato in modo da evitare il distacco della vena in prossimità delle pareti con formazione di vortici e conseguente perdita di pressione statica ed aumento di temperatura. Se, invece, l'angolo fosse troppo piccolo si avrebbe un aumento della lunghezza del condotto con aumento di peso e perdita di pressione totale.<ref name=Gamma1/>

Generalmente la divergenza che permette di avere condotti contenuti e minori perdite si attesta intorno ai 7°, valore che può raddoppiare nel caso di diffusori con un basso rapporto lunghezza/larghezza (o raggio) senza che si verifichino consistenti perdite di pressione di ristagno.<ref>[http://dma.ing.uniroma1.it/users/lsa_ma/MATERIALE/CAP5-Il%20Compressore%20Centrifugo.pdf Motori per aeromobili Cap. 5 Compressore centrifugo].</ref>

===Collettore===

All'uscita del diffusore il flusso può essere raccolto da un unico collettore (se l'aria deve essere inviata ad un'unica utilizzazione) oppure da una serie di collettori se sono necessarie alimentazioni separate, come, ad esempio, le camere di combustione di tipo tubolare in un turbogetto.

==Effetti di comprimibilità==

Quando la velocità relativa tra un fluido comprimibile ed un corpo solido raggiunge velocità prossime a quella del suono ([[numero di Mach|Mach]]=1), si innescano fenomeni di distacco di vena con formazione di vortici e onde d'urto che dissipano energia comportando notevoli perdite di pressione totale. Dal momento che il processo di diffusione è già critico a bassa velocità, appare chiaro che raggiungere velocità soniche in ingresso ad un diffusore può dar luogo a grosse perdite. Nei compressori di tipo aeronautico, per questioni di ingombro e peso si cerca di ottenere le massime portate con giranti di piccole dimensioni, raggiungendo velocità di rotazione assai elevate, ma generalmente dimensionate in modo da non superare Mach 0,8.

In un compressore di tipo aeronautico, poi, non è trascurabile la velocità di ingresso nella girante dal momento che la velocità relativa in ingresso alle estremità delle palette può anche raggiungere Mach 1. Questo può essere in parte attenuato installando nella [[presa d'aria]] delle palettature fisse che inducono una rotazione del flusso in ingresso alla girante riducendo la velocità relativa sulle palette della girante. D'altra parte questa soluzione riduce lo scambio energetico teorico del compressore di una quantità pari al prodotto tra la componente assiale (<math>V_i</math>) e la componente tangenziale (<math>V_{t_i}</math>) della velocità in ingresso

<math>\Delta h_0 = V_p V_{t_p} - V_i V_{t_i}</math>

== Fenomeni di instabilità ==

All'interno di un compressore si possono creare fenomeni di instabilità che condizionano il rendimento della macchina. Si identificano in particolare instabilità a ''livello globale ''che coinvolgono l'intero sistema macchina-circuito esterno e instabilità a ''livello locale ''che interessano solamente il funzionamento della macchina. Generalmente fenomeni di instabilità di tipo globale si verificano in particolari condizioni di funzionamento alle quali piccole perturbazioni vengono amplificate dal sistema anziché essere smorzate.

Il ciclo di pompaggio è un fenomeno di instabilità globale (generato al raggiungimento del [[limite di pompaggio]]) che coinvolge sia compressori centrifughi sia compressori assiali. Le oscillazioni (che in genere hanno frequenza di pochi [[hertz]]), causate dalla repentina variazione di portata richiesta dall'utilizzatore, producono variazioni di pressione nel ramo di mandata del circuito con conseguente riflusso verso il compressore.

Lo [[Stallo aerodinamico|stallo rotante]] è un fenomeno di instabilità locale creato per distacco della vena fluida dalla superficie delle palette che si verifica soprattutto al diminuire della portata e costante regime di rotazione della macchina. Questo tipo di instabilità comporta variazioni di portata ridotte a differenza del pompaggio ma causa sollecitazioni periodiche sulle palette che possono generare rotture per fatica. Occorre sottolineare che questo tipo di fenomeno è maggiormente presente nelle compressori assiali, in quanto i compressori centrifughi hanno un campo centrifugo radiale che impedisce o rende più difficile il distacco della vena fluida dalla paletta.

==Applicazioni==

[[Immagine:Rolls Royce Goblin II numbered cutaway.jpg|thumb|Spaccato di un compressore centrifugo di un [[motore]] [[turbogetto]] ([[de Havilland Goblin]]):

#Compressore per il condizionamento dell'aria in [[abitacolo (aeronautica)|cabina]]

#Compressore per il sistema pneumatico (carrelli ed organi ausiliari)

#[[Presa d'aria|Prese d'aria]] (fornita dalle prese d'aria alla radice alare)

#Aggancio del motorino d'avviamento (non montato)

#Tubicini di alimentazione degli iniettori all'interno della camera di combustione

#16 [[camera di combustione|camere di combustione tubolari]] disposte attorno al motore

#Albero principale, connette compressore e turbina

#Cono posteriore (carenatura della turbina) dello scarico

#[[Ugello di scarico]]

#Manicotto attorno allo scarico che fornisce aria calda per il riscaldamento dell'abitacolo

#Palettatura statorica della turbina

#Compressore centrifugo

]]

Questi compressori sono principalmente utilizzati in piccoli [[motore aeronautico|motori aeronautici]], nell'[[industria automobilistica]] e nell'industria motociclistica (Kawasaki H2) come parte del sistema di sovralimentazione.

Sono molto usati nelle applicazioni di processo e per applicazioni in cui si voglia evitare ogni contaminazione del gas pompato con fluidi o solidi - non richiede infatti lubrificazione lato gas, in quanto gli alberi sono a sbalzo, come del resto nelle pompe centrifughe - consentono buoni rapporti di compressione per stadio (fino a 10:1 per i compressori radiali) e solitamente non minori di 1,5.

I ''compressori centrifughi'' vengono impiegati:

*per piccoli [[motore a reazione|motori a getto]], dove l'ingombro trasversale incide meno rispetto ai motori più grandi;

*in piccole [[turbina a gas|turbine a gas]] come ''[[Auxiliary power unit|unità ausiliarie di potenza]]'';

*nei [[turbocompressore|turbocompressori]] dei [[motore a combustione interna|motori a combustione interna]];

*negli [[evaporatore|evaporatori]] a termocompressione per l'innalzamento della pressione del vapore a valori adatti alla condensazione;

*per la movimentazione del [[gas naturale]] dal sito di produzione al consumatore e all'interno degli impianti di produzione;

*nelle [[raffineria (petrolio)|raffinerie di petrolio]], negli [[industria petrolchimica|impianti petrolchimici]] e negli [[impianto chimico|impianti chimici]];

*negli impianti di [[frazionamento dell'aria]];

*all'interno di [[ciclo frigorifero|cicli frigoriferi]];

*per la fornitura di [[aria compressa]] alla [[strumentazione di controllo|strumentazione di processo]];

*nei [[Pressurizzazione (aeronautica)|sistemi di pressurizzazione]] e condizionamento degli aerei;

*come ventola di raffreddamento nei motori con [[raffreddamento ad aria]] forzata.

*come estrattori di gas incondensabile dai condensatori nelle centrali elettriche geotermiche: il compressore estrae i gas incondensabili e l'aria di trafilamento dal condensatore per mantenere un opportuno grado di vuoto.

==Vantaggi==

[[Immagine:Cent comp map.PNG|thumb|Grafico del rendimento di un compressore centrifugo, in funzione della compressione e del regime e flusso]]

I vantaggi di un compressore centrifugo sono:

*compattezza assiale;

*attriti meccanici ridotti grazie alla compattezza assiale (che si traduce in una buona [[efficienza meccanica]] <math> \eta _m</math>);

*basso costo di realizzazione;

*portate elevate (se confrontate con quelle dei [[compressore alternativo|compressori alternativi]]);

*elevato rapporto di compressione per stadio in confronto ad un [[compressore assiale]].

==Svantaggi==

I punti deboli di un compressore centrifugo invece sono:

*basso rapporto di compressione totale (rispetto ad un [[compressore alternativo]])

*esistenza di una ''velocità minima operativa''; i compressori centrifughi presentano un [[limite inferiore]] nella velocità operativa, al di sotto del quale il funzionamento della macchina non avviene o non è garantito;

*esistenza di una ''velocità massima operativa'' oltre la quale le vibrazioni ricevute dal rotore non sono ammissibili dal punto di vista meccanico (si parla quindi di «giranti non equilibrate»);<ref>Più precisamente, il limite della velocità massima è imposto dal fatto che se all'uscita delle palette viene raggiunta la velocità sonica, ci troviamo di fronte al [[muro del suono]] (o [[cono di Mach]]), ovvero un'[[onda di pressione]] che fa sì che il flusso di fluido risulti più o meno intermittente. Si dice che il compressore ha raggiunto il ''limite di pompaggio'' (o ''surge limit'' o ''surge flow'' in inglese). La disequilibratura apparente della girante deriva appunto dal fatto che la pressione sulla paletta non è uniforme. Quasi tutti i compressori centrifughi (e molti assiali), sono quindi dotati di un sistema ''anti-surge'', costituito nei casi più semplici da un ''bypass'' tra mandata e aspirazione, o nei casi più complessi da un controllo sulla velocità (soluzione poco utilizzata, a causa degli elevati costi associati).</ref>

*possibile insorgenza del fenomeno dello [[Stallo aerodinamico|stallo]] (fenomeno assente nei [[compressore alternativo]]).

==Note==

{{reflist}}

<references/>

==Bibliografia==

*L. Tettoni e S. Saladini, ''Teatro araldico'', Lodi, 1844

*{{Cita libro|autore=B. Lakshminarayana |titolo=Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery|editore=Wiley-Interscience|isbn=0-471-85546-4}}

*{{Cita libro|autore=D. G. Wilson|autore2=T. Korakianitis |titolo=The Design of High-Efficiency Turbomachinery and Gas Turbines|edizione=2|editore=Prentice Hall|anno=1998|isbn=0-13-312000-7}}

*{{Cita libro|autore=N.A. Cumpsty|titolo=Compressor Aerodynamics|editore=Krieger Publishing|anno=2004|isbn=1-57524-247-8}}

*{{Cita libro|autore=A. Whitfield|autore2=N. C. Baines|titolo=Design of Radial Turbomachines|editore=Longman Scientific & Technical|anno=1990|isbn=0-470-21667-0}}

*{{Cita libro|autore=H. I. H. Saravanamuttoo|autore2=G. F. C. Rogers|autore3=H. Cohen|titolo=Gas Turbine Theory |edizione=5

|editore=Prentice Hall|anno=2001|isbn=0-13-015847-X}}

*{{Cita libro|autore=David Japikse|autore2=N. C. Baines|titolo=Introduction to Turbomachinery|editore=Oxford University Press|anno=1994|isbn=0-933283-06-7}}

*{{Cita libro|autore=David Japikse|titolo=Centrifugal Compressor Design and Performance|editore=Concepts ETI|anno=1996|isbn=0-933283-03-2}}

*{{Cita libro|autore=David Japikse|autore2=N. C. Baines|titolo=Diffuser Design Technology|editore=Concepts ETI|anno=1998|isbn=0-933283-08-3}}

*{{Cita libro|autore=Arthur J. Wennerstrom|titolo=Design of Highly Loaded Axial-Flow Fans and Compressors|editore=Concepts ETI |anno=2000|isbn=0-933283-11-3}}

*{{Cita libro|autore=D. Japiske|autore2=W. D. Marschner|autore3=R. B. Furst|titolo=Centrifugal Pump Design and Performance|editore=Concepts ETI|anno=1997|isbn=0-933283-09-1}}

*{{Cita libro|autore=D. Japiske|titolo=Advanced Experimental Techniques in Turbomachinery|edizione=1|editore=Concepts ETI |anno=1986 |isbn=0-933283-01-6}}

*{{Cita libro|autore=Dennis G. Shepard|titolo=Principles of Turbomachinery|editore=Mcmillan|anno=1956|lccn=56002849}}

* {{Cita libro|autore=Nicholas C. Baines|titolo=Fundamentals of Turbocharging|editore=Concepts ETI|anno=2005|isbn=0-933283-14-8}}

* {{Cita libro|autore=Ronald C. Pampreen|titolo=Compressor Surge and Stall|editore=Concepts ETI|anno=1993|isbn=0-933283-05-9}}

* {{Cita libro|autore=Ronald H. Aungier|titolo=Centrifugal Compressors A Strategy for Aerodynamic design and Analysis|editore=[[ASME]] Press|anno=2000|isbn=0-7918-0093-8}}

* {{Cita libro|autore=Dixon S.L.|titolo=Fluid Mechanics, Thermodynamics of Turbomachinery|edizione=Third Edition|editore=Pergamon Press|anno=1978|isbn=0-08-022722-8}}

* {{Cita libro|url=http://books.google.it/books?id=KBwIhGkcT9YC&pg=PA749&dq=#v=onepage&q=&f=false|titolo=Motori endotermici|autore=Dante Giacosa|editore=Hoepli|isbn=88-203-2633-7|cid=Giacosa}}

* {{Cita libro|autore=The Technical Publications Department Rolls-Royce plc|titolo=The Jet Engine|edizione=Fifth Edition|editore=Renault Printing Co Ltd|anno=1996|isbn=0-902121-23-5|cid=Rolls-Royce|lingua=inglese}}

*{{Cita libro|autore=Elia Alessandro |titolo= Fluidodinamica nelle Turbine a Vapore delle navi |editore=Hoepli|anno=1998|isbn=0-470-21667-0}}

==Voci correlate==

*[[Turbogetto]]

*[[Sovralimentazione]]

*[[Impianto d'alimentazione]]

*[[Turbocompressore]]

*[[Turbomacchina]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto|commons=Category:Centrifugal compressors}}

==Collegamenti esterni==

* {{Collegamenti esterni}}

*{{cita web|http://www.automoto.it/news/motori-sovralimentati-vi-parte-i-centrifughi-a-comando-meccanico.html|Motori sovralimentati (VI parte). I centrifughi a comando meccanico}}

*{{cita web|http://icaro.de.unifi.it/TCR/sites/default/files/Didattica/Fluido_Delle_Macchine/Turbomacchine_Radiali_COMPRESSORI_TURBINE.pdf|Turbomacchine Radiali, compressori centrifughi, Turbine Centripete}}

* {{cita web|http://www.cheresources.com/compressor_surging_under_control.shtml|Compressor Surging Under Control}}

* {{cita web|http://web.mit.edu/aeroastro/www/labs/GTL/gtl_about.html|MIT Gas Turbine Laboratory}}

* {{cita web|http://www.aardvark.co.nz/pjet/chrysler.shtml|Storia delle auto a turbina Chrysler}}

* {{cita web|url=http://it.youtube.com/watch?v=lExqLYXs5IU|titolo=Animazione che mostra l'esploso del turbocompressore KKK27 ed il suo funzionamento}}

{{Motori aeronautici}}

{{Portale|AviazioneLombardia|IngegneriaStoria di famiglia}}

[[Categoria:CompressoriFamiglie milanesi]]

[[Categoria:PartiStoria di motoreMilano]]