Si può definire macchina, in senso lato, un qualsiasi convertitore di energia cioè, in generale, una scatola chiusa in cui entra energia ed esce energia di tipo diverso da quella entrante. In questa definizione rientra qualsiasi congegno capace di effettuare una conversione energetica, dallo schiaccianoci alla pila a combustibile. Il campo di nostro specifico interesse é quello delle macchine a fluido, ovvero le macchine che necessitano per il loro funzionamento dell’intervento di un fluido per effettuare la conversione di energia a cui sono destinate. Le macchine a fluido, di cui ci occupiamo, convertono una parte del patrimonio energetico del fluido operante in energia meccanica oppure viceversa. Le macchine a fluido si possono suddividere quindi in due tipi fondamentali: MACCHINE MOTRICI convertono l’energia (spesso prevalentemente potenziale) posseduta da un fluido in energia meccanica utile all’esterno MACCHINE OPERATRICI convertono energia meccanica spesa dall’esterno in energia (spesso prevalentemente potenziale) di un fluido. Un’ulteriore classificazione delle macchine può farsi dividendole in: MACCHINE VOLUMETRICHE e TURBOMACCHINE . Le macchine volumetriche sono caratterizzate dal fatto che elaborano volumi finiti di fluido; necessitano di una fase di ammissione e di una di scarico. Le turbomacchine (o macchine dinamiche) elaborano invece una portata continua di fluido (costante nel tempo se il funzionamento è a regime). Sia le macchine volumetriche che le turbomacchine possono essere motrici oppure operatrici. Le macchine volumetriche possono, a loro volta, suddividersi nelle macchine ALTERNATIVE e nelle macchine ROTATIVE. Le macchine volumetriche alternative sono fondate sul cinematismo biella/manovella: un esempio di operatrice è il compressore alternativo; di motrice, un motore a combustione interna a pistoni. Le macchine volumetriche rotative operatrici comprendono una vasta gamma (macchine ad ingranaggi, a lobi, a “palette”, a viti, etc.), mentre un esempio di volumetrica rotativa motrice è il motore Wankel 1 . La turbomacchina è attraversata con continuità dal fluido evolvente e non presenta, quindi, valvole o luci che vengano periodicamente aperte e chiuse. A regime le portate massiche entrante ed uscente sono uguali, possono differire invece tra loro durante i transitori. Le turbomacchine possono suddividersi in ASSIALI e RADIALI, ma possono essere in genere ad architettura mista ( ASSIO-RADIALI ). In una macchina volumetrica la conversione di energia avviene in maniera diretta, cioè essa viene ceduta od assorbita dal fluido durante la fase di espansione o di compressione del fluido stesso. 1 Dr Felix Wankel, (1902-1988), inventore tedesco. Appunti di Macchine 3 Nelle turbomacchine la conversione avviene invece per mezzo di un passaggio intermedio, che comporta sempre una variazione di energia cinetica del fluido. La turbomacchina è formata, in genere, da una serie di “stadi”; il singolo stadio è, ordinariamente, costituito da uno STATORE (parte fissa) e da un ROTORE (parte mobile). Nelle turbomacchine motrici il fluido, nel suo percorso, attraversa prima lo STATORE e poi il ROTORE. Nello statore si opera una conversione di energia potenziale del fluido in energia cinetica dello stesso; nel rotore si opera una conversione di tale energia cinetica in lavoro meccanico utile. Nelle macchine operatrici il fluido attraversa prima il ROTORE e poi lo STATORE. Nel rotore l’energia meccanica (lavoro speso) viene convertita in energia cinetica del fluido; nello statore questa viene convertita in energia potenziale. Ogni conversione energetica avviene attraverso un certo rendimento, di regola inferiore all’unità.
