Girante

La girante è un organo rotante presente nelle macchine rotanti a fluido. Nelle macchine motrici, la girante è la parte che viene mossa dal fluido, dal quale riceve energia ed il complesso girante e guscio si definisce turbina, che abbinata ad una macchina si definisce turbomacchina. Nelle macchine operatrici, è la girante, invece, che col suo moto trasmette al fluido l'energia (che può essere sia cinetica, sia di pressione, sia entrambe).

Funzione

Tramite la girante avviene lo scambio di energia meccanica fra il fluido e la macchina. In una macchina operatrice tale energia sarà riconducibile a quella spesa dal motore per azionare la macchina, in quelle motrici all'energia meccanica prelevabile dall'albero di uscita. Questo bilancio non sarà in definitiva perfetto per via di forme di dissipazione che si manifestano come calore disperso e non recuperabile nell'ambiente.

Nelle parti statiche della macchina (dette statoriche), si ha solo trasformazione da energia cinetica in pressione o viceversa.

Tipo di girante

Data la ampia gamma di macchine realizzate, le giranti possono avere geometrie molto diverse:

Grafici descrittivi delle prestazioni delle giranti del tipo a pale indietro, radiali e a pale in avanti:

% CtM: % della pressione totale massima
% MC: % della portata massima
H: Andamento della potenza assorbita
SE: Efficienza statica
TE: Efficienza totale
SP: Pressione statica
TP: Pressione totale

Assiali
Radiali
- Palette dritte o radiali, solitamente le pale sono fissate anche alle estremità da un anello piuttosto che lasciate libere. Un fan a pale radiali fissate garantiscono una maggiore efficienza, evitando la flessione delle pale sotto l'azione delle forze aerodinamiche e permettendo quindi alla ventola di ruotare a velocità maggiori, garantendo pressioni maggiori.
  Questo tipo di pale inoltre sono auto-pulenti e rimangono solitamente pulite, la loro efficienza supera di poco il 70%
- Curve all'indietro, questo tipo di ventola è utilizzato per portate medio-alte, e ha una curva caratteristica molto ripida, il che implica che eventuali grandi variazioni o errori nella pressione del sistema non inducono a grandi effetti sulla portata stessa. Un altro vantaggio è la caratteristica del motore di non poter andare in sovraccarico, l'efficienza massima di questo tip o di fan è molto elevata, raggiungendo anche il 90% in situazioni particolari.
  I fan a pale curvate all'indietro sono i ventilatori centrifughi con velocità operativa maggiore, ma ciò comporta una costruzione maggiormente solida e precisa della macchina, con conseguente aumento di peso e ingombro rispetto alla controparte a pale curvate in avanti, vengono utilizzate principalmente per applicazioni industriali anche grandi.
- Curve in avanti, la portata può essere di 2,5 volte rispetto ai modelli a pale curve all'indietro, ma aumenta anche le perdite dovute alla conversione dell'energia cinetica nella voluta e per tale motivo pur con un'efficienza teorica massima del 92%, l'efficienza totale del fan raggiunge un massimo del 75% per questo motivo. Questo tipo di fan lavora essenzialmente a basse velocità e basse pressioni, ma garantisce un'elevata portata d'aria.
A flusso misto.

Accorgimenti

La girante lavora all'interno di una voluta, per migliorare il rendimento e ridurre le perdite dato dall'attrito del fluido spostato dalla girante e che si riversa sulla parete della voluta si possono attuare come rimedi:

Diffusore: si tratta di un elemento posto attorno alla girante che guida il fluido azionato dalla girante tramite palette o simili, modificandone o meno le caratteristiche di pressione e velocità.
Voluta multipla: la voluta viene generalmente divisa in due o vengono realizzate due volute distinte (conseguentemente ci saranno due uscite), in modo da svolgere in parte l'effetto del diffusore.

Numero di pale

Le giranti radiali hanno in media più pale rispetto alle giranti assiali. Inoltre, sempre per le giranti radiali, vi sono differenze legate alla forma delle pale stesse: quelle incurvate in avanti richiedono un numero maggiore di pale (in quanto il flusso deve essere guidato maggiormente), mentre quelle incurvate all'indietro ne richiedono un numero decisamente minore. In ogni caso, il numero di pale incide in modo significativo sulle prestazioni della girante, influendo in particolare sui seguenti aspetti:

Guida del flusso: maggiore è il numero di pale, più il flusso viene guidato. Di conseguenza, le singole pale risultano meno sollecitate e possono essere realizzate con uno spessore inferiore; inoltre, il comportamento fluidodinamico della girante diventa più facilmente determinabile.
Pressione teorica: all'aumentare del numero di pale aumenta anche la forza applicata al fluido, incrementando la spinta, la prevalenza e la pressione statica generata. Questo aumento non è lineare: oltrepassato un determinato valore limite (che varia in base alla tipologia di girante e di pala), la pressione tende a ridursi.
Perdite per attrito: con il crescere del numero di pale aumenta la superficie di contatto con il fluido, il che innalza le perdite per attrito viscoso, riducendo sia la sezione utile di passaggio sia la portata massima teorica.
Intasamento: l'aumento del numero delle pale porta a un conseguente restringimento dei canali interni, rendendo la girante più vulnerabile a potenziali ostruzioni o blocchi nel caso in cui il fluido movimentato trasporti polveri o particelle in sospensione.
Rumore: il numero di pale incide sia sulla frequenza sia sull'intensità del rumore generato. La frequenza del rumore è direttamente legata alla velocità di rotazione della girante e al numero di pale, mentre l'intensità dipende dalla pressione generata.

L'insieme di questi fattori rende il dimensionamento della girante un processo complesso, basato sul ricerca del giusto compromesso tra le diverse esigenze applicative.