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I compressori centrifughi di elevate dimensioni non prevedono l'utilizzo di guarnizioni di tenuta in materiale deformabile, più comuni per flange di minori dimensioni. La tenuta fra le due metà della cassa è affidata al contatto diretto, definito metal-to-metal, fra le superfici della flangia.

La previsione della pressione di perdita è un aspetto di progetto di notevole interesse per questa tecnologia. L'azione della pressione interna favorisce la separazione delle superfici della flangia, che è contrastata dall'azione di serraggio dei bulloni.

La ditta committente valuta positivamente l'aggiunta di una cava che corra lungo tutto il perimetro della flangia, tra il bordo interno del marciapiede e il foro, da utilizzare per prevedere la perdita. Oltre al vantaggio di conoscere durante il processo produttivo il raggiungimento del limite tecnico della flangia, questa cava riduce il tratto utile di tenuta e quindi la pressione massima di lavoro del compressore; è interessante andare a valutare la riduzione della pressione di perdita stimata. Non sono state investigate la resistenza strutturale e la fattibilità tecnologica ed economica.

In questo lavoro di tesi sono stati creati 4 script per la simulazione di flange giuntate con prigionieri o bulloni, con cava o meno. Il lavoro svolto è stato confrontato con un modello analitico sviluppato dai prof. M. Beghini, L. Bertini e C. Santus.

Il confronto ha evidenziato una soddisfacente corrispondenza con il modello analitico; i valori ottenuti dalle prove effettuate con diverse configurazioni geometriche hanno mostrato un errore percentuale inferiore al 4,9%. Questo risultato garantisce una buona qualità del modello prodotto; anche l'analisi agli elementi finiti con il bullone produce una soluzione in accordo con i valori ottenuti con il modello analitico.

Il modello con la cava è stato creato per valutare la scelta dell'azienda di poter prevedere e controllare eventuali perdite durante il funzionamento del compressore. Il confronto tra geometrie con e senza cava ha mostrato una variazione percentuale della pressione di perdita stimata inferiore alla riduzione percentuale del tratto utile. Nel caso della cassa in piena scala si è ottenuta una diminuzione del 2,8% della pressione di perdita stimata a fronte di una riduzione del 9,5% del tratto utile; mentre per il modello con il bullone si è riscontrato una riduzione della pressione di perdita ancora del 2,8% a fronte di una riduzione del tratto utile del 10,2%. Va considerato che questi valori sono da interpretare come frutto di un'analisi preliminare.

I risultati ottenuti sono un incentivo allo studio del comportamento delle flange bullonate con una o più cave, proseguendo nell'ottica di migliorare il modello, in quanto ai vantaggi di un controllo attivo si contrappone una riduzione stimata della pressione di perdita contenuta.