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TIPOLOGIE DI TURBINE IDROELETTRICHE
Le tipologie di turbina idroelettrica si dividono in 2 famiglie ben distinte: ad AZIONE e a REAZIONE. Le giranti delle prime non sono immerse nell’acqua la quale viene spruzzata nelle alette che compongono la girante stessa facendola muovere. Nelle turbine a reazione invece la girante è completamente immersa nell’acqua la quale fluisce tra le pale mettendole in moto.

PELTON
Le PELTON sono “turbine ad azione” nelle quali uno o più ugelli (fino a sei) e una o due giranti trasformano la pressione dell'acqua in energia meccanica. Infatti ogni ugello, grazie ad una valvola a spillo che permette la regolazione del flusso d’acqua, crea un getto che va a colpire un cucchiaio di forma particolare fissato sulla ruota girante della turbina stessa. Più è alta la pressione di uscita dall’ugello (con quantità adeguate) e più potenza meccanica l’acqua restituisce al cucchiaio imprimendo forza sulla girante della turbina. La turbina poi, accoppiata in maniera adeguata, restituirà l’energia meccanica al generatore il quale la trasforma in energia elettrica. Le PELTON devono essere adeguatamente protette dal distacco del carico, manovra che potrebbe portare la turbina a velocità di fuga distruttive, senza però chiudere troppo velocemente la valvola di flusso acqua per evitare colpi d’ariete poco tollerabili dalla condotta. All’uscita della turbina la velocità dell’acqua è quasi nulla, per cui la cassa che contiene ruota e ugelli iniettori non deve resistere a nessuna pressione particolare e può quindi essere di costruzione leggera. Le turbine PELTON sono usate per salti d’acqua che vanno dai 50 ai 1300m totali.

 


TURGO
Di costruzione simile alla PELTON, anche la TURGO è una turbina detta “ad azione”. Essa, rispetto alla PELTON, ha pale di forma e disposizione diverse, e sfrutta una soluzione simile alle turbine a vapore, dove il getto colpisce non una ma più pale. Questo permette alla TURGO di utilizzare maggior volume d’acqua rispetto alla PELTON, la quale soffre del problema che ogni ugello possa interferire con l’altro. Inoltre il minor diametro possibile, a parità di velocità periferica, permette di ottenere una più alta velocità angolare, tale da evitare il moltiplicatore di giri nell’accoppiamento con il generatore elettrico.
Questo permette di diminuire i costi e di aumentare l’affidabilità meccanica del sistema. Le turbine TURGO sono usate per salti d’acqua che vanno dai 15 ai 300m totali.


BANKI
detta anche CROSS-FLOW (a flussi incrociati). Turbina “ad azione” la BANKI è una turbina a due stadi. L’acqua entra nella turbina grazie ad un sistema di distribuzione e finisce in un primo stadio della ruota palettata che funziona quasi totalmente sommersa. Successivamente il flusso d’acqua, una volta abbandonato il primo stadio, cambia direzione e finisce nel secondo stadio della turbina il quale è totalmente “ad azione”. La ruota della turbina è costruita da dischi paralleli tra i quali si montano le pale costituite da alette in lamiera semplicemente piegate. La forma della ruota ricorda quella di un sistema di ventilazione tangenziale. La costruzione molto semplice favorisce la possibile costruzione artigianale delle turbine BANKI anche in posti come i Paesi in Via di Sviluppo (PVS), garantendone facilità di manutenzione e di ricambio. Il rendimento della BANKI è inferiore all’87%, mantenendosi quasi costante fino alle basse portate (>16%). Le turbine BANKI sono usate per salti d’acqua che vanno dai 5 ai 200m totali.


FRANCIS
La FRANCIS è una turbina di tipo “a reazione”, dove l’acqua si muove come in una condotta in pressione. Infatti grazie al distributore a pale regolabili l’acqua viene convogliata alla girante a pale fisse alla quale cede energia senza mai entrare in contatto con l’aria esterna. In questo tipo di turbine l’alimentazione (flusso acqua) è quasi sempre radiale mentre lo scarico è assiale. Le turbine FRANCIS sono utilizzate per salti medi, compresi tra i 10 e 350m.


KAPLAN
Anche le KAPLAN come le FRANCIS sono turbine della famiglia “a reazione”. Le KAPLAN si dividono in “doppia regolazione”(vera KAPLAN) o a “singola regolazione” (semi-KAPLAN). Nella tipologia “a doppia regolazione” sia la girante che il sistema di distribuzione hanno pale regolabili. Nel sistema “a singola regolazione” invece sono regolabili solo le pale della girante, mentre quelle del sistema di distribuzione sono fisse. La possibilità di regolare le pale del distributore e della girante permette di regolare il funzionamento del sistema in funzione della portata e del salto dell’acqua. In caso di portata costante la macchina può essere costruita anche a pale fisse per abbattere i costi. Le turbine KAPLAN sono utilizzate per salti bassi, compresi tra i 2 e 20m.


TURBINE A BULBO
Della famiglia delle turbine dette “a reazione”, la TURBINA A BULBO assomiglia alla parte sommersa di un grosso motore fuoribordo. Utilizzata specificatamente per sfruttare il moto ondoso delle maree oppure le correnti sottomarine (e in alcune piccole applicazioni di piccola potenza su natanti a vela), la TURBINA A BULBO ha la girante derivata dalla KAPLAN, con il generatore e il moltiplicatore contenuti in una navicella impermeabile immersa nell’acqua.


TURBINA A COCLEA (o vite di Archimede)
La còclea idraulica è conosciuta fin dall’antichita, come ruota o chiocciola di Archimede. Nuovo è il brevetto di utilizzazione della chiocciola di Archimede (invertendo il processo originario) per realizzare una turbina idroelettrica.
Le principali caratteristiche di questa tecnologia sono:

- utilizzo di griglie a passo ampio grazie alla capacità della colclea di accettare materiali alluvionali e detriti di taglia superiore;
- nessun utilizzo di strigliatori e quindi nessuna produzione di rifiuti da smaltire;
- semplicità massima di installazione e di manutenzione
- bassi costi di impianto e gestione.
Le turbine a coclea sono utilizzate per salti da 1 a 10 metri e portate d’acqua da 0,5 a 5,5 m³/sec.
La caratteristica più importante di queste turbine è che, diversamente da Kaplan o Francis, continuano a funzionare anche con minime portate d’acqua, ciò le rende molto adatte per corsi d’acqua con portate irregolari.



TURBINE PER CORRENTI MARINE
Le turbine idroeletriche per lo sfruttamento delle correnti marine sono derivate dalla tecnologia utilizzata per l’eolico. Infatti sono composte da gigantesche pale collegate meccanicamente al generatore elettrico.
Sono macchine complesse ed utilizzate solo in sistemi di grossa potenza.
Le turbine in questione funzionano sfruttando le correnti marine provocate dalle maree e possono essere installate solo in alcune aree costiere del mondo.




 
 
 
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