L'Ingegnere Statunitense Inventore della Turbina Idraulica
La turbina è un elemento chiave delle centrali idroelettriche. Si tratta di un dispositivo in grado di trasformare l'energia cinetica dell'acqua in energia meccanica. Un elemento imprescindibile delle centrali idroelettriche, dal rendimento molto elevato: si stima che le turbine siano in grado di convertire in energia meccanica oltre il 90% dell'energia cinetica dell'acqua che intercettano.
Stiamo parlando di un impianto che trasforma l'energia cinetica dell'acqua in energia meccanica e infine in elettricità. Innanzitutto serve un bacino d'acqua creato da uno sbarramento artificiale (diga): da qui, attraverso una condotta forzata, l'acqua a grande velocità fa girare una turbina idraulica che attraverso un generatore e un trasformatore produce energia elettrica.
Componenti Principali di una Turbina Idroelettrica
La turbina serve a convertire l’energia cinetica dell’acqua, ossia la forza legata al movimento. È costituita da due diverse parti: un distributore che serve a regolare il flusso d'acqua che entra nella turbina e una ruota (detta anche girante), installata per trasferire l’energia cinetica sottratta all’acqua all’albero su cui è montata la ruota.
Tipologie di Turbine Idroelettriche
Sono tre le tipologie di turbina idroelettrica più usate nelle centrali italiane e si tratta dei modelli Francis, Pelton e Kaplan. I tipi principali di turbina, a seconda della portata dell'acqua o del dislivello, sono tre: turbina Francis, turbina Pelton e turbina Kaplan.
Turbina Pelton: L'Invenzione di Lester Allan Pelton
La turbina Pelton è stata realizzata nel 1879 dal carpentiere e inventore americano Lester Allan Pelton, da cui appunto deve il nome. La turbina Pelton è stata progettata dall'ingegnere statunitense Lester Allen Pelton. Sostanzialmente funziona come una ruota di un vecchio mulino: l’acqua viene spinta nella condotta che, attraverso una strozzatura, ne aumenta la velocità del flusso. Il getto colpisce quindi delle grandi pale fatti come dei grandi cucchiai.
La Pelton è usata nelle centrali realizzate su grandi dislivelli - tra i 300 e i 1400 metri - e con portate di acqua intorno ai 50 metri cubi al secondo, così da ottenere velocità più elevate.
Turbina Francis
La turbina Francis è stata inventata nel 1848 ed è chiamata così dal nome dell’ingegnere angloamericano che l’ha studiata. È il tipo più usato e funziona a flusso centripeto: l'acqua entra nella turbina, raggiunge la ruota girante attraverso condotto a chiocciola e delle palette che spingono il flusso. Viene usata per i dislivelli di media profondità: dai 10 ai 400 metri. Ha una capacità di portare acqua fino a 100 metri cubi al secondo.
Turbina Kaplan
È invece la più ‘recente’ la turbina Kaplan, in funzione fin dal 1913. Deve il suo nome al professore austriaco Viktor Kaplan e funziona sul principio dell’elica di una nave. La Kaplan è una turbina di tipo assiale, ossia il flusso dell’acqua che entra fa girare le pale dell’elica ed esce dalla turbina in ‘direzione assiale’ rispetto all’asse di rotazione della ruota girante. La Kaplan è una turbina ad ottimo rendimento in qualsiasi condizione del bacino: sia in presenza di piccoli dislivelli e sia con portate più importanti, a partire dai 200 metri cubi al secondo.
La Turbina di Archimede
Nella sua funzione di macchina motrice, quindi, la vite di Archimede è usata oggi in diversi impianti idroelettrici come turbina.
Lester Allan Pelton: Biografia e Contributi
Lester Allan Pelton nacque a Vermillon (Ohio) il 5 settembre 1829 e morì a Oakland (California) nel 1918. All’età di vent’anni lasciò la sua casa per partecipare alla corsa all’oro. La sua turbina fu progettata e brevettata nel 1880. Lester Allan Pelton è considerato il padre della moderna turbina ad impulso.
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