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Progettazione di un impianto mini-idroelettrico; Studio della turbina

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Che cosa sono le turbine? A cosa servono? Le turbine sono macchine idrauliche che utilizzano direttamente lenergia cinetica del fluido derivata indirettamente dal dislivello geodetico naturale o creato artificialmente che conferisce alla massa liquida una energia potenziale di posizione. Esse hanno quindi il compito di trasformare lenergia cinetica dellacqua in energia meccanica che sar poi trasformata in energia elettrica da un alternatore.

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Il numero di giri caratteristico

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Tipo di turbina Numero di giri caratteristico n c Dislivello H (m) Pelton 1 getto17 - 30 300 - 2000 2 getti17 - 42 4 getti24 - 60 Francis Lenta60 - 100400 - 240 normale100 - 200240 - 90 veloce 200 - 300 300 - 400 90 - 50 50 - 40 Turbine a elica e Kaplan 400 - 60030 - 18 600 - 80018 - 10 800 - 100010 - 5

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La ruota Pelton

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o Le turbine PELTON sfruttano salti elevati e portate dacqua anche piccole; orientativamente H=300 2000m e Q< 20m/s La girante: formata da una serie di palettature a doppio cucchiaio, ogni pala dotata di un coltello centrale che ha il compito di dividere il getto in due correnti che lambiscono le superfici interne della pala. Il distributore: chiamato spina double formato da spina a sezione variabile sistemata nel centro dellugello.

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La girante

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La spina double

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Turbina Francis

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Caratteristiche fondamentali o la turbina Francis una turbina a reazione o impiegata per salti medi e bassi e portate pi elevate della Pelton o il distributore circonda la girante ed formato da palette inclinabili assialmente collegate fra loro in modo da poterle comandare con un unico comando e in maniera sincronizzata.

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Il distributore

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Turbina Kaplan

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Caratteristiche fondamentali o turbina a reazione o utilizzata per bassi salti e portate elevate o numero di giri caratteristico molto alto o metodo di regolazione analogo alla Francis per nelle Kaplan si possono inclinare anche le palette della girante cos da avere una regolazione pi ampia.

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Il distributore

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Dimensionamento della turbina Premessa: Al momento della scelta della turbina abbiamo optato per una Kaplan ad asse verticale dal momento che abbiamo disponibile un salto utile (distanza dal pelo libero dellacqua allasse della turbina) molto basso, dettato dal fatto che il nostro progetto realizzato per un impianto mini- idroelettrico; di conseguenza avremo anche una portata limitata e molto variabile, dal momento che caratteristica nota dei torrenti presenti sul nostro territorio.

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Grafico delle portate annuali

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Conclusioni e ringraziamenti La difficolt principale incontrata in questa area di progetto stata il reperimento di un libro dove fosse descritto il dimensionamento della turbina Kaplan, dal momento che la maggioranza dei libri in commercio non lo tratta o ne parla in maniera superficiale, approfondendo di pi le turbine Pelton e Francis. Il materiale stato reperito in internet e su libri di testo. Il progetto mi servito per capire limportanza dell idroelettrico sul nostro territorio, il quale non , come dimostrato, sfruttato come si dovrebbe dal momento che ci sono innumerevoli siti adatti a questo tipo di energia rinnovabile non sfruttati. Vorrei ringraziare soprattutto il prof. Pesavento Fabio che mi ha aiutato nel capire il procedimento per il dimensionamento della turbina ed sempre stato molto disponibile. I miei ringraziamenti vanno anche a tutti i docenti della nostra classe che sono sempre stati disponibili per qualsiasi chiarimento ed aiuto.