Progetto: LA TURBINA


Per portate comprese tra i 20 e 500 (l /s) e piccoli salti, compresi tra 5 e 30 metri, il tipo di turbina più efficiente è la Michell-Banki.

Le figure mostrano uno spaccato di questo tipo diturbina, il cui principio di funzionamento appare chiaramente dal disegno della sezione. L'acqua guidata dall'iniettore entra tra le pale investendo un angolo di 120 gradi; percorre trasversalmente l'interno del rotore e quindi, si scarica, attraversando di nuovole pale dalla parte opposta.

 

 

Fig 1: turbina Michell-Banki

La turbina Michell-Banki è normalmente classificata tra le turbine "ad azione": ciò significa che la spinta sulle pale è dovuta alla forza centrifuga esercitata dal flusso d'acqua costretto ad incurvarsi lungo il profilo delle pale stesse e che non c'è differenza di pressione nell'acqua tra il punto di ingresso e il punto di uscita dalle pale.

L'aspetto forse più interessante della Michell-Banki sta nel fatto che essa offrendo una notevole semplicità costruttiva e di funzionamento, grazie alla forma del suo rotore riesce a smaltire forti portate di acqua, che può essere realizzato anche di lunghezza notevole rispetto al suo diametro.

La Michell-Banki si comporta molto bene dal puto di vista dell'efficienza del funzionamento: infatti il suo rendimento, oltre ad avere un valore elevato,(nei tipi migliori può superare 80%) viene poco influenzato dal funzionamento a portata ridotta rispetto al pieno carico.

 

 

 

Fig 2: sezione della Michell-Banki

 

 Per il resto, questo tipo di turbina è particolarmente adatta all'autocostruzione, in quanto i suoi componenti sono molto semplici (anche le pale, che nelle altre turbine presentano forme di difficile realizzazione, in questo caso sono semplicemente curvate ad arco di cerchio); per cui tutta la turbina è realizzabile utilizzando le normali capacità e attrezzature di piccola officina meccanica.

La produzione di corrente alternata richiede un generatore che ruoti ad un numero di giri costante, perchè solo così si ottengono un voltaggio e una frequenza stabili. La turbina idraulica quando riceve una certa portata d'acqua ruota a velocità costante solo se il carico (coppia resistente) sul suo asse si mantiene costante. Se il carico cambia, ad esempio inserendo o disinserendo una certa macchina che utilizza l'energia prodotta, l'albero della turbina risulta più o meno frenato e inevitabilmente la turbina rallenta o accelera. Ciò produce a sua volta delle variazioni nel voltaggio e nella frequenza della corrente prodotta.

Per mantenere queste variazioni entro limiti accettabili è necessario prevedere un sistema di regolazione del numero di giri della turbina.

Esistono vari metodi per mantenere costante il numero di giri della turbina, quello che verrà utilizzato in questo impianto sarà: il controllo del carico; facendo funzionare la turbina a portata costante, si fa siche l'utenza assorba sempre la stessa potenza. Ciò si realizza con qualsiasi tipo di microturbina utilizzando semplici ed affidabili componenti elettronici che dirottano tutta la potenza non consumata dalle normali utenze, su un circuito "zavorra" mantenendo invariato il carico sull'asse e quindi anche la sua velocità di rotazione.

L'energia elettrica in esubero inviata sul circuito zavorra, verrà utilizzata per azionare una pompa idraulica, un sistema di potabilizazione dell'acqua e una ghiacciaia.

In ogni caso nelle Michell-Banki esiste la possibilità di utilizzare un sistema di regolazione secondario che permette di variare manualmente la quantità d'acqua inviata alla turbina, prevedendo la possibilità che in particolari periodi sia disponibile una portata ridotta rispetto a quella normalmente utilizzata o che l'impianto debba fornire una minore potenza.

La regolazione del carico è da considerarsi un sistema di "cogenerazione" ad inquinamento zero ed è quello più utilizzato nel caso di microcentrali perché permette di alleggerire tutta la costruzione, sollecitare meno i cuscinetti della turbina e rendere più economico l'impianto.


A cura del Laboratorio Itinerante Tecnologie Appropriate