Turbina

Caratteristiche

Una turbina è costituita essenzialmente da un involucro a tenuta (cassa) in cui si trova una parte rotante (girante, o rotore) e da due parti fisse (distributore e deviatore). La girante, collegata con l’albero motore, è azionata dal fluido che colpisce una serie di pale applicate alla sua parte periferica. Il distributore è costituito da una serie di ugelli a o di palette, solidali con la cassa, che convogliano il fluido verso la girante. Il deviatore consiste in una serie di palette che ricevono il fluido all’uscita dalla girante e lo convogliano in una data direzione (per es., allo scarico o, in una turbina a più stadi, verso la girante successiva).

Turbina idraulica

Trasformano in energia meccanica l’energia cinetica di una massa d’acqua che scende da un livello a un livello inferiore. Dei tre tipi fondamentali, la turbina Pelton, ad azione (la pressione dell’acqua rimane costante dopo essere passata dalla girante), ad asse generalmente orizzontale, è particolarmente adatta agli alti dislivelli; ha la girante costituita da un disco alla cui periferia sono montate le palette con forma a doppio cucchiaio, contro le quali l’acqua viene portata da uno o più getti regolati da spine interne.

La turbina Francis, a reazione (la pressione diminuisce dopo il passaggio nella rotante), ad asse orizzontale o verticale, è usata per medi dislivelli e medie portate; sua caratteristica è la camera forzata a spirale, che dà un primo orientamento all’acqua e ne uniforma la pressione.

La turbina Kaplan, a reazione, ad asse generalmente verticale, impiegata nelle centrali idroelettriche di grande potenza, rappresenta il tipo più efficiente; l’elemento fondamentale è la girante a forma di elica, a 2 o più pale (fino a 6), mobili su un mozzo ogivale all’interno del quale si trovano i meccanismi automatici di variazione del passo.

Turbina a gas

Se ne distinguono tre tipi: a ciclo aperto, a ciclo chiuso, di recupero. Le turbine a ciclo aperto, o a combustione interna, sono azionate dai gas che si sviluppano nella camera di combustione del combustibile (in genere gas naturali o nafta pesante) miscelato con l’aria inviata da un compressore: dopo essere passati per le palette della girante, i gas di combustione si scaricano all’esterno. Sono impiegate negli impianti fissi di piccola potenza (detti turbogas) per la produzione di energia elettrica, oppure come motori nella propulsione navale e ferroviaria e, nella propulsione aerea, per azionare un’elica (turbo-elica) o un compressore (v. turboreattore).

Le turbina a ciclo chiuso sono in genere azionate da aria, spinta da un compressore in uno scambiatore di calore da cui, dopo essere stata riscaldata, passa nella turbina dove si espande azi­nando la girante per poi entrare in un refrige­ratore: raffreddata, l’aria torna al compressore e ricomincia il ciclo. Sono impiegate negli impianti per la produzione di energia elettrica per grandi potenze o per grossi motori navali.

Le turbina a gas di recupero utilizzano come fluido operativo i gas di scarico di motori a combustione interna alternativi o di caldaie a vapore.

Turbina a vapore

In genere funzionano in circuito chiuso, collegate con un generatore di vapore e un condensatore. Possono essere a salti di velocità, con un solo distributore e tre o quattro giranti intervallate da un devia­tore, o a salti di pressione, in cui più giranti sono separate da diaframmi forati attraverso i quali il vapore passa (per azionare la girante successiva) perdendo pressione. Sono quasi sempre multiple, accoppiate direttamente ad alternatori per la produzione di energia elettrica (turboalternatori), oppure accoppiate mediante riduttori alle eliche marine per la propulsione navale.