Energia e sua trasformazione

1. Energia e sua trasformazione • Energia; • Le diverse forme di energia; • Teorema fondamentale;

2. Macchine idrauliche • Operatrici: Ricevono lavoro meccanico, in genere attraverso il loro albero rotante principale, ed operano sul fluido che le attraversa fornendo energia sotto forma di incrementi di pressione e/o di velocità. Questo tipo di macchine sono conosciute come pompe (operanti sui liquidi) oppure compressori e ventilatori (operanti sugli aeriformi, gas, vapore..) • Motrici: Trasformano energia potenziale termodinamica di un fluido, energia cinetica, energia potenziale di masse di fluido in lavoro meccanico generalmente disponibile su un albero rotante il quale a sua volta aziona un utilizzatore ( generatore di corrente, eliche, ecc.)

3. Macchine operatrici:Pompe • Alternative a stantuffo • A palettaggi rotanti • Rotative a capsulismi Fig.1 Fig.3 Fig.2

4. Pompe centrifughe La pompa centrifuga fu inventata da Erone Alessandrino nel palazzo ducale di Urbino da intorno al 1592  Le pompe centrifughe sono quelle di uso più comune sia per gli impieghi civili che industriali. Più pompe centrifughe possono essere disposte sia in serie che in parallelo: nel primo caso per aumentare la prevalenza (pozzi molto profondi) riuscendo cosi ad ottenere diverse centinaia di metri, nel secondo per aumentare la portata.

5. Macchine motrici • Turbine: • Pelton; • Francis; • Kaplan. • Queste macchine hanno un rendimento elevatissimo, raggiungono e possono superare lo 0,9.

6. Pelton Per aumentare l’efficienza del getto è necessario che l’ugello si trovi il più vicino possibile alla girante in modo tale da minimizzare la perdita di pressione. Per far questo i cucchiai vengono sagomati in modo opportuno con una scanalatura al centro per consentire che il getto colpisca una pala alla volta e per far si che tutta l’energia del getto non vada sprecata ma venga ceduta alla superficie del cucchiaio durante il suo movimento. Questo tipo di turbina è utilizzato per grandi dislivelli e piccole portate in modo tale da ottenere velocità molto elevate. La forma delle pale è quella di due cucchiai appaiati, tra i quali si trova un tagliante che divide a metà il getto, per farlo uscire ai lati sotto forma di due getti separati ed equilibrare la spinta sui due lati della turbina

7. Francis Questa girante viene impiegata in corsi d'acqua con dislivelli da 10 m fino a 300-400 m e portate da 2-3 m³/s fino a 40-50 m³/s. Turbinaidraulica a reazioneFrancis in disuso, situata sula piazzale antistante l’ingresso allo stabilimento ex Montedison di Bussi Officine È una turbina a flusso centripeto. E’ detta a reazione poiché non sfrutta solo la velocità ma anche la pressione del getto d'acqua che, quando giunge nella girante, è ancora superiore a quella atmosferica.  La sezione della voluta è decrescente in modo che, man mano che le porzioni di fluido attraversano il distributore, la velocità del getto si mantenga costante. Per ottimizzare il funzionamento della turbina l'espansione dell'acqua viene prolungata al di sotto della pressione atmosferica, così da creare una sorta di effetto vuoto, che fa aumentare ancora di più la differenza di pressione. La regolazione della turbina avviene grazie alla variazione di apertura (angolo di incidenza) delle pale nel distributore

8. Kaplan • La turbina Kaplan è caratterizzata dalla possibilità che le pale della girante possono essere orientate attorno a perni molto robusti situati all’interno del mozzo. • E’ generalmente costruita con un numero di pale che va da tre a sette a seconda della portata e del salto che sfrutta, Turbina a reazione per piccoli dislivelli e grandi portate

9. Per completezza di informazione si riportano altri tipi di turbinemeno efficienti: • Turbine Jonval • Inventata da Feu Jonval nel 1843. • Turbine Girard • Turbina sviluppata da Louis Dominique Girard (1815- Parigi 1871) nel 1856 migliorando notevolmente la turbina Jonval • Turbine Turgo • Turbina ad azione sviluppata nel 1919 da Gilkes come una Pelton modificata. La sua struttura unisce alcuni vantaggi delle Francis e delle Pelton e grazie alla sua struttura semplificata risulta più economica. • Turbine Banki-Michelle o Ossberger • Il primo brevetto di questa turbina è ad opera dell’australiano Antony Michell del 1903. Nel 1922 Ossberger ottenne un brevetto per una turbina analoga e fondò l’azienda omonima che è tutt’ora il maggiore produttore. • Ossberger • Turbine a bulbo • La turbina a bulbo è un tipo di turbina appartenente alla famiglia delle Kaplan, molto semplice in quanto è inserita direttamente nella condotta e non necessita di distributore. Viene impiegata su dislivelli ridotti (qualche metro). La sua particolarità è che solitamente il bulbo contiene pure l’alternatore per la produzione di energia elettrica, inoltre può funzionare con un flusso in entrambi i sensi, come sono utilizzate sulle centrali maremotrici. • Turbine a coclea • La turbina a coclea sfrutta in modo inverso la vite di archimede solitamente utilizzata per sollevare liquidi. • Turbina Ghatta e MPPU • La turbina Ghatta è una turbina ad asse verticale solitamente usata per azionare direttamente macchine utensili o mulini. L’efficenza è molto bassa

10. I combustibili • Litantrace • Antracite • Petrolio naturale • Biodiesel • Bioetanolo.