Turbina a bulbo

La turbina a bulbo è un tipo di turbina 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, sono utilizzate sulle centrali mareomotrici, ad esempio presso l'impianto Sihwa Tidal Power Plant.^[1]

Sketch di una turbina a bulbo

Struttura

Una turbina a bulbo è costituita da diversi componenti^[2][3][4] , in particolare:

• Bulbo: componente che contiene il generatore ed i cuscinetti di supporto, necessariamente sigillato rispetto ad infiltrazioni di acqua.
• Girante: componente che converte il moto del fluido in rotazione dell'albero che trascina il generatore
• Sostegni del bulbo: componenti che sorreggono e tengono in posizione di bulbo stesso
• Condotta: tubo che consente di direzionare il fluido

La necessità di garantire una tenuta richiede specifiche soluzioni di isolamento e, per evitare che trafilamenti risultino in effetti deleteri è spesso presente anche una pompa di rilancio dell'acqua dall'interno del bulbo stesso.

Possono inoltre essere presenti:

• Un convertitore elettrico: per modificare la velocità di rotazione della turbina
• Un distributore: posto internamente alla condotta per migliorare le prestazioni della girante
• Un sistema di valvole per la gestione della condizione di runaway e la manutenzione della turbina stessa

Vantaggi e svantaggi

I principali vantaggi di questa soluzione sono principalmente legati^[5] a:

• Più semplici lavori civili di installazione, legati alla necessità di installare solamente la condotta ed una ridotta dimensione dell'impianto stesso
• Ridotte perdite idrauliche legate al più semplice percorso da realizzare ed un incremento della velocità specifica della turbina.

I principali svantaggi sono legati^[5] a:

• Alti sforzi assiali trasmessi ai sostegni ed alla condotta, questo ne limita la massima prevalenza sfruttabile.
• Alta pressione sul bulbo in caso di alte portate con conseguente aumento della pressione a valle
• Ridotta inerzia della girante, con conseguente alta accelerazione in caso di runaway
• La struttura di supporto è sottoposta a significativi fenomeni di fatica
• I componenti interni al bulbo sono comunque esposti ad una condizione di alta umidità che aumenta gli eventuali fenomeni di corrosione.

Note

1. (EN) Sihwa Tidal Power Plant, su tethys.pnnl.gov.
2. (EN) Bulb Turbine, su cchpe.net.
3. (EN) Bulb hydro Turbine, su ge.com.
4. (EN) Bulb turbines, su sciencedirect.com.
5. (EN) Vishwendra Singh, Design analysis of bulb turbine (PDF), giugno 2010. URL consultato il 14 agosto 2023.

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