FUNZIONAMENTO E MANUTENZIONE APPARATI MOTORI - 7_20 La turbina a vapore

L’EOLIPILA 

Il vapore era già noto nell'Evo Antico, ma non era convenientemente sfruttato come fonte di energia. Eppure, già nel 200 a.C., Erone di Alessandria, docente di fisica nella scuola superiore di Alessandria d'Egitto, aveva costruito una turbina, il primo congegno azionato dalla forza del vapore chiamata la "sfera di Eolo" o Eolipila, che mostrava ai suoi studenti in funzione. Quella turbina dimostrava l'alto livello di conoscenza tecnica raggiunto dall'umanità già 2200 anni fa. Infatti la sfera rotante di questa macchina (il "rotore") sfruttava, per muoversi, il principio di reazione: il vapore, prodotto nel recipiente semisferico inferiore (assimilabile a una "caldaia") grazie al fuoco sottostante, raggiungeva il recipiente sferico per il tramite dei due tubi verticali e usciva violentemente dai due ugelli, i quali, opportunamente orientati, provocavano il moto di rotazione per effetto di reazione. Questo stesso principio, ovviamente grazie ad accorgimenti diversi e più razionali, muove oggi le colossali turbine "a reazione". Purtroppo la mentalità dell'epoca impediva certe ricerche dirette a ricavare soluzioni pratiche da esperimenti scientifici. In effetti c'era a disposizione un gran numero di schiavi, che, insieme con gli asini, costituivano la fonte di energia più economica e più generalizzata. Abbiamo accostato gli asini agli schiavi, non per disprezzo, ma per mettere in risalto come bestie ed esseri umani venivano allora trattati allo stesso livello.

Lo stadio di turbina assiale semplice ad azione è l'elemento base nello studio delle turbine, e può trovare impiego sia nelle turbine a vapore sia nelle turbine a gas, anche se le sue peculiarità lo rendono particolarmente adatto alla zona di alta pressione delle turbine a vapore. Esso è costituito come tutti gli stadi di turbina, da una palettatura fissa (distributore o effusore) e da una girante, ma è caratterizzato dal fatto che tutta la caduta di entalpia disponibile avviene attraverso il distributore; ciò equivale a dire che l'espansione ha luogo solo nel distributore, mentre la pressione a monte e a valle della girante è la stessa. La girante dunque subisce soltanto l'azione del fluido che si è espanso completamente attraverso il distributore. In figura stadi di una turbina ad azione, composto da due ruote, un diffusore e da 6 ugelli, da notare il profilo della palettatura che è di tipo simmetrico. 

Da notare il profilo delle palette, è simmetrico.

Il principio di funzionamento di una turbina a reazione è: 

Cambia sia la forma degli ugelli che la forma delle palette mobili: l’organo mobile è soggetto a una spinta tangenziale dovuta in parte alla variazione di direzione della quantità di moto e in parte alla variazione di intensità della stessa grandezza, conseguente all’incremento di velocità.