STEP #04 - Il principio fisico

Le turbine idrauliche sono inserite in un impianto che prevede un serbatoio di monte e uno di valle di solito a pressione atmosferica. 

Esse sfruttano la caduta disponibile (pari alla differenza dei carichi ottenuti sommando il dislivello geodetico z2-z1, le altezze piezometriche e quelle cinetiche). 

Dal momento che nei due serbatoi l'energia cinetica è nulla e la pressione la stessa, la caduta disponibile è praticamente uguale al dislivello geodetico o anche l'altezza a cui è posto il serbatoio di monte (misurata rispetto al serbatoio di valle). 

Indicando la caduta disponibile con Hd si ha che Hd=z2-z1=h. 

Non tutta la caduta disponibile è però utilizzabile dalla turbina, dal momento che sono presenti delle perdite di carico nella condotta: se indichiamo con Hw le perdite espresse in metri indichiamo con caduta utile la differenza tra Hd e Hw, quindi Hu = Hd-Y. 

Essa può essere espressa in funzione della sola Hd attraverso il rendimento della condotta pari al rapporto tra la caduta utile e quella disponibile. 

Definendo inoltre il rendimento idraulico della turbina (che tiene conto delle perdite di natura fluidodinamica), il rendimento volumetrico (dal momento che non tutta la portata G agisce sulle pale per via delle fughe attraverso i giochi), il rendimento meccanico (che tiene conto delle perdite di natura meccanica che inevitabilmente provocano la dissipazione di potenza) possiamo scrivere che la potenza utile (indicata con Pu) è uguale a: Pu= ug*G*g*Hd, dove ug è il rendimento globale dell'impianto pari al prodotto tra il rendimento della condotta e quello della turbina (a sua volta il prodotto del rendimento meccanico, idraulico e volumetrico). 

In parole povere servono a produrre energia cinetica per poi trasformarla tramite alternatori in energia elettrica.

(Turbina idraulica): Principio di funzionamento, https://it.wikipedia.org/wiki/Turbina_idraulica#Principio_di_funzionamento