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Turbina Francis

Turbina Francis – Generalità

Girante Francis
Questa macchina idraulica prende il nome dal suo ideatore, James B. Francis, che la brevetto nel 1848,dopo aver condotto diversi studi e sperimentazioni nel campo dell’idraulica, grazie anche al suo impiego presso la Locks and Canal Company di Lowell nel Massachusetts. I primi modelli furono oggetto di numerose migliorie ed aggiunte, nel 1868 ad esempio venne introdotto un distributore a pale orientabili, detto anello di Fink, che consentì la regolazione della portata in ingresso alla girante, incrementandone le prestazioni. La turbina (o girante) Francis è attualmente il tipo di macchina idraulica più diffuso nel mondo, grazie al suo elevatissimo rendimento idraulico ed al vasto campo di applicabilità.

Caratteristiche Tecniche della Turbina Francis

Girante Francis - Schema
La Francis, viene definita macchina a reazione, perchè nel suo funzionamento l’energia potenziale posseduta dall’acqua, non viene totalmente trasformata in energia cinetica all’interno del distributore ed entra quindi in contatto con le pale della girante ad una pressione superiore a quella atmosferica; ed è nell’ impatto con la girante che avviene la cessione dell’ulteriore quota di energia. La Francis è una turbina ad ammissione totale, in quanto l’acqua investe contemporaneamente tutte le pale della girante, creando una spinta simmetrica; l’ingresso dell’acqua alla girante è radiale, mentre lo scarico è assiale. La geometria e le dimensioni, della girante sono estremamente varie, essendo determinate da parametri che possono differire notevolmente a seconda dei siti di istallazione.

Impianti con Girante Francis

La Francis infatti ha un campo di applicazione estremamente vasto, che va da 10-20 metri fino a 400-500 metri, riguardo il dislivello geodetico e da poche centinaia di litri al secondo ad alcune decine di metri cubi al secondo, in riferimento alle portate. La turbina Francis, nonostante il suo elevato rendimento e la sua vasta applicabilità, ha comunque un “punto debole”; le sue caratteristiche infatti la rendono poco adatta all’istallazione in siti caratterizzati da portate variabili, perchè allontanandosi dai valori di progetto della portata, il rendimento della macchina cala notevolmente.

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