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Creato da paoloalbert il 20/12/2009

CHIMICA sperimentale

Esperienze in home-lab: considerazioni di chimica sperimentale e altro

 

 

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Ma perchè tre pale? (Seconda puntata)

Post n°85 pubblicato il 06 Marzo 2011 da paoloalbert
Foto di paoloalbert

Ora facciamo finta che il nostro generatore eolico abbia solo due pale.

La pala in alto ha una spinta data dal vento molto più elevata di quella in basso, perchè la differenza di quota rispetto al suolo è un fattore importantissimo; essa ha una grande efficenza ma deve sopportare una grande spinta assiale nella direzione del vento e questo la fa torcere nella sua direzione; la pala in basso ha una spinta inferiore e una efficenza più bassa, inoltre contribuisce negativamente anche la presenza ricorrente della torre che crea un flusso di sottovento.
Questa pala ha una spinta in direzione del vento molto più ridotta; ne consegue che ad ogni giro del rotore, la pala in alto è spinta indietro e questo fa torcere verso l'alto l'asse dell'elica; quando la pala che era in alto comincia a scendere la spinta del vento cala e la torsione diminuisce ma contemporaneamente inizia la spinta sulla pala opposta che stà salendo e che quando sarà in alto provocherà una torsione dell'asse nell'altra direzione rispetto alla precedente...

Da queste considerazioni si vede chiaramente che quando le pale sono orizzontali rispetto al terreno, la pala che scende diventa un freno per la pala che sale, e viceversa!
Quando la pala che è scesa in basso passa davanti alla torre praticamente non subisce nessuna pressione verso la direzione del vento, proprio mentre la pala in alto è al massimo di pressione e torsione, e questo comporta una notevole oscillazione del piano di rotazione delle pale, che in alto è spinto nella direzione del vento e in basso al contrario.
L'oscillazione avanti indietro delle pale sul piano di rotazione ne potrebbe compromettere l'integrità se non ci fosse una torre enormemente più robusta di quello che sembrerebbe necessario a prima vista. Combinando insieme tutte queste grossolane considerazioni, si vede che il rotore e l'asse di rotazione sono sottoposti a incredibili torsioni momentanee e questo richiede strutture robuste e pesanti, con i relativi problemi di peso, inerzia e stabilità da mettere in conto economico.

Proviamo allora ad aggiungere una ulteriore pala e creiamo il rotore a tre pale poste a 120 gradi.
Si vedrà che quando una pala è in alto le altre sono a 120 gradi in basso e la loro somma riduce o equilibra lo sbilanciamento del rotore nella parte alta; inoltre quando una pala passa davanti alla torre e riduce al minimo la spinta frontale, le altre si trovano a 120 gradi superirmente, ma meno alte che non nella situazione verticale più sfavorevole. Il sistema diventa molto più equilibrato.

Se usiamo un rotore a 4 pale torniamo al problema delle 2 pale ma con doppio peso; se ne usassimo di più (per esempio cinque, sette), per la teoria delle turbine a canale aperto (dove non c'è una voluta di contenimento al flusso del fluido) le resistenze sulle pale dipendono dal numero delle pale stesse, per cui più numerose sono, maggiore è la resistenza al vento e minore è la velocità di rotazione.

Ecco che la cosa diventa subito sfavorevole, a cui si devono aggiungere anche le complicazioni insostenibili (economicamente) per il peso e gli sforzi dei quali dicevamo sopra.

La prossima puntata aggiungerà alteriori elementi e sarà finalmente quella conclusiva.

 
 
 
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