História da turbina Pelton, operação, aplicação

O Turbina Pelton, Também conhecida como roda de Pelton roda d'água tangencial ou foi inventado pelo americano Lester Allen Pelton no início de 1870. Embora vários tipos de turbinas foram criados antes do tipo Pelton, este continua a ser o mais usado atualmente por seu efetividade

É uma turbina de água ou turbina de impulso que tem um design simples e compacto, roda em forma, composta principalmente de conchas, deflectores ou lâminas divididos, localizados em torno da sua periferia em movimento.

As palhetas podem ser colocadas individualmente ou presas ao cubo central, ou a roda inteira pode ser colocada em uma única peça completa. Para trabalhar, converte a energia do fluido em movimento, que é gerada quando um jato de água em alta velocidade atinge as lâminas móveis, fazendo com que ele gire e comece a trabalhar.

É geralmente usado para produzir eletricidade em usinas hidrelétricas, onde o tanque de água disponível está localizado a uma certa altura acima da turbina.

Índice

• 1 História
• 2 Operação da turbina Pelton
• 3 Aplicação
• 4 referências

História

As rodas hidráulicas nasceram das primeiras rodas que foram usadas para tirar água dos rios e foram movidas pelo esforço do homem ou dos animais.

Essas rodas remontam ao século 2 aC, quando adicionaram pás à circunferência da roda. Rodas hidráulicas começaram a ser usadas, quando foi descoberta a possibilidade de aproveitar a energia das correntes para operar outras máquinas, atualmente conhecidas como turbomáquinas ou máquinas hidráulicas.

A turbina de impulso Pelton, não fez a sua aparição até 1870, quando a mineração de Lester Allen Pelton de origem EUA implementou o primeiro mecanismo com rodas para tirar água, semelhante a um moinho, em seguida, os motores a vapor implementado.

Esses mecanismos começaram a apresentar falhas em sua operação. A partir daí, Pelton pensou em projetar rodas hidráulicas com lâminas ou pás que recebem o choque da água em alta velocidade.

Ele observou que o jacto atingiu a borda das lâminas, em vez de no seu centro e como resultado, o fluxo de água para fora em sentido inverso e a turbina mais rapidamente adquirida, tornando-se um método mais eficiente. Este fato é baseado no princípio pelo qual a energia cinética produzida pelo jato é conservada e pode ser usada para gerar energia elétrica.

Pelton é considerado o pai da energia hidrelétrica, por sua contribuição significativa para o desenvolvimento da energia hidrelétrica em todo o mundo. Sua invenção no final da década de 1870, chamada por ele mesmo como Pelton Runner, foi reconhecida como o design mais eficiente da turbina de impulso.

Mais tarde, Lester Pelton patenteou sua roda e em 1888 formou a Pelton Water Wheel Company, em San Francisco. "Pelton" é uma marca registrada dos produtos da empresa, mas o termo é usado para a identificação de turbinas de impulso similares.

Posteriormente, novos projetos surgiram, como a turbina Turgo patenteada em 1919, e a turbina Banki inspirada no modelo de roda Pelton.

Operação da turbina Pelton

Existem dois tipos de turbinas: turbina de reação e turbina de impulso. Em uma turbina de reação, o escoamento é efetuado sob a pressão de uma câmara fechada; por exemplo, um simples aspersor de jardim.

Na turbina Pelton impulso, quando as conchas situadas na periferia da roda de receber directamente a água a alta velocidade, a unidade de rotação da turbina, a conversão da energia cinética em energia dinâmica.

Embora tanto a energia cinética e a energia de pressão é utilizada na turbina de reacção, e, apesar de toda a energia fornecida a uma turbina de impulsão é cinética, por conseguinte, a operação de ambas as turbinas depende de uma mudança na velocidade da água, de modo que exerça uma força dinâmica neste elemento rotativo.

Aplicação

Há uma grande variedade de turbinas em diferentes tamanhos no mercado, no entanto, recomenda-se usar a turbina do tipo Pelton em alturas de 300 metros até aproximadamente 700 metros ou mais.

Turbinas pequenas são usadas para fins domésticos. Graças à energia dinâmica gerada pela velocidade da água, ela pode facilmente produzir energia elétrica de tal forma que essas turbinas são usadas principalmente para a operação de usinas hidrelétricas.

Como por exemplo, a usina hidrelétrica de Bieudron no complexo da barragem Grande Dixence localizado nos Alpes suíços, no cantão de Valais, na Suíça.

Esta planta iniciou a sua produção em 1998, com dois recordes mundiais: tem a turbina Pelton mais potente do mundo e a cabeça mais alta utilizada para produzir energia hidroeléctrica.

A instalação abriga três turbinas Pelton, cada uma operando a uma altura de aproximadamente 1869 metros e um fluxo de 25 metros cúbicos por segundo, trabalhando com uma eficiência superior a 92%.

Em dezembro de 2000, o portão da represa Cleuson-Dixence, que alimenta as turbinas Pelton em Bieudron, teve uma ruptura de 1234 metros, forçando o fechamento da usina.

A ruptura foi de 9 metros de comprimento por 60 centímetros de largura, fazendo com que o fluxo através da ruptura excedesse 150 metros cúbicos por segundo, ou seja, tinha uma liberação rápida de uma grande quantidade de água a alta pressão, destruindo sua passagem 100 hectares aproximadamente de pastagens, pomares, florestas, a lavagem de vários chalés e celeiros localizados ao redor desta área.

Eles fizeram uma grande investigação sobre o acidente, como resultado quase completamente redesenhado o cano forçado. A causa raiz da ruptura ainda é desconhecida.

O redesenho exigiu melhorias no revestimento da tubulação e melhoria do solo ao redor do tubo forçado para reduzir o fluxo de água entre o tubo e a rocha.

A seção danificada do tubo forçado foi redirecionada do local anterior para encontrar uma nova rocha que fosse mais estável. A construção do portão redesenhado foi concluída em 2009.

A instalação da Bieudron não estava operacional após este acidente até que a empresa reiniciou suas atividades em janeiro de 2010.

Referências

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