A turbina Pelton, também conhecida como roda hidráulica tangencial ou roda Pelton, foi inventada pelo americano Lester Allen Pelton na década de 1870. Embora vários tipos de turbinas tenham sido criados antes do tipo Pelton, esta ainda é a mais usada atualmente por sua eficácia.
É uma turbina de impulso ou turbina hidráulica que possui um design simples e compacto, tem o formato de uma roda, composta principalmente por caçambas, defletores ou pás móveis divididas, localizadas em sua periferia.
As lâminas podem ser posicionadas individualmente ou presas ao cubo central, ou a roda inteira pode ser montada em uma peça completa. Para funcionar, ele converte a energia do fluido em movimento, que é gerado quando um jato de água em alta velocidade atinge as lâminas em movimento, fazendo-as girar e começar a operar.
Geralmente é usado para produzir eletricidade em usinas hidrelétricas, onde o reservatório de água disponível está localizado a uma certa altura acima da turbina.
História
As rodas hidráulicas nasceram das primeiras rodas que serviam para tirar água dos rios e eram movidas pelo esforço do homem ou dos animais.
Essas rodas datam do século 2 aC, quando as pás foram adicionadas à circunferência da roda. As rodas hidráulicas começaram a ser utilizadas quando foi descoberta a possibilidade de aproveitar a energia das correntes para operar outras máquinas, hoje conhecidas como turbomáquinas ou máquinas hidráulicas.
A turbina de impulso do tipo Pelton não apareceu até 1870, quando o mineiro Lester Allen Pelton de origem americana implementou o primeiro mecanismo com rodas para tirar água, semelhante a um moinho, depois implementou motores a vapor.
Esses mecanismos começaram a falhar em seu funcionamento. A partir daí, Pelton teve a ideia de projetar rodas hidráulicas com lâminas ou lâminas que recebem o choque da água em alta velocidade.
Ele observou que o jato atingiu a borda das pás ao invés de seu centro e, como resultado, o fluxo de água saiu na direção reversa e a turbina ganhou velocidade, tornando-se um método mais eficiente. Esse fato se baseia no princípio de que a energia cinética produzida pelo jato é conservada e pode ser utilizada 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, apelidada por ele mesmo de Pelton Runner, foi reconhecida como o projeto de turbina de impulso mais eficiente.
Mais tarde, Lester Pelton patenteou sua roda e em 1888 formou a Pelton Water Wheel Company em São Francisco. "Pelton" é uma marca registrada dos produtos dessa empresa, mas o termo é usado para identificar turbinas de impulso semelhantes.
Mais tarde, novos designs 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, a drenagem ocorre sob a pressão de uma câmara fechada; por exemplo, um irrigador de jardim simples.
Na turbina de impulso do tipo Pelton, quando as caçambas localizadas na periferia da roda recebem a água diretamente em alta velocidade, elas acionam o movimento rotacional da turbina, convertendo a energia cinética em energia dinâmica.
Embora a energia cinética e a energia de pressão sejam usadas na turbina de reação, e embora toda a energia fornecida em uma turbina de impulso seja cinética, portanto, a operação de ambas as turbinas depende de uma mudança na velocidade da água, de modo que exerce uma força dinâmica sobre o referido elemento rotativo.
Inscrição
Existe uma grande variedade de turbinas em diferentes tamanhos no mercado, porém é recomendado o uso da turbina do tipo Pelton em alturas de 300 metros a cerca de 700 metros ou mais aproximadamente.
Pequenas turbinas são usadas para fins domésticos. Graças à energia dinâmica gerada pela velocidade da água, pode facilmente produzir energia elétrica de tal forma que essas turbinas são utilizadas principalmente para o funcionamento de usinas hidrelétricas.
Por exemplo, a usina hidrelétrica Bieudron no complexo da barragem Grande Dixence localizado nos Alpes suíços no cantão de Valais, na Suíça.
Essa usina iniciou sua produção em 1998, com dois recordes mundiais: possui a turbina Pelton mais potente do mundo e o cabeçote mais alto utilizado para produzir energia hidrelétrica.
A instalação abriga três turbinas Pelton, cada uma delas opera a uma altura de aproximadamente 1.869 metros e uma vazão de 25 metros cúbicos por segundo, trabalhando com uma eficiência superior a 92%.
Em dezembro de 2000, o portão da barragem Cleuson-Dixence, que alimenta as turbinas Pelton em Bieudron, rompeu a cerca de 1.234 metros, forçando o desligamento da usina.
A ruptura tinha 9 metros de comprimento por 60 centímetros de largura, fazendo com que o fluxo através da ruptura ultrapassasse 150 metros cúbicos por segundo, ou seja, ocorria um rápido lançamento de grande quantidade de água em alta pressão, destruindo sua passagem cerca de 100 hectares de pastagens, pomares, florestas, a lavagem de vários chalés e celeiros localizados ao redor desta área.
Eles conduziram uma grande investigação sobre o acidente, como resultado, eles redesenharam quase completamente a comporta. A causa raiz da ruptura ainda é desconhecida.
O redesenho exigiu melhorias no revestimento do tubo e melhoria do solo ao redor da comporta para reduzir o fluxo de água entre o tubo e a rocha.
A seção danificada da comporta foi redirecionada do local anterior para encontrar uma nova rocha mais estável. A construção do portão redesenhado foi concluída em 2009.
A instalação de Bieudron não estava operacional após este acidente até estar totalmente operacional em janeiro de 2010.
Referências
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