Conca hidràulica.
Energia hidràulica.

Presa.
Energia hidràulica.

Turbina Pelton

Turbina Pelton

La turbina Pelton és un tipus de turbina utilitzada en la indústria de l'energia hidràulica dins el camp de les energies renovables.

Una turbina Pelton és una turbina hidràulica del tipus d'impuls utilitzada en centrals hidroelèctriques amb gran alçada vertical. Va ser inventeu a per Lester Allan Pelton en la dècada de 1870 i milloreu a significativament per altres inventors més enllà de finals de la dècada de 1800. La turbina Pelton és un desenvolupament addicional de la roda d'aigua tradicional. La turbina Pelton transforma l'energia hidràulica en l'impuls d'un o més raigs d'aigua a una velocitat molt alta a energia cinètica (rotació). Existien m oltes variants de les turbines d'impulsió abans de la invenció de la turbina Pelton, però tenien una eficiència inferior.

La turbina Pelton generalment s'instal·la en una central hidràulica i es connecta a un tub de pressió des d'una presa de gran alçada. A la turbina, l'aigua s'alimenta a una o més filtres, i hi ha una acceleració violenta en el flux d'aigua. L'aigua té una velocitat molt alta quan surt del filtre i puja a l'impulsor de la turbina. El doll d'aigua colpeja diverses pales en forma de bol, que són característiques del tipus de turbina. A l'eix de la turbina hi ha un generador que produeix energia elèctrica.

En els tipus anteriors de turbines, l'aigua encara tenia una velocitat alta quan va abandonar aba la roda, per la qual cosa gran part de l'energia cinètica de l'aigua no s'utilitzava per complet. Pelton va dissenyar les pales perquè el raig d'aigua giri gairebé 180 ° després de deixar les pales. Quan la velocitat perifèrica de l'impulsor té aproximadament la meitat de la velocitat del flux d'aigua, s'aconsegueix el major efecte. L'aigua surt de la roda de la turbina a molt baixa velocitat. Una turbina Pelton té una eficiència del 92% d'aprofitament de l'energia hidràulica.

Estructura de la turbina Pelton

Els components principals de la turbina Pelton consisteixen en un impulsor, un eix, una canonada d'alimentació, una o més filtres i carcasses de turbines. Llavors, en principi, les mateixes parts que en el temps de Pelton. El tub de subministrament en una turbina Pelton moderna és un anell principal amb corbes fetes als filtres. Sovint hi ha més filtres des d'on es distribueix l'aigua des de la canonada de subministrament, i quan l'aigua accelera bruscament abans que toqui les pales de l'impulsor.

L'impulsor gira completament a l'aire lliure i es col·loca en una carcassa o tapa, sovint anomenada la carcassa de la turbina, que atraparà les esquitxades d'aigua il as portarà al túnel de drenatge de la planta d'energia hidràulica. La pressió en l'aigua en la línia d'anell just abans dels filtres està determinada per l'altura de caiguda. La carcassa de la turbina Pelton és plena d'aire amb pressió atmosfèrica (1 bar). Mitjançant els filtres, l'aigua accelera mentre la pressió en l'aigua cau a la pressió atmosfèrica. Com la pressió en l'aigua no canvia abans i després del contacte amb l'impulsor, una turbina de pell es pot denominar turbina de pressió líquida.

La roda de desplaçament es munta en un eix vertical o horitzontal que està equipat amb un o més coixinets. Normalment, els eixos horitzontals es fan servir per a turbines hidràuliques amb un o dos rajos, mentre que un selecciona l'eix vertical si hi ha més llamps. El broquet o els filtres a la turbina Pelton es munten de manera que el raig d'aigua copegi les pales més externes en l'impulsor en angles rectes.

Les pales estan muntades fermament de manera que el raig d'aigua toc cada pala per un moment. A causa de que l'aigua té una certa velocitat després que hagi sortit dels recipients, desapareix ràpidament de l'impulsor, de manera que els recipients estan buits d'aigua quan arriben al següent raig d'aigua. La col·lisió entre les gotes d'aigua i la part posterior dels bols representa un cert problema. El disseny de la turbina Peltonestà fet per usar l'aigua ràpidament.

Els plats a l'impulsor són dobles en la forma en què en el mitjà de cada pala hi ha un quasi- ou que talla el raig d'aigua. Cadascuna de les dues meitats del recipient desvia la meitat del raig d'aigua, i quan ha de seguir el contorn dels recipients, l'aigua fa una "volta en U". Cada meitat del doll d'aigua escindit passa virtualment una corba de 180 ° abans d'abandonar la vora exterior del recipient. Això equilibra les forces de càrrega lateral a la roda i l'eix. El fet que l'aigua faci una "volta en U" és un requisit previ per a la millor utilització possible de l'impuls del doll d'aigua. Perquè el raig d'aigua no es talli pel recipient directament al davant del que fa que el raig d'aigua es redreça, es fa una osca (rebaixi) a la part més externa de cada recipient.

En les  turbines Pelton d'alta pressió modernes, l'impulsor està fet d'una sola peça d'acer forjat. Per a plantes hidràuliques de baixa pressió, és comú que els bols es atornillen a la roda, mentre que aquesta era l'única forma de construcció.

El doll d'aigua exerceix una força en cada un dels plats, i el producte d'aquesta força i el radi des del centre de l'impulsor fins on colpeja la biga és el parell de forces de la turbina (força pel braç). Quan l'impulsor gira, es realitza el treball corresponent a la definició, que estableix que el treball és igual al moment multiplicat per la velocitat de rotació (velocitat angular). L'energia potencial de l'aigua a l'estany d'admissió de la planta d'energia hidràulica es transforma en energia cinètica (rotació) a la turbina. Una petita part de l'energia cinètica original en el flux d'aigua roman en l'aigua després que la roda hagi girat al següent bol. Això vol dir que no s'utilitza tota l'energia a l'aigua, però com es va esmentar anteriorment, això és necessari perquè l'aigua surti ràpidament de l'impulsor. Això evita la col·lisió entre l'aigua i la part posterior dels bols, el que al seu torn reduirà la velocitat de la roda.

L'efecte que pot desenvolupar una turbina Pelton és com amb totes les altres turbines hidràuliques determinades únicament per l'eficiència, l'alçada de caiguda i el flux d'aigua.

Aplicació de la turbina Pelton

La turbina Pelton és el tipus de turbina preferit per a l'ús de cascades amb gran alçada de caiguda i petites quantitats d'aigua. La major altura de caiguda per a una central elèctrica al món és la central elèctrica Bieudron a Suïssa, amb una alçada de caiguda de 1883 m. Aquesta central elèctrica compta amb les tres turbines més allunyades, la més gran del món amb un rendiment de 423 megawatts (MW) cadascuna.

Les  turbines Pelton s'utilitzen també en petites centrals elèctriques, plantes d'energia de mini hidràulica i centrals hidroelèctriques. Instal·lacions on l'altura de caiguda és d'unes poques desenes de metres i l'extinció d'uns pocs litres per segon no és infreqüent.

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 5 de desembre de 2018