Turbina Pelton , de asemenea , cunoscut sub numele de roata hidraulică tangențial sau roata Pelton, a fost inventat de americanul Lester Allen Pelton în 1870s. Deși mai multe tipuri de turbine au fost create inainte de tip Pelton, aceasta este încă cel mai utilizat pe scară largă în prezent pentru eficiența sa.
Este o turbină cu impuls sau o turbină hidraulică care are un design simplu și compact, are forma unei roți, compusă în principal din găleți, deflectoare sau lame divizate, situate în jurul periferiei sale.
Lamele pot fi poziționate individual sau atașate la butucul central sau întreaga roată poate fi montată într-o singură piesă completă. Pentru a funcționa, transformă energia lichidului în mișcare, care este generată când un jet de apă de mare viteză lovește paletele mobile, determinându-l să se rotească și să înceapă să funcționeze.
Este utilizat în general pentru producerea de energie electrică în instalațiile hidroelectrice, unde rezervorul de apă disponibil este situat la o anumită înălțime deasupra turbinei.
Istorie
Roțile hidraulice s-au născut din primele roți care au fost folosite pentru a trage apa din râuri și au fost deplasate prin efortul omului sau al animalelor.
Aceste roți datează din secolul al II-lea î.Hr., când au fost adăugate padele la circumferința roții. Roțile hidraulice au început să fie utilizate atunci când a fost descoperită posibilitatea valorificării energiei curenților pentru a acționa alte mașini, cunoscute astăzi sub denumirea de turbomachine sau mașini hidraulice.
Turbina cu impuls de tip Pelton nu a apărut până în 1870, când minerul Lester Allen Pelton de origine americană a implementat primul mecanism cu roți pentru a atrage apă, similar cu o moară, apoi a implementat motoare cu aburi.
Aceste mecanisme au început să eșueze în funcționarea lor. De acolo, Pelton a venit cu ideea de a proiecta roți hidraulice cu lame sau lame care primesc șocul apei la viteză mare.
El a observat că jetul s-a lovit la marginea lamelor în loc de centrul lor și, ca urmare, fluxul de apă ieșea în sens invers și turbina se accelera, devenind o metodă mai eficientă. Acest fapt se bazează pe principiul prin care energia cinetică produsă de jet este conservată și poate fi utilizată pentru a genera energie electrică.
Pelton este considerat părintele hidroenergiei, pentru contribuția sa semnificativă la dezvoltarea hidroenergiei în întreaga lume. Invenția sa de la sfârșitul anilor 1870, numită de el însuși Pelton Runner, a fost recunoscută drept cea mai eficientă proiectare a turbinei cu impuls.
Mai târziu, Lester Pelton și-a patentat roata și în 1888 a format compania Pelton Water Wheel din San Francisco. „Pelton” este o marcă comercială a produselor companiei respective, dar termenul este utilizat pentru a identifica turbine cu impulsuri similare.
Ulterior, au apărut noi modele, cum ar fi turbina Turgo patentată în 1919 și turbina Banki inspirată de modelul roții Pelton.
Funcționarea turbinei Pelton
Există două tipuri de turbine: turbină cu reacție și turbină cu impuls. Într-o turbină cu reacție, drenajul are loc sub presiunea unei camere închise; de exemplu, o simplă stropitoare de grădină.
În turbina cu impuls Pelton, atunci când gălețile situate la periferia roții primesc direct apa cu viteză mare, acestea conduc mișcarea de rotație a turbinei, transformând energia cinetică în energie dinamică.
Deși atât energia cinetică, cât și energia de presiune sunt utilizate în turbina de reacție și, deși toată energia livrată într-o turbină cu impuls este cinetică, prin urmare, funcționarea ambelor turbine depinde de o schimbare a vitezei apei, astfel încât să exercite o forță dinamică asupra respectivului element rotativ.
cerere
Există o mare varietate de turbine de diferite dimensiuni pe piață, cu toate acestea, este recomandat să folosiți turbina de tip Pelton la înălțimi de la 300 de metri la aproximativ 700 de metri sau mai mult aproximativ.
Turbinele mici sunt utilizate în scopuri interne. Datorită energiei dinamice generate de viteza apei, aceasta poate produce cu ușurință energie electrică, astfel încât aceste turbine sunt utilizate în mare parte pentru funcționarea centralelor hidroelectrice.
De exemplu, centrala hidroelectrică Bieudron din complexul barajului Grande Dixence, situat în Alpii Elvețieni, în cantonul Valais, Elveția.
Această instalație și-a început producția în 1998, cu două recorduri mondiale: are cea mai puternică turbină Pelton din lume și cel mai înalt cap folosit pentru producerea energiei hidroelectrice.
Instalația găzduiește trei turbine Pelton, fiecare dintre acestea funcționând la o înălțime de aproximativ 1869 metri și un debit de 25 de metri cubi pe secundă, funcționând cu o eficiență mai mare de 92%.
În decembrie 2000, poarta barajului Cleuson-Dixence, care alimentează turbinele Pelton de la Bieudron, s-a rupt la aproximativ 1.234 de metri, forțând oprirea centralei.
Ruptura a fost de 9 metri lungime cu 60 de centimetri lățime, ceea ce a făcut ca debitul prin ruptură să depășească 150 de metri cubi pe secundă, adică a avut o eliberare rapidă a unei cantități mari de apă la presiune ridicată, distrugând trecerea prin aproximativ 100 de hectare de pășuni, livezi, păduri, spălarea diverselor cabane și hambare situate în jurul acestei zone.
Aceștia au efectuat o investigație amplă în legătură cu accidentul, drept urmare au redimensionat aproape complet penelul. Cauza principală a rupturii este încă necunoscută.
Proiectarea necesită îmbunătățiri ale căptușelii conductelor și îmbunătățirea solului din jurul penstock-ului pentru a reduce fluxul de apă între conductă și stâncă.
Secțiunea deteriorată a penstock-ului a fost redirecționată din locația anterioară pentru a găsi o piatră nouă care era mai stabilă. Construcția pe poarta reproiectată a fost finalizată în 2009.
Instalația Bieudron nu a funcționat după acest accident decât până când a fost complet operațională în ianuarie 2010.
Referințe
- Roata Penton. Wikipedia, enciclopedia gratuită. Recuperat: en.wikipedia.org
- Turbină Pelton. Wikipedia, enciclopedia gratuită. Recuperat de pe es.wikipedia.org
- Lester Allen Pelton. Wikipedia, enciclopedia gratuită. Recuperat de pe en.wikipedia.org
- Centrala hidroelectrica Bieudron. Wikipedia, enciclopedia gratuită. Recuperat de pe en.wikipedia.org
- Turbine Pelton și Turgo. Regenerabile În primul rând. Recuperat de la renovablesfirst.co.uk
- Hanania J., Stenhouse K. și Jason Donev J. Pelton Turbine. Enciclopedia educației energetice. Recuperat de la energyeducation.ca
- Pelton Turbine - Aspecte de lucru și design. Aflați Ingineria. Recuperat de la learningengineering.org
- Turbine hidraulice. Mașini electrice OJSC. Recuperat din power-m.ru/es/
- Roata Pelton. Hartvigsen Hydro. Recuperat de pe h-hydro.com
- Bolinaga JJ Mecanica elementară a fluidelor. Universitatea Catolică Andres Bello. Caracas, 2010. Aplicații pentru mașini hidraulice. 298.
- Linsley RK și Franzini JB Resurse hidraulice. CECSA. Utilaje hidraulice. Capitolul 12. 399-402, 417.
- Wylie S. Mecanica fluidelor. McGraw Hill. Ediția a șasea. Teoria turbomachinelor. 531-532.