La turbina Pelton (també traduïda com a roda hidràulica Pelton o turbina Bourdain, en anglès: Pelton wheel o Pelton Turbine) és un tipus de turbina d'impacte, desenvolupada per l'inventor estatunidenc Lester W. Pelton. Les turbines Pelton utilitzen aigua per fluir i colpejar la roda hidràulica per obtenir energia, cosa que és diferent de la roda hidràulica tradicional d'injecció ascendent impulsada pel pes de la mateixa aigua. Abans de la publicació del disseny de Pelton, existien diverses versions de la turbina d'impacte, però eren menys eficients que el disseny de Pelton. Després que l'aigua surti de la roda hidràulica, normalment encara té velocitat, malgastant gran part de l'energia cinètica de la roda hidràulica. La geometria de les pales de Pelton és tal que l'impel·lent surt de l'impel·lent a una velocitat molt baixa després de funcionar a la meitat de la velocitat del raig d'aigua; per tant, el disseny de Pelton captura l'energia d'impacte de l'aigua gairebé completament, de manera que té una turbina d'aigua d'alta eficiència.
Després que el flux d'aigua d'alta eficiència i alta velocitat entri a la canonada, la forta columna d'aigua es dirigeix a les pales del ventilador en forma de galleda de la roda mòbil a través de la vàlvula d'agulla per impulsar la roda mòbil. Això també es coneix com a pales del ventilador d'impacte, envolten la perifèria de la roda motriu i s'anomenen col·lectivament la roda motriu. (Vegeu la foto per a més detalls, turbina Pelton vintage). A mesura que el raig d'aigua incideix sobre les pales del ventilador, la direcció del flux de l'aigua canviarà a causa de la forma de la galleda. La força de l'impacte de l'aigua exercirà un moment sobre la galleda d'aigua i el sistema de la roda mòbil, i l'utilitzarà per girar la roda mòbil; la direcció del flux de l'aigua en si és "irreversible", i la sortida del flux d'aigua es col·loca fora de la galleda d'aigua, i el cabal del flux d'aigua baixarà a una velocitat molt baixa. Durant aquest procés, l'impuls del raig de fluid es transferirà a la roda mòbil i d'allà a la turbina d'aigua. Per tant, el "xoc" pot fer treball per a la turbina. Per tal de maximitzar la potència i l'eficiència del treball de la turbina, el sistema de rotor i turbina està dissenyat per duplicar la velocitat del raig de fluid sobre la cubeta. I una proporció molt petita de l'energia cinètica original del raig de fluid romandrà a l'aigua, cosa que fa que la cubeta es buidi i s'ompli a la mateixa velocitat (vegeu conservació de massa), de manera que el fluid d'entrada a alta pressió es pot continuar injectant sense interrupcions. No cal malgastar energia. Normalment, es munten dues cubetes una al costat de l'altra al rotor, cosa que permetrà dividir el flux d'aigua en dos tubs iguals per a la injecció (vegeu la imatge). Aquesta configuració equilibra les forces de càrrega lateral sobre el rotor i ajuda a garantir la suavitat, mentre que l'energia cinètica dels dolls de fluid també es transfereix al rotor de la turbina hidroelèctrica.
Com que l'aigua i la majoria de líquids són gairebé incompressibles, gairebé tota l'energia disponible es captura a la primera etapa després que el fluid flueixi cap a la turbina. Les turbines Pelton, en canvi, només tenen una secció de roda mòbil, a diferència de les turbines de gas que funcionen amb fluids compressibles.
Aplicacions pràctiques Les turbines Pelton són un dels millors tipus de turbines per a la generació d'energia hidroelèctrica i són el tipus de turbina més adequat per a l'entorn quan la font d'aigua disponible té altures de capçal molt elevades i cabals baixos. Per tant, en un entorn d'alta capçal i baix cabal, la turbina Pelton és la més eficaç, fins i tot si es divideix en dos corrents, encara conté la mateixa energia en teoria. A més, els conductes utilitzats per als dos corrents d'injecció han de ser de qualitat comparable, un dels quals requereix un tub llarg i prim i l'altre un tub curt i ample. Les turbines Pelton es poden instal·lar en llocs de totes les mides. Ja hi ha centrals hidroelèctriques amb turbines Pelton d'eix vertical hidràulic de la classe de tones. La seva unitat d'instal·lació més gran pot ser de fins a 200 MW. Les turbines Pelton més petites, en canvi, només tenen uns centímetres d'amplada i es poden utilitzar per extreure energia de corrents que flueixen només uns quants galons per minut. Alguns sistemes de fontaneria domèstica utilitzen rodes hidràuliques tipus Pelton per al subministrament d'aigua. Aquestes petites turbines Pelton es recomanen per a ús a altures de cap de 30 peus (9,1 m) o més per generar una potència significativa. Actualment, segons el cabal d'aigua i el disseny, l'alçada del cap del lloc d'instal·lació de la turbina Pelton es troba preferiblement en el rang de 49 a 5.905 peus (14,9 a 1.799,8 metres), però actualment no hi ha cap límit teòric.
Data de publicació: 02 d'abril de 2022
