La turbina Pelton (también traducida como rueda hidráulica Pelton o turbina Bourdain, en inglés: Pelton wheel o Pelton Turbine) es un tipo de turbina de impacto, desarrollada por el inventor estadounidense Lester W. Alan Pelton. Las turbinas Pelton utilizan el flujo del agua para impactar la rueda hidráulica y obtener energía, a diferencia de las ruedas hidráulicas tradicionales de inyección ascendente impulsadas por el propio peso del agua. Antes de la publicación del diseño de Pelton, existían varias versiones de turbinas de impacto, pero eran menos eficientes que el diseño de Pelton. Después de que el agua sale de la rueda hidráulica, generalmente aún conserva velocidad, desperdiciando gran parte de la energía cinética de la rueda. La geometría de las paletas de Pelton es tal que el impulsor sale de la rueda a una velocidad muy baja después de girar a la mitad de la velocidad del chorro de agua; por lo tanto, el diseño de Pelton captura casi por completo la energía de impacto del agua, lo que da como resultado una turbina hidráulica de alta eficiencia.
Después de que el flujo de agua de alta velocidad y alta eficiencia ingresa a la tubería, la potente columna de agua se dirige a las aspas del ventilador en forma de cubo de la rueda motriz a través de la válvula de aguja para impulsarla. Estas aspas, también conocidas como aspas de impacto, rodean la periferia de la rueda motriz y se denominan colectivamente rueda motriz. (Ver foto para más detalles, Turbina Pelton Vintage). Cuando el chorro de agua incide sobre las aspas del ventilador, la dirección del flujo de agua cambia debido a la forma del cubo. La fuerza del impacto del agua ejerce un momento sobre el sistema del cubo y la rueda motriz, y utiliza este momento para hacer girar la rueda. La dirección del flujo de agua en sí es "irreversible", y la salida del flujo de agua se encuentra fuera del cubo, por lo que el caudal de agua disminuye a una velocidad muy baja. Durante este proceso, el impulso del chorro de fluido se transfiere a la rueda motriz y de ahí a la turbina hidráulica. Por lo tanto, el "choque" puede, de hecho, realizar trabajo para la turbina. Para maximizar la potencia y la eficiencia de la turbina, el sistema rotor-turbina está diseñado para duplicar la velocidad del chorro de fluido sobre el álabe. Una proporción muy pequeña de la energía cinética original del chorro permanece en el agua, lo que permite que el álabe se vacíe y se llene a la misma velocidad (véase la conservación de la masa), de modo que el fluido de entrada a alta presión pueda inyectarse continuamente sin interrupción. No es necesario desperdiciar energía. Normalmente, se montan dos álabes uno al lado del otro en el rotor, lo que permite dividir el flujo de agua en dos conductos iguales para la inyección (véase la imagen). Esta configuración equilibra las fuerzas de carga laterales sobre el rotor y contribuye a garantizar un funcionamiento suave, al tiempo que la energía cinética de los chorros de fluido se transfiere al rotor de la turbina hidráulica.
Dado que el agua y la mayoría de los líquidos son prácticamente incompresibles, casi toda la energía disponible se captura en la primera etapa, una vez que el fluido fluye hacia la turbina. Las turbinas Pelton, en cambio, tienen una sola sección de rueda móvil, a diferencia de las turbinas de gas, que funcionan con fluidos compresibles.
Aplicaciones prácticas Las turbinas Pelton son uno de los mejores tipos de turbinas para la generación de energía hidroeléctrica y son el tipo de turbina más adecuado para el entorno cuando la fuente de agua disponible tiene alturas de caída muy altas y caudales bajos. Por lo tanto, en el entorno de alta altura de caída y bajo caudal, la turbina Pelton es la más efectiva, incluso si se divide en dos corrientes, todavía contiene la misma energía en teoría. Además, los conductos utilizados para las dos corrientes de inyección deben ser de calidad comparable, uno de los cuales requiere un tubo largo y delgado y el otro un tubo corto y ancho. Las turbinas Pelton se pueden instalar en sitios de todos los tamaños. Ya existen centrales hidroeléctricas con turbinas Pelton hidráulicas de eje vertical de la clase de toneladas. Su unidad de instalación más grande puede ser de hasta 200 MW. Las turbinas Pelton más pequeñas, por otro lado, tienen solo unas pocas pulgadas de ancho y se pueden utilizar para extraer energía de corrientes que fluyen solo unos pocos galones por minuto. Algunos sistemas de plomería domésticos utilizan ruedas hidráulicas tipo Pelton para el suministro de agua. Se recomienda el uso de estas pequeñas turbinas Pelton a alturas de caída de 9,1 metros (30 pies) o más para generar una potencia significativa. Actualmente, según el caudal y el diseño, la altura de caída del lugar de instalación de la turbina Pelton se sitúa preferiblemente entre 14,9 y 1799,8 metros (49 y 5905 pies), aunque no existe un límite teórico en la actualidad.
Fecha de publicación: 2 de abril de 2022
