Turbina Pelton
A turbina Pelton é uma turbina hidráulica de impulso, inventada por Lester Allan Pelton na década de 1870. Este tipo de turbina é especialmente adequado para grandes alturas de queda de água, tipicamente entre 350 metros e 1.100 metros, sendo amplamente utilizado em centrais hidroeléctricas situadas em regiões montanhosas.
Características e Funcionamento
A turbina Pelton é composta por uma roda equipada com conchas (ou pás) distribuídas ao longo da sua periferia. A água é direccionada para a turbina através de injectores, que transformam a energia de pressão em energia cinética, lançando jactos de água de alta velocidade contra as conchas.
Ao atingir as conchas, o jacto de água é dividido e desviado em quase 180 graus, transferindo a sua energia cinética para a roda e fazendo-a girar.
Vista interna de uma turbina Pelton, evidenciando a direcção do jacto de água sobre as conchas.
Estrutura completa de uma instalação com turbina Pelton, incluindo tubagens e válvulas.
Exemplo de uma turbina Pelton instalada numa pequena central hidroeléctrica.
Configuração básica de uma turbina Pelton, mostrando a direcção dos jactos e a ligação ao gerador.
Vantagens
- Elevada eficiência: As turbinas Pelton podem atingir rendimentos superiores a 90%, sendo altamente eficientes para grandes quedas e caudais reduzidos.
- Flexibilidade operacional: Mantêm um desempenho consistente mesmo com variações no caudal, permitindo a operação em diferentes condições de escoamento.
- Baixa rotação: As turbinas Pelton operam a velocidades mais reduzidas, minimizando o desgaste dos componentes.
Desvantagens
- Susceptibilidade à erosão: Devido às elevadas velocidades dos jactos de água, as conchas da turbina podem sofrer erosão causada por partículas abrasivas presentes na água, como areia.
- Dimensão da estrutura: Para suportar as altas pressões e o sistema de injecção de jactos, as turbinas Pelton requerem uma estrutura robusta e volumosa.
- Custo de fabrico: A precisão no fabrico das conchas e injectores faz com que o custo inicial seja elevado.
Aplicações
A Turbina Pelton é amplamente utilizada em:
- Centrais hidroeléctricas de alta queda, onde as diferenças de altura são superiores a 300 metros.
- Pequenas centrais isoladas, que utilizam cursos de água montanhosos para produzir energia eléctrica.
- Sistemas de geração distribuída, onde é necessário optimizar a produção energética com um caudal reduzido.
Comparação com Outras Turbinas
| Turbina | Queda Recomendada | Caudal Recomendado | Eficiência (%) |
|---|---|---|---|
| Turbina Cross-Flow | 1 - 30 m | Médio a Elevado | 65 - 80 |
| Turbina Turgo | 10 - 80 m | Moderado | 75 - 85 |
| Turbina Pelton | 30 - 120 m | Baixo | 85 - 90 |
Conclusão
A Turbina Pelton é uma solução eficiente para a geração de energia hidroeléctrica em locais com grandes alturas de queda e caudais reduzidos. Destaca-se pela sua elevada eficiência, robustez e capacidade de adaptação. No entanto, a sua instalação requer uma estrutura adequada para suportar as pressões envolvidas, além de cuidados com a erosão causada por partículas abrasivas.
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