Turbina hidráulica Pelton

As turbinas de impulso são turbinas de água que utilizam a energia cinética de correntes de jato de alta pressão para fazer o trabalho.A água de alta pressão é convertida em correntes a jato de alta velocidade através dos bicos da turbina, que então atingem os baldes da turbina, fazendo com que a turbina gire e execute o trabalho.
Existem três tipos principais de turbinas de impulso:Turbinas hidráulicas Pelton, Turbinas hidráulicasEsta secção apresenta as turbinas Pelton e Turgo mais utilizadas.

Corredor e princípio de funcionamento

A Figura 1 mostra o corredor de uma turbina Pelton, com a visão frontal à esquerda e a visão lateral à direita.por isso também é chamado de turbina de balde.

Figura 1 Turbina de Pelton

A figura 2 mostra a secção transversal de um balde, que é composta por dois corpos em forma de colher, colocados lado a lado.O fluxo de água é lançado para os dois corpos em forma de colher, conduzindo o corredor para girar.

Figura 2 - Seção transversal de um balde

A figura 3 é um diagrama do princípio de funcionamento de uma turbina Pelton.A energia cinética da água empurra os baldesAs linhas azuis indicam o fluxo de água pulverizado pelo bico e o fluxo de água refletido pelo corredor.

Figura 3 -- Princípio de funcionamento da turbina Pelton

A figura 4 é um diagrama que mostra a direcção do fluxo de jato de água para os baldes.é dividido pela borda de entrada para as superfícies de trabalho de ambos os ladosApós ser refletido pelos baldes, o fluxo de jato de alta velocidade transfere sua energia cinética para os baldes, empurrando-os para a frente.

Figura-4 Jato de fluxo do condutor da turbina Pelton

Mecanismo de injecção

O mecanismo de injecção, conhecido como bocal para abreviar, é composto principalmente por um bocal, uma agulha e um mecanismo de movimento da agulha.O tamanho da saída do bico é alterado movendo a agulha dentro do bico, alterando assim o caudal da água a partir do bico para ajustar a potência da turbina.em que a agulha é retraída no tubo e o bico está em estado aberto.

Figura 5 -- estrutura da entrada do tubo e do mecanismo de injecção

O movimento da agulha é realizado pelo mecanismo de movimento da agulha.alterando assim a taxa de fluxo de água do bocalPara as turbinas de água de grande escala, são utilizados servo-mecanismos hidráulicos ou eléctricos para mover a agulha.Os mecanismos de movimento acima mencionados são instalados fora do tubo e pertencem ao mecanismo de injecção controlado externamenteHá outro tipo de mecanismo de injecção instalado no interior do bico, que não tem uma haste de agulha que se estenda para fora do tubo e não requer um cotovelo,trazendo grande conveniência para o layout do gasodutoNo entanto, não será apresentado aqui.

À esquerda da figura 6, a agulha está na posição de trabalho normal e o fluxo de água é dirigido para o balde.a agulha move- se para a frente para bloquear a abertura do bico, e o bico está fechado.

Figura 6Controlar o fluxo de água movendo a agulha

Deflector

As turbinas Pelton são turbinas de cabeça alta, com um alcance de várias centenas de metros a mais de mil metros.As condutas do reservatório para a turbina podem ter um quilômetro a vários quilômetros de comprimentoNo caso de uma falha na rede de energia causando uma fuga, o condutor pode ser desligado.A fonte de água deve ser desligada imediatamente para parar a turbina.Caso contrário, a turbina perderá a sua carga, o que conduzirá a um rápido aumento da velocidade de rotação e a danos à unidade.A grande quantidade de água em movimento dentro não pode parar de fluir rapidamenteSe as condutas forem fechadas rapidamente, gerará-se uma pressão de água extremamente elevada, o que põe seriamente em perigo a segurança dos reservatórios.A única solução é redireccionar a água pulverizada para a turbina para que ela não atinja a turbina, em vez de cortar o fluxo de água.
A instalação de um defletor na frente do bico é o método mais simples.e a turbina funciona normalmente (à esquerda da figura 7)Quando o defletor é abaixado, o fluxo de água do bico é bloqueado pelo defletor e redirecionado para a saída inferior (à direita da figura 7), e a turbina para de funcionar.O defletor pode ser virado para a posição de bloqueio em 1 a 2 segundos.

Figura 7 -- Princípio de funcionamento do defletor

A figura 8 é a principal animação de uma turbina Pelton. As pequenas contas verdes indicam o fluxo de água refletido do lado da frente do corredor,e as pequenas bolas laranja indicam o fluxo de água refletido do lado de trás do corredorA linha central do fluxo de água ejetado do bocal é tangente ao círculo de passo do corredor.Daí o nome "turbina Pelton" (literalmente "turbina de impacto tangencial").