Lester Allan Pelton y la invención de la energía hidroeléctrica

Lester Pelton inventó un tipo de turbina de agua de chorro libre llamada Rueda Pelton o turbina Pelton. Esta turbina se utiliza para la generación de energía hidroeléctrica. Es una de las tecnologías verdes originales, reemplazando el carbón o la madera con el poder de la caída del agua..

Lester Pelton y la turbina de rueda de agua Pelton

Lester Pelton nació en 1829 en Vermillion, Ohio. En 1850, emigró a California durante la época de la fiebre del oro. Pelton se ganaba la vida como carpintero y molinero.

En ese momento había una gran demanda de nuevas fuentes de energía para operar la maquinaria y los molinos necesarios para la expansión de las minas de oro. Muchas minas dependían de máquinas de vapor, pero esas requerían suministros agotables de madera o carbón. Lo que abundaba era el poder del agua de los rápidos arroyos de montaña y cascadas.

Las ruedas hidráulicas que se habían utilizado para alimentar molinos harineros funcionaron mejor en ríos más grandes y no funcionaron bien en los arroyos y cascadas de montañas menos voluminosas y de movimiento más rápido. Lo que funcionó fueron las nuevas turbinas de agua que usaban ruedas con copas en lugar de paneles planos. Un diseño histórico en las turbinas de agua fue la altamente eficiente Pelton Wheel.

W. F. Durand, de la Universidad de Stanford, escribió en 1939 que Pelton hizo su descubrimiento cuando observó una turbina de agua desalineada donde el chorro de agua golpeó las tazas cerca del borde en lugar de en el medio de la taza. La turbina se movió más rápido. Pelton incorporó esto en su diseño, con un divisor en forma de cuña en el medio de una copa doble, dividiendo el chorro. Ahora el agua que se expulsa de las dos mitades de las copas divididas actúa para impulsar la rueda más rápido. Probó sus diseños en 1877 y 1878, obteniendo una patente en 1880.

En 1883, la turbina Pelton ganó un concurso por la turbina de rueda de agua más eficiente que lleva a cabo la Compañía Minera de Idaho de Grass Valley, California. La turbina de Pelton demostró ser 90.2% eficiente, y la turbina de su competidor más cercano fue solo 76.5% eficiente. En 1888, Lester Pelton formó la Pelton Water Wheel Company en San Francisco y comenzó a fabricar en masa su nueva turbina de agua..

La turbina de la rueda de agua Pelton estableció el estándar hasta que Eric Crewdson inventó la rueda de impulso Turgo en 1920. Sin embargo, la rueda de impulso Turgo fue un diseño mejorado basado en la turbina Pelton. El Turgo era más pequeño que el Pelton y más barato de fabricar. Otros dos sistemas hidroeléctricos importantes incluyen la turbina Tyson y la turbina Banki (también llamada turbina Michell).

Las ruedas Pelton se utilizaron para proporcionar energía eléctrica en instalaciones hidroeléctricas en todo el mundo. Uno en la ciudad de Nevada tuvo una producción de 18000 caballos de fuerza de electricidad durante 60 años. Las unidades más grandes pueden producir más de 400 megavatios..

Hidroelectricidad

La energía hidroeléctrica convierte la energía del agua que fluye en electricidad o hidroelectricidad. La cantidad de electricidad generada está determinada por el volumen de agua y la cantidad de "carga" (la altura desde las turbinas en la central eléctrica hasta la superficie del agua) creada por la presa. Cuanto mayor es el flujo y la altura, más electricidad se produce..

El poder mecánico de la caída de agua es una herramienta antigua. De todas las fuentes de energía renovables que generan electricidad, la energía hidroeléctrica es la más utilizada. Es una de las fuentes de energía más antiguas y se utilizó hace miles de años para girar una rueda de paletas para propósitos como moler granos. En la década de 1700, la energía hidráulica mecánica se usaba ampliamente para la molienda y el bombeo.. 

El primer uso industrial de la energía hidroeléctrica para generar electricidad se produjo en 1880, cuando 16 lámparas de arco eléctrico fueron alimentadas con una turbina de agua en Wolverine Chair Factory en Grand Rapids, Michigan. La primera central hidroeléctrica de EE. UU. Se inauguró en el río Fox, cerca de Appleton, Wisconsin, el 30 de septiembre de 1882. Hasta ese momento, el carbón era el único combustible utilizado para producir electricidad. Las primeras plantas hidroeléctricas eran estaciones de corriente continua construidas para alimentar arcos e iluminación incandescente durante el período de aproximadamente 1880 a 1895..

Debido a que la fuente de energía hidroeléctrica es el agua, las centrales hidroeléctricas deben ubicarse en una fuente de agua. Por lo tanto, no fue hasta que se desarrolló la tecnología para transmitir electricidad a largas distancias que la energía hidroeléctrica se hizo ampliamente utilizada. A principios de 1900, la energía hidroeléctrica representaba más del 40 por ciento del suministro de electricidad de los Estados Unidos..

Los años 1895 a 1915 vieron cambios rápidos en el diseño hidroeléctrico y una gran variedad de estilos de plantas construidas. El diseño de la planta hidroeléctrica se estandarizó bastante bien después de la Primera Guerra Mundial, y la mayoría del desarrollo en las décadas de 1920 y 1930 se relacionó con plantas térmicas y transmisión y distribución.