Lester Allan Pelton (5 de setembro de 1829 – 14 de março de 1908) foi um inventor americano que contribuiu significativamente para o desenvolvimento da hidroeletricidade e da energia hidrelétrica no Velho Oeste americano, bem como em todo o mundo. No final da década de 1870, ele inventou a roda d'água Pelton, na época o design mais eficiente da turbina hidráulica de impulso. Reconhecido como um dos pais da energia hidrelétrica, ele recebeu a Medalha Elliott Cresson em vida e é membro do National Inventors Hall of Fame.
Lester A. Pelton nasceu em uma cabana de madeira na zona rural de Vermilion Twp., Condado de Erie, Ohio. Seu avô, o capitão Josiah Pelton, que perdeu a maior parte de seus bens como capitão do mar durante a era da Guerra de 1812, pouco depois trouxe sua família para Ohio. O pai de Lester era Allen Pelton, e sua mãe era Fanny Cuddeback, de outra família pioneira local. Quando jovem, Lester trabalhava na fazenda da família e provavelmente frequentou a escola primária "Cuddeback" nas proximidades.
Em 1850, o jovem Pelton, juntamente com vários outros homens locais, emigrou de Ohio para participar da corrida do ouro na Califórnia. Ele não teve sucesso como garimpeiro, mas pescou no Rio Sacramento e vendeu sua pesca localmente; e trabalhou com serraria e carpintaria. Em 1860, após as descobertas de ouro nas proximidades da Sierra Nevada, ele se mudou para Camptonville – perto do Rio Yuba e da região da Mother Lode da Califórnia – onde ganhava a vida como montador de máquinas e carpinteiro. Pelton passava grande parte do tempo lendo e observando a atividade de mineração; seu trabalho e estudos lhe renderam conhecimento crítico sobre equipamentos e processos de mineração e princípios de engenharia relacionados.
As ideias de Pelton para melhorar a turbina hidráulica vieram de seus estudos sobre equipamentos e operações de mineração na região da corrida do ouro na Califórnia. Seguem-se descrições resumidas da tecnologia local observada por Pelton e da ciência pela qual sua turbina hidráulica extrai energia cinética de um riacho de montanha.
O calor do vapor movia grande parte das atividades de mineração locais, mas exigia muita madeira para combustível; as florestas próximas eram rotineiramente devastadas. Rodas d'água de turbina também eram usadas para fornecer energia, mas eram ineficientes na conversão da energia cinética dos riachos de montanha em potência. D.P. Stern relata: "De acordo com um artigo de 1939 de W. F. Durand, da Universidade de Stanford, na Mechanical Engineering, a invenção de Pelton começou a partir de uma observação acidental em algum momento da década de 1870. Pelton estava observando uma turbina hidráulica girando quando a chave que prendia sua roda ao eixo escorregou, fazendo com que ela se desalinhasse. Em vez de o jato atingir as conchas no meio, o deslizamento fez com que atingisse perto da borda; em vez de o fluxo de água ser interrompido, ele era agora desviado para um semicírculo, saindo novamente com direção invertida. Surpreendentemente, a turbina agora se movia mais rápido. Essa foi a grande descoberta de Pelton. Em outras turbinas, o jato atingia o meio da concha e o respingo da água impactada desperdiçava energia".
Experimentando e modelando, Pelton melhorou a eficiência da roda Knight (desenvolvida anteriormente pela Knight Foundry nas proximidades de Sutter Creek). A roda Knight recebia o jato de fluxo ligeiramente descentralizado e em ângulo em uma única concha de turbina. Alternativamente, a roda Pelton – ao implantar uma dupla concha dividida (na prática, duas conchas lado a lado), e então dividindo o jato de água incidente diretamente sobre a palheta comum da concha dupla – capturava a energia cinética de um riacho com mais eficiência. Houve dois resultados principais do design de Pelton: consolidou a introdução de uma nova ciência física na antiga busca humana para desenvolver a energia hidráulica, ou seja, a ciência da turbina de impulso em oposição à turbina de reação; e revolucionou o uso de turbinas adaptadas para locais de alta altura de queda (ou seja, energia de elevação). Antes de Pelton, quase todas as turbinas hidráulicas eram máquinas de reação movidas pela pressão da água, ou altura de queda, enquanto a roda de Pelton era movida pela energia cinética de um jato de água de alta velocidade que poderia ser convenientemente desenvolvido a partir de um pequeno riacho de montanha.
No final da década de 1870, Pelton modelou, testou e fabricou sua primeira turbina hidráulica, apelidada de Pelton Runner – referindo-se mais tarde apenas às pás de impulso – na Miners Foundry em Nevada City, Califórnia. Em 1878, na Mina Mayflower em Nevada City, ele instalou a primeira roda Pelton operacional. Naquela época, a roda da Knight Foundry era vendida como padrão da indústria, mas em uma competição direta realizada em 1883 na Mina Idaho, nas proximidades de Grass Valley, o design de Pelton provou ser muito mais eficiente. O design Pelton fornecia 90% de eficiência (na conversão da energia cinética do fluxo em potência), enquanto o melhor concorrente alcançava menos de 77% – numa época em que a maioria das rodas d'água existentes normalmente atingia menos de 40%.
A roda Pelton também fornecia energia sustentada durante condições de baixo fluxo (típicas) em um riacho de montanha. Em 1887, um mineiro acoplou a roda de Pelton a um dínamo e produziu a primeira energia hidrelétrica na Sierra Nevada.
Em 1895, a maior instalação da roda de Pelton durante sua vida foi realizada na North Star Mine Powerhouse, Grass Valley, Califórnia, pelo engenheiro Arthur De Wint Foote, que projetou e instalou uma roda superdimensionada de 9,14 metros de diâmetro; ela funcionou com sucesso, aumentando muito a potência hidráulica entregue pelos rotores Pelton para produzir ar comprimido para as operações de mineração.
Pelton patenteou sua roda, bem como seu design inovador do rotor de concha dupla, e em 1888 formou a Pelton Water Wheel Company em São Francisco para atender à crescente demanda por energia hidráulica e hidrelétrica em todo o Oeste e em todo o mundo. 'Pelton' é uma marca registrada para os produtos dessa empresa, mas o termo é amplamente usado como nome genérico para turbinas de impulso semelhantes.
Pelton morreu na Califórnia aos 78 anos e está sepultado no cemitério de sua família em Vermilion, Ohio. Seu design Pelton Runner ainda é usado para produzir energia hidrelétrica nos Estados Unidos e em todo o mundo. Projetos posteriores, como a turbina Turgo, patenteada pela primeira vez em 1919, e a turbina Banki, foram inspirados pela roda Pelton.
Em 1895, o Instituto Franklin em Filadélfia, Pensilvânia, concedeu a Lester Pelton a Medalha Elliott Cresson, desde então renomeada como Medalha Benjamin Franklin, pelas realizações de invenção de Pelton em tecnologia. Em 2006, ele foi incluído postumamente no National Inventors Hall of Fame em Alexandria, Virgínia, anteriormente em Akron, Ohio. Existem memoriais e monumentos celebrando Pelton e o Pelton Runner instalados em Camptonville, Califórnia, na Miners Foundry em Nevada City, Califórnia, e no Museu Smithsonian em Washington D.C., no California Resort no Disneyland em Anaheim, entre outros locais.
Em 1958, o ator William Hudson foi escalado como Pelton no episódio "Wheel of Fortune" da série de antologia sindicalizada Death Valley Days, apresentada por Stanley Andrews. O episódio foca no desenvolvimento dos princípios da mineração hidráulica por Pelton.
Media relacionados com Lester Allan Pelton no Wikimedia Commons
Matemática introdutória de turbinas
Site oficial do North Star Mine and Powerhouse & Pelton Wheel Museum