Turbina de tornillo
Generador de tornillo de Arquímedes (ASG), [1] también conocido como Arquímedes/turbina de tornillo de Arquímedes (AST), [2] La turbina de Arquímedes o turbina de tornillo es una máquina hidráulica que convierte la energía potencial del agua en un nivel aguas arriba en trabajo . Este convertidor de energía hidroeléctrica es impulsado por el peso del agua, similar a las ruedas hidráulicas , y puede considerarse como una máquina de presión cuasiestática. [2]
Los tornillos de Arquímedes se pueden usar para generar energía si son impulsados por un fluido que fluye en lugar de un fluido de elevación. [2] El agua que transita por el tornillo de una elevación alta a otra baja genera un par de torsión en las superficies del plano helicoidal, lo que hace que el tornillo gire. [2]El generador de tornillo de Arquímedes consta de un rotor en forma de tornillo de Arquímedes que gira en un canal semicircular. El agua fluye hacia el tornillo y su peso presiona las palas de la turbina, lo que a su vez obliga a la turbina a girar. El agua fluye libremente desde el extremo del tornillo hacia el río. El extremo superior del tornillo está conectado a un generador a través de una caja de cambios. El tornillo de Arquímedes es teóricamente una máquina hidráulica reversible, y existen ejemplos de instalaciones individuales en las que los tornillos se pueden utilizar alternativamente como bombas y generadores. [3]
El tornillo de Arquímedes es un invento antiguo, atribuido a Arquímedes de Siracusa (287–212 a. C.), y comúnmente utilizado para extraer agua de un curso de agua con fines de riego . En 1819, el ingeniero francés Claude Louis Marie Henri Navier (1785–1836) sugirió utilizar el tornillo de Arquímedes como una especie de rueda hidráulica. En 1916, William Moerscher solicitó una patente estadounidense sobre la turbina de tornillo hidrodinámica. [4]
La turbina de tornillo de Arquímedes se aplica en ríos con una altura relativamente baja (de 0,1 m a 10 m) [2] y en caudales bajos (0,01 m³/s hasta alrededor de 10 m³/s en una turbina). Debido a la construcción y al movimiento lento de las palas de la turbina, se considera que la turbina es amigable con la vida silvestre acuática. A menudo se etiqueta como "amigable con los peces". La turbina de Arquímedes puede ser utilizada en situaciones donde exista una estipulación para la preservación y cuidado del medio ambiente y la vida silvestre.
Una central hidroeléctrica de turbina de tornillo de Arquímedes (AST) se puede considerar como un sistema con tres componentes principales: un depósito, un vertedero y el AST (que está conectado al sistema mediante una compuerta de control y un estante de basura). [2] En la mayoría de las ubicaciones reales de AST, el flujo entrante debe dividirse entre el AST y un vertedero paralelo. Por lo general, se exige un flujo mínimo sobre el vertedero para la protección del medio ambiente local. Otras salidas, así como una escalera para peces, podrían considerarse como los otros componentes de este sistema. [2]Una guía completa sobre los principios de diseño de turbinas de tornillo Arquímedes y plantas hidroeléctricas de tornillo está disponible en "Turbinas de tornillo Arquímedes: una solución de desarrollo sostenible para la generación de energía verde y renovable: una revisión del potencial y los procedimientos de diseño". [2]
Para diseñar turbinas de tornillo Arquímedes y plantas hidroeléctricas, es esencial estimar la cantidad de agua que pasa a través de la turbina de tornillo, ya que la cantidad de energía generada por una turbina de tornillo Arquímedes es proporcional al caudal volumétrico de agua a través de ella. [2] El volumen de agua que ingresa a una turbina de tornillo de Arquímedes depende de la profundidad del agua de entrada y de la velocidad de rotación del tornillo. [5] Para estimar el caudal total que pasa a través de una turbina de tornillo de Arquímedes para diferentes velocidades de rotación (ω) y niveles de entrada de agua, se podría utilizar la siguiente ecuación: [2] [5]
