El Holyoke Testing Flume fue un laboratorio y aparato de pruebas hidráulicas en Holyoke, Massachusetts , operado por Holyoke Water Power Company de 1870 a 1932, y utilizado para probar el rendimiento de los diseños de turbinas de agua , completando 3,176 pruebas de eficiencia en ese tiempo. [3] : 100 Robert E. Horton lo describió en un testimonio ante el tribunal como la única instalación de este tipo en el siglo XIX y principios del XX, que hizo posible la estandarización de las turbinas de agua estadounidenses. [4] De hecho Clemens Herschel, quien administró y rediseñó la instalación en la década de 1880, luego la describió en su testimonio ante el Congreso como el "primer laboratorio hidráulico moderno" en los Estados Unidos y el mundo. [5] Fue a través de la necesidad de Herschel de determinar el consumo de energía de agua de diferentes molinos, y en este sistema de prueba inventaría el medidor Venturi , el primer medio preciso para medir flujos a gran escala, que aún conserva un uso generalizado en la tecnología moderna. hoy. [5] [6]
Establecido | 1870 |
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Tipo de investigación | Industrial |
Campo de investigación | Ingeniería hidráulica |
Director |
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Habla a | 102 Cabot Street |
Localización | Holyoke , Massachusetts , EE. UU. 42.199580 ° N 72.609826 ° W 42 ° 11′58 ″ N 72 ° 36′35 ″ W / Coordenadas : 42 ° 11′58 ″ N 72 ° 36′35 ″ W / 42.199580 ° N 72.609826 ° W |
Instalaciones | Sistema de canales de Holyoke |
Afiliaciones | Compañía de energía hidráulica de Holyoke |
Mapa | |
Ubicación en Holyoke |
Programas de investigación
En un informe de 1906, la misión de investigación de la instalación se describió como triple: [7] [8]
1. La prueba de todas las ruedas instaladas en conjunto con la energía hidráulica en Holyoke, a fin de que su capacidad de descarga pueda ser determinada y utilizada como un medio para estimar la cantidad de agua tomada por los varios molinos.
2. La prueba de ruedas experimentales con miras a su mejora.
3. [La] prueba de modelos estándar de turbinas de tipo americano que se instalarán en nuevas plantas.
Historia
Los predecesores de Emerson
Los orígenes del canal de prueba de Holyoke Water Power Company y su éxito posterior están indisolublemente ligados al progreso industrial que precedió a Holyoke en la historia de Lowell, Massachusetts . En 1868, un tal Asa M. Swain construyó un canal de prueba según las especificaciones del destacado ingeniero de turbinas James B. Francis . Inicialmente, este canal fue diseñado para probar los diseños de Swain Turbine Company con James B. Emerson , un ex capitán de barco e ingeniero civil autodidacta, encargado de construir un dinamómetro de freno Prony para él y supervisar los experimentos de eficiencia. Sin embargo, tras su éxito inicial, el canal se abrió al público y Emerson lo operó como un esfuerzo personal, proporcionando fondos para el uso de agua Lowell en sus experimentos. [7] : 24 Entre las primeras pruebas realizadas a partir de entonces hubo una serie de pruebas competitivas para encontrar diseños con la mayor eficiencia, con las ruedas Swain y Leffel obteniendo los mejores resultados. Aunque Emerson luego descartaría las cifras generadas por estas pruebas, al escuchar el éxito inicial de la competencia, fue contactado por el Sr. Stewart Chase, agente de Holyoke Water Power Company, quien escribió: [9]
La prueba de turbinas es el único camino a la perfección, y ese es un asunto de gran importancia. Mueva su trabajo a Holyoke y use toda el agua que sea necesaria para el propósito, y bienvenido, de forma gratuita.
Legado
El Holyoke Testing Flume finalmente revolucionó el desarrollo de turbinas de agua en los Estados Unidos, y desde la década de 1880 hasta la de 1920 fue prominente en esa industria como prueba estándar para los fabricantes estadounidenses. [10] Sus pruebas se citarían en casos de tribunales superiores en los Estados Unidos como el estándar por el cual se midieron las eficiencias de las turbinas, a principios del siglo XX. [1] [11] El canal de pruebas y sus experimentos también serían responsables de la mejora de la eficiencia y la reducción de costos de las turbinas Francis bajo James B. Emerson, así como del desarrollo y prueba de la primera turbina moderna de flujo mixto. , el Hércules, de John B. McCormick . [12] [13] También fue en el Testing Flume que James B. Francis desarrolló su fórmula de vertedero para medir la eficiencia de las turbinas, [14] sin embargo, esta fórmula, aunque ampliamente utilizada en Estados Unidos, fue un punto de discordia entre estadounidenses y Ingenieros europeos, con diferencias en las lecturas de eficiencia encontradas entre el canal Holyoke y sus homólogos en Alemania. [15] Esta medición estándar de la eficiencia del flujo también permitió a las fábricas y los gobiernos utilizar las mediciones de potencia de las turbinas para determinar, hasta cierto punto, la cantidad de fugas en canales y presas en los Estados Unidos. [dieciséis]
La ampliación de la generación de electricidad a demandas de potencia mucho mayores hizo que el aparato y sus componentes fueran obsoletos, ya que incluso las fluctuaciones más pequeñas en la producción tenían mayores consecuencias en las mediciones de la producción. Sin embargo, en última instancia, el aparato jugaría un papel clave en la invención del medidor Venturi, el primer medio preciso para medir flujos a gran escala, e indirectamente fue parte de la progresión tecnológica que condujo al desarrollo de la turbina de combustión y los motores a reacción . [10]
En los últimos años, Holyoke Gas & Electric ha buscado capitalizar este legado de pruebas. En 2018 se anunció que el diseñador local de turbinas PDI, Inc., con sede en Framingham , había recibido una subvención para fabricar un nuevo tipo de rueda de turbina con la firma de ingeniería Cofab de la ciudad, probando dicho prototipo en una de las esclusas del Canal como parte de la Prueba de Energía Limpia de HG&E. Iniciativa de cama. [17]
Aunque el canal en sí y sus componentes mecánicos se extinguieron en 1932, desde la década de 1950 Holyoke Gas & Electric Company ha mantenido su edificio original como una subestación eléctrica, sirviendo a los contribuyentes de la ciudad con energía hidroeléctrica y otras fuentes de electricidad de fuentes renovables. [18] [3]
Sucesores
En 1910, el laboratorio se describía como el único de su tipo que se utilizaba para probar la eficiencia de las turbinas de agua, pero en 1930 era uno de al menos 63 laboratorios hidráulicos en los Estados Unidos, varios de los cuales tenían instalaciones modernas. [19] [20] A pesar de la eventual obsolescencia de este tipo de canal, inspiraría a varios sucesores, incluida una breve discusión en el Congreso de un laboratorio hidráulico federal propuesto. [20]
Hoy en día, el laboratorio hidráulico más antiguo de los Estados Unidos, el Laboratorio de Investigación Alden , sigue funcionando en Holden, Massachusetts . El homónimo del laboratorio, George I. Alden , desarrollaría un nuevo dinamómetro , el dinamómetro Alden, que se probó extensamente en el Flume. [19] Además de la investigación contemporánea, el laboratorio alberga uno de los medidores Venturi pioneros, exhibido en la Exposición Mundial de Columbia .
Ver también
- Parque estatal Holyoke Heritage
Notas
- ↑ En una declaración judicial de 1915, Sickman fue descrito como el ingeniero hidráulico a cargo de las pruebas hidráulicas, pero su abogado se opuso a que se lo describiera como el "ingeniero hidráulico jefe" a pesar de no tener superiores. [1]
Referencias
- ^ a b Compañía de energía hidráulica de las Cataratas del Niágara contra Pettebone - Compañía de papel de cataratas . Tribunal Supremo del Estado de Nueva York. 1915. p. 125.
[Sr. Franchot a Albert F. Sickman:] P. ¿Es usted el ingeniero hidráulico jefe a cargo del trabajo de Holyoke Water Power Company en Holyoke, Massachusetts?
Sr. Marshall: Me opongo a esa conclusión. El abogado está tratando de poner en su montura cierto título que suena fuerte que él no posee ...
[Sr. Franchot] P. La pregunta es, ¿qué eres?
[Sickman] A. Ingeniero hidráulico a cargo del trabajo hidráulico de Holyoke Water Power Company. - ^ Herschel, Clemens (1916). "Veinte años de escorrentía, en Holyoke, Mass., Del río Connecticut" . Transacciones de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles : 28.
Mientras era ingeniero hidráulico de la Holyoke Water Power Company, 1879-1889, el escritor instituyó un sistema para llevar un registro diario de la descarga del río Connecticut en Holyoke, que continuó después de su partida, por su antiguo asistente y sucesor, AF Sickman ...
- "Club y asuntos personales en Holyoke". Republicano de Springfield . 20 de septiembre de 1925. p. 5. El
Sr. y la Sra. AF Sickman de la calle Lincoln están en casa desde Montreal, donde asistieron a la convención de la asociación New England Water Works que se celebró en esa ciudad.
- "Se entrega colección de helechos al museo". Republicano de Springfield . Springfield, Mass. 5 de diciembre de 1927. p. 9. El
Sr. Sickman fue un gran amante de la naturaleza ... durante los últimos días de su vida prestó especial atención a la colección de helechos silvestres.
- "Club y asuntos personales en Holyoke". Republicano de Springfield . 20 de septiembre de 1925. p. 5. El
- ^ a b Barrett, Robert E. La historia de Holyoke Water Power Company; Una subsidiaria de Northeast Utilities, 1859-1967 (PDF) . Holyoke, Mass. Archivado desde el original (PDF) el 12/12/2019 - a través de Holyoke Gas & Electric .
- ^ Tribunal de Apelaciones de Nueva York. Registros y resúmenes . Tribunal de Apelaciones [estatal] de Nueva York. 1919. págs. 618–619.
- ^ a b Establecer un Laboratorio Nacional de Hidráulica . Washington, DC: Comité de Comercio del Senado de los Estados Unidos, Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos (GPO). 1922. págs. 58–60.
- ^ Herschel, Clemens (1898). El medidor Venturi (PDF) . Providence, RI: Builders Iron Foundry.
- ^ a b Horton, Robert E. (1906). Pruebas de turbina de rueda hidráulica y tablas de potencia . Washington, DC: Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS); Oficina de Imprenta del Gobierno.
- ^ Conjunto del Congreso de los Estados Unidos . CXII . Washington, DC: Oficina de Imprenta del Gobierno de EE. UU. (GPO). 1907. p. 36.
- ^ Mead, Daniel Webster (1908). Ingeniería hidráulica: teoría, investigación y desarrollo de las potencias hidráulicas . Nueva York: McGraw Publishing Co. págs. 361–370.
- ^ a b Constante II, Edward W. (1980). Los orígenes de la revolución de los turborreactores . Baltimore, Maryland: Prensa de la Universidad Johns Hopkins. págs. 48–49.
- ^ "Sanderson contra Trump Mfg. Co." . Informes de casos decididos en la Corte Suprema del Estado de Indiana . CLXXX . 1914. págs. 211–212.
- ^ Hawke, David Freeman. "VII. La ciencia interviene" . Tuercas y tornillos del pasado: una historia de la tecnología estadounidense, 1776-1860 . Nueva York: Harper & Row. pag. 198.
- ^ Safford, Arthur T; Hamilton, Edward Pierce (1922). La turbina americana de flujo mixto y su configuración . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. págs. 1265-1266.
- ^ Bureau of Reclamation, Departamento del Interior de los Estados Unidos (1976). "Selección de turbinas de reacción hidráulica" (PDF) . NASA Sti / Recon Informe Técnico N . 77 : 3. Código Bibliográfico : 1976STIN ... 7720609W .
Esta modificación de la turbina Fourneyron fue mejorada por James Bichens Francis durante sus pruebas realizadas en el Holyoke Testing Flume, donde desarrolló su famosa fórmula de vertedero.
- ^ "Causas de la falta de progreso entre los constructores de turbinas estadounidenses" . Noticias de ingeniería . Vol. XLVIII no. 23. 4 de diciembre de 1902. p. 466.
No le corresponde al autor decir cuáles de estas pruebas son correctas y cuáles incorrectas, pero los ingenieros europeos sostienen que la diferencia se debe a los diferentes métodos de medición. En Holyoke, todavía se utiliza la antigua fórmula de Francis para el flujo de agua sobre vertederos, pero esta fórmula no tiene en cuenta una serie de factores que influyen de manera importante en el resultado.
- ^ Follansbee, Robert (1994). A History of the Water Resources Branch, US Geological Survey: Volume I, From Predecessor Surveys to June 30, 1919 (PDF) . Yo . Washington, DC: USGS, Departamento del Interior de Estados Unidos; Oficina de Imprenta del Gobierno de EE. UU. (GPO). pag. 78.
- ^ "Massachusetts Awards PDI Grant para probar, crear prototipos e implementar un nuevo diseño de hoja en Holyoke" . PDI. 26 de septiembre de 2018.
HG&E, una empresa de servicios públicos municipal en Holyoke, Massachusetts, trabajará con Alden Labs en Holden, Massachusetts para realizar un análisis de velocidad del sistema de canales de Holyoke y la carrera de cola de la estación Hadley Falls. Estos datos se utilizarán para desarrollar un modelo de sistema hidroeléctrico que permita realizar análisis relativos al rendimiento hidrocinético proyectado de la turbina. Este modelo es un paso adicional en la iniciativa en curso de HG&E para establecer el Sistema de canales de Holyoke como un banco de pruebas para demostraciones hidrocinéticas, con el objetivo a largo plazo de ser el desarrollo hidrocinético comercial en las salidas de las estaciones hidroeléctricas existentes.
- ^ Lotspeich, Charlie (4 de junio de 2009). "Energía del agua para la gente de Holyoke" . El abogado . Northampton, Mass .: HS Gere & Sons, Inc.
- ^ a b Allen, CM (26 de abril de 1910). "Prueba de ruedas hidráulicas después de la instalación; la importancia de operar ruedas hidráulicas en su máxima eficiencia. El dinamómetro Alden y algunos resultados obtenidos por su uso en la planta de pruebas de Holyoke" . El poder y el ingeniero . Vol. XXXII no. 1. p. 754.
- ^ a b Registro del Congreso . Washington, DC: Oficina de Publicaciones del Gobierno de EE. UU. (GPO). 1930. págs. 5654–5657.
enlaces externos
- # 129 Holyoke Water Power System , Hitos de la historia de la ingeniería, Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos
- No. 1041: James B. Emerson , Engines of Our Ingenuity, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Houston