Turbina de agua

Una turbina de agua es una máquina rotatoria que convierte la energía cinética y la energía potencial del agua en trabajo mecánico.

Las turbinas de agua se desarrollaron en el siglo XIX y se utilizaron ampliamente para la energía industrial antes de las redes eléctricas . Ahora, se utilizan principalmente para la generación de energía eléctrica. Las turbinas de agua se encuentran principalmente en represas para generar energía eléctrica a partir de la energía potencial del agua.

Las ruedas hidráulicas se han utilizado durante cientos de años para la energía industrial. Su principal defecto es el tamaño, que limita el caudal y la altura que se puede aprovechar. La migración de las ruedas hidráulicas a las turbinas modernas tomó alrededor de cien años. El desarrollo se produjo durante la revolución industrial , utilizando principios y métodos científicos. También hicieron un uso extensivo de nuevos materiales y métodos de fabricación desarrollados en ese momento.

La palabra turbina fue introducida por el ingeniero francés Claude Burdin a principios del siglo XIX y se deriva de la palabra griega "τύρβη" para "girar" o "vórtice". La principal diferencia entre las primeras turbinas de agua y las ruedas hidráulicas es un componente de remolino del agua que pasa energía a un rotor giratorio. Este componente adicional de movimiento permitió que la turbina fuera más pequeña que una rueda hidráulica de la misma potencia. Podrían procesar más agua girando más rápido y podrían aprovechar cabezas mucho más grandes. (Más tarde, se desarrollaron turbinas de impulso que no usaban remolino).

Las primeras turbinas de agua conocidas datan del Imperio Romano . Se encontraron dos sitios de molinos de turbinas helicoidales de diseño casi idéntico en Chemtou y Testour , en la actual Túnez , que datan de finales del siglo III o principios del IV d.C. La rueda hidráulica horizontal con palas en ángulo se instaló en la parte inferior de un eje circular lleno de agua. El agua de la carrera del molino entró tangencialmente en el pozo, creando una columna de agua arremolinada que hizo que la rueda completamente sumergida actuara como una verdadera turbina. [1]

Fausto Veranzio en su libro Machinae Novae (1595) describió un molino de eje vertical con un rotor similar al de una turbina Francis . [2]

Vista en corte de la turbina Kaplan y del generador eléctrico .
El corredor de la pequeña turbina de agua
La construcción de un turbogenerador de agua Ganz en Budapest en 1886
Molino de turbina romano en Chemtou , Túnez . La entrada de agua tangencial de la carrera del molino hizo que la rueda horizontal sumergida en el eje girara como una verdadera turbina. [1]
Un rodete de turbina Francis , con una potencia nominal de casi un millón de hp (750 MW), instalado en la presa Grand Coulee , Estados Unidos.
Un corredor de tipo hélice nominal de 28.000 hp (21 MW)
Figura de la patente original de Pelton (octubre de 1880)
Varios tipos de corredores de turbinas de agua. De izquierda a derecha: rueda Pelton, dos tipos de turbina Francis y turbina Kaplan.
Funcionamiento de un gobernador de bola volante para controlar las velocidades de una turbina de agua
Compuertas peatonales (amarillas) que rodean una turbina tipo Francis .
Una turbina Francis al final de su vida útil que muestra corrosión por picadura , agrietamiento por fatiga y una falla catastrófica. Se pueden ver trabajos de reparación anteriores que usaban varillas de soldadura de acero inoxidable.
La central hidroeléctrica de Walchensee en Baviera , Alemania, ha estado en funcionamiento desde 1924