¿Qué son las turbinas de agua?

Las turbinas de agua se utilizan para extraer energía del agua en movimiento, típicamente para la producción de hidroelectricidad. Operan al forzar el agua a pasar las aspas inclinadas, que hacen girar las turbinas. Las turbinas de agua se pueden unir mecánicamente a maquinaria o a un generador eléctrico. Las turbinas de vapor utilizan vapor gaseoso, en lugar de agua líquida, para funcionar.

El precursor de las turbinas de agua fue la rueda de agua, que se utilizó durante miles de años. Una rueda de agua está orientada verticalmente con solo una pequeña porción sumergida debajo del agua en un momento dado. Este tipo de rueda se basa en el impulso horizontal del agua en un río para girar. Para que esto funcione, la rueda debe tener crestas o cubos para atrapar el agua. El mismo principio se usa en la rueda de paletas de un barco de vapor.

Las turbinas de agua, sin embargo, funcionan de manera diferente, con las palas dispuestas de forma análoga a las de un molino de viento. El fluido fluye a través de un molino de viento en lugar de pasarlo. Se utiliza el mismo diseño para turbinas de agua, aunque la forma de las palas está optimizada para agua en lugar de aire.

La turbina de agua comenzó a usarse ampliamente durante el siglo XIX. Antes de que hubiera electricidad disponible, las fábricas funcionaban mecánicamente. Las turbinas de agua se unieron a la maquinaria de la misma manera que el motor de un automóvil se une a sus ruedas. Un motor puede continuar girando mientras una transmisión distribuye potencia a las ruedas al hacer o romper una conexión mecánica. De manera similar, una fábrica puede funcionar sin electricidad.

En los últimos tiempos, las turbinas de agua se han utilizado en centrales hidroeléctricas. Estas plantas generalmente involucran una presa con una diferencia significativa en el nivel de agua entre los lados. La planta extrae la energía potencial gravitacional almacenada en el agua superior al obligarla a fluir a través de turbinas de agua; en otras palabras, cuando el agua cae del nivel alto al nivel bajo, empuja las aspas de una turbina de agua y hace girar la turbina. La energía rotacional se convierte en electricidad con un generador eléctrico. En 2008, la hidroelectricidad representó la mayoría de la energía renovable producida en todo el mundo.

Las turbinas de vapor, por otro lado, aprovechan la energía del vapor en lugar del agua líquida. Se utilizan ampliamente en otros tipos de plantas de energía. De hecho, la turbina de vapor es el método principal para convertir la energía térmica en energía cinética en aplicaciones a gran escala. Ya sea que el calor en una central eléctrica provenga de la combustión de carbón o la fisión nuclear, se utiliza para hervir agua y producir vapor. El vapor a alta presión se desvía para fluir a través de una turbina, lo que hace que gire rápidamente y encienda un generador eléctrico.