Turbina para niños
Una turbina es una máquina especial que se mueve gracias a la fuerza de un fluido, como agua, vapor o gas. Imagina una rueda con paletas o cuchillas a su alrededor. Cuando el fluido pasa por estas paletas, las empuja y hace girar la rueda. Esta rueda giratoria es el corazón de la turbina.
La energía que el fluido le entrega a la turbina se convierte en energía mecánica. Esta energía se usa para mover otras máquinas, como un generador eléctrico que produce electricidad, o para impulsar un compresor o una hélice.
Las turbinas suelen tener una o dos ruedas con paletas. La rueda que gira se llama rotor, y es la que, al ser impulsada por el fluido, hace girar un eje. Este eje es el que transmite el movimiento a otras máquinas.
Las turbinas son muy eficientes, ¡pueden convertir alrededor del 50% de la energía del fluido en energía mecánica! Esto es mucho más que otros tipos de motores. La palabra "turbina" fue creada en 1822 por un ingeniero francés llamado Claude Burdin. Viene de una palabra griega que significa "vórtice" o "girando", lo cual describe muy bien cómo funcionan.
Contenido
¿Cómo funcionan las turbinas?
Las turbinas aprovechan la energía de un fluido de diferentes maneras. Un fluido puede tener energía por su presión o por su velocidad.
Turbinas de impulso
Las turbinas de impulso funcionan cambiando la dirección de un chorro de fluido o gas que se mueve muy rápido. Piensa en una manguera de agua: si el agua sale con mucha fuerza y golpea una rueda, la hará girar. En estas turbinas, la presión del fluido se convierte en velocidad antes de que llegue a las paletas. La fuerza de ese chorro es lo que hace girar la turbina. Las ruedas Pelton son un ejemplo de este tipo de turbina. Son muy útiles cuando hay poca cantidad de fluido, pero con mucha presión.
Turbinas de reacción
Las turbinas de reacción generan movimiento al reaccionar a la presión o la masa del gas o fluido. Aquí, la presión del fluido cambia a medida que pasa por las paletas de la turbina. Es como si el fluido empujara las paletas mientras se expande o cambia de presión. Estas turbinas necesitan una carcasa o un espacio cerrado para contener el fluido mientras actúa sobre las paletas. Las turbinas Francis son un buen ejemplo. Son mejores para cuando hay mucho flujo de fluido, pero con poca presión.
En la práctica, las turbinas modernas suelen combinar ideas de las turbinas de impulso y de reacción para ser lo más eficientes posible. Por ejemplo, las turbinas eólicas (las de viento) usan la forma de sus aspas para generar una fuerza de reacción del viento, pero también aprovechan el impulso del viento al desviarlo.
Tipos de turbinas
Las turbinas se pueden clasificar en dos grandes grupos, según el fluido que usan:
Turbinas hidráulicas
Estas turbinas usan fluidos que no cambian mucho su densidad al pasar por ellas, como el agua. Las turbinas de agua son las más comunes en este grupo. Los molinos de viento o aerogeneradores también se consideran turbinas hidráulicas porque usan el aire, que es un fluido.
Dentro de las turbinas hidráulicas, encontramos:
- Turbinas de acción: El fluido no cambia su presión al pasar por la rueda. Toda la presión se convierte en velocidad antes de que el fluido golpee las paletas. La Turbina Pelton es un ejemplo.
- Turbinas de reacción: El fluido sí cambia su presión al pasar por la rueda. Entra con una presión alta y sale con una presión más baja. La Turbina Francis y la Turbina Kaplan son ejemplos de este tipo.
Turbinas térmicas
Estas turbinas usan fluidos que sí cambian mucho su densidad al pasar por ellas, como el vapor de agua o gases calientes.
- Turbinas de vapor: El fluido de trabajo, como el vapor de agua, puede cambiar de estado (de vapor a líquido) mientras pasa por la turbina. Son muy comunes para generar electricidad.
- Turbinas de gas: En estas turbinas, el gas no cambia de estado mientras pasa por la máquina.
También se pueden clasificar por cómo se produce el cambio de energía:
- De acción: El cambio de energía ocurre principalmente en la parte fija de la turbina, antes de que el fluido golpee las paletas giratorias.
- De reacción: El cambio de energía ocurre tanto en la parte fija como en la parte giratoria de la turbina.
Turbinas eólicas
Una turbina eólica es una máquina que convierte la energía del viento en otra forma de energía útil, como energía mecánica o energía eléctrica. Las grandes turbinas eólicas que ves en los parques eólicos se llaman aerogeneradores.
El viento hace girar las aspas de la turbina, y esta rotación mueve un eje. Esta energía mecánica se puede usar directamente, como en los antiguos molinos de viento para moler grano o bombear agua. Pero lo más común hoy en día es que esta energía mecánica se convierta en electricidad usando un generador eléctrico. La electricidad generada se puede usar al instante o guardarse en baterías.
Turbinas submarinas
Una turbina submarina es un aparato que aprovecha la energía de las corrientes de agua bajo el mar para producir electricidad. Se fijan al fondo marino y sus paletas giran con el movimiento del agua. Para proteger la vida marina, estas turbinas tienen mallas de protección que impiden que los animales acuáticos sean absorbidos. Se instalan en lugares donde las corrientes son lo suficientemente fuertes, pero siempre buscando no dañar los ecosistemas submarinos.
Usos de las turbinas
Las turbinas son muy importantes en nuestra vida diaria:
- Gran parte de la energía eléctrica que usamos en el mundo se produce con turbinas conectadas a generadores.
- Se usan en los motores de turbinas de gas en aviones, barcos y en tierra.
- Los turbocompresores, que son pequeñas turbinas, se usan en los motores de los coches para hacerlos más potentes.
- Las turbinas de gas son muy potentes para su tamaño. Por ejemplo, las turbobombas que se usaban en los motores de los transbordadores espaciales (que son bombas impulsadas por turbinas) eran del tamaño de un motor de coche, ¡pero producían una potencia enorme!
- Los turboexpansores se usan en la industria para procesos de refrigeración.
Galería de imágenes
-
Álabes guía de entrada de turbina de un turborreactor.
Véase también
En inglés: Turbine Facts for Kids
