Turbina

Turbina, cualquiera de los diversos dispositivos que convierten la energía de una corriente de fluido en energía mecánica. La conversión se realiza generalmente haciendo pasar el fluido a través de un sistema de pasajes estacionarios o paletas que se alternan con pasajes formados por paletas en forma de aletas unidas a un rotor. Al disponer el flujo de forma que se ejerza una fuerza tangencial, o par, sobre las palas del rotor, éste gira y se extrae trabajo.

Las turbinas pueden clasificarse en cuatro tipos generales según los fluidos utilizados: agua, vapor, gas y viento. Aunque los mismos principios se aplican a todas las turbinas, sus diseños específicos difieren lo suficiente como para merecer descripciones separadas.

Una turbina de agua utiliza la energía potencial resultante de la diferencia de elevación entre un depósito de agua aguas arriba y el nivel de agua de salida de la turbina (la cola) para convertir esta llamada cabeza en trabajo. Las turbinas hidráulicas son las sucesoras modernas de las simples norias, que datan de hace unos 2.000 años. Hoy en día, el principal uso de las turbinas de agua es la generación de energía eléctrica.

La mayor cantidad de energía eléctrica proviene, sin embargo, de las turbinas de vapor acopladas a generadores eléctricos. Las turbinas son accionadas por el vapor producido en un generador alimentado por combustible fósil o por energía nuclear. La energía que puede extraerse del vapor se expresa convenientemente en términos de cambio de entalpía en la turbina. La entalpía refleja las formas de energía térmica y mecánica en un proceso de flujo y viene dada por la suma de la energía térmica interna y el producto de la presión por el volumen. El cambio de entalpía disponible a través de una turbina de vapor aumenta con la temperatura y la presión del generador de vapor y con la reducción de la presión de salida de la turbina.

Para las turbinas de gas, la energía extraída del fluido también puede expresarse en términos del cambio de entalpía, que para un gas es casi proporcional a la caída de temperatura a través de la turbina. En las turbinas de gas el fluido de trabajo es el aire mezclado con los productos gaseosos de la combustión. La mayoría de los motores de turbina de gas incluyen al menos un compresor, una cámara de combustión y una turbina. Suelen estar montados como una unidad integral y funcionan como un motor principal completo en lo que se denomina ciclo abierto, en el que el aire es aspirado de la atmósfera y los productos de la combustión son finalmente descargados de nuevo a la atmósfera. Dado que el éxito del funcionamiento depende de la integración de todos los componentes, es importante considerar el dispositivo completo, que es en realidad un motor de combustión interna, en lugar de la turbina por sí sola. Por esta razón, las turbinas de gas se tratan en el artículo motor de combustión interna.