Una Turbina es una máquina que extrae energía mecánica de un fluido.
Para ello hace pasar el fluido por un sistema de conducciones estáticas y entre palas conectadas a un rotor, que girará gracias a la fuerza comunicada por el fluido a las palas.
¿Que es una Turbina?
Hay cuatro tipos principales de turbinas, según el fluido que empleen: de agua, de vapor, de viento y de gas.
Las de agua, que se emplean en las centrales hidráulicas para generar electricidad, son a su vez de dos tipos: de impulso y de reacción; en el primero, una tobera lanza el agua contra una rueda de palas cóncavas, como cuencos (turbina Pelton), y se emplea cuando el agua viene de gran altura y el flujo de agua es pequeño; las turbinas de reacción se emplean con flujos de agua medios o grandes y con el agua a una altura menor: hay varios modelos, como la turbina Kaplan, la Francis o la Deriaz; las palas de la Kaplan son transversales al flujo (se dice que el flujo es axial, porque va en la dirección del eje del rotor) y funciona como las hélices de un barco; en la Francis, de flujo mixto (como la Deriaz), el agua circula por un conducto espiral y entra en dirección radial sobre las palas por una serie de palas de entrada regulables, cae por las palas del rotor y descarga axialmente.
Las turbinas de vapor tienen cuatro componentes: un rotor con las palas que convierten la energía del flujo de vapor en el movimiento rotativo del eje al que se conecta el generador eléctrico, una carcasa en cuyo interior gira el rotor y con conductos y palas fijas que aceleran el flujo gracias a los cambios de presión a que lo someten, el mecanismo que regula la velocidad y los soportes.
El diseño de las palas se basa en un principio aerodinámico de reacción: cuando la velocidad del fluido cambia, éste ejerce una fuerza proporcional al cambio de velocidad; como en el caso de la turbina de agua, las hay de impulso, con forma de cuenco, y de reacción, como alas, y modelos mixtos. Los distintos tipos de turbinas de vapor juegan de manera diversa con la presión del vapor.
Las turbinas de aire extraen la energía cinética del viento con las vueltas que hace que dé un conjunto radial de palas (aunque a veces sólo tienen un aspa). El molino de viento es la turbina de viento tradicional; hoy se emplean más bien para generar electricidad (aerogeneradores), a veces reunidas en parques eólicos de generación de electricidad, con un rotor similar a las hélices de los aviones (las palas se diseñan aerodinámicamente).
La denominación «turbina de gas» no se refiere sin más a una turbina movida por gas, sino a un tipo de motor de combustión interna que contiene al menos un compresor (el inverso de una turbina de flujo axial: las palas hacen fuerza sobre el aire del exterior y lo comprimen), una cámara de combustión, donde la mezcla del aire comprimido y el combustible entra en ignición, y la turbina propiamente dicha. Se emplea sobre todo en los aviones, pero también puede producirse con ella electricidad y tiene usos industriales y náuticos.Leonhard Euler y su hijo Albert Euler estudiaron los rotores de reacción en el decenio de 1750. Jean-Baptist Poncelet propuso la turbina de flujo radial, precursora de las turbina moderna, que nace con la mejora que James B. Francis hizo del modelo patentado en 1838 en Estados Unidos por Samuel B. Howd.
La primera central hidroeléctrica se construyó en Apleton, Wisconsin, en 1882. Las turbinas Pelton, Kaplan y Deriaz, que llevan los nombres de sus creadores, se inventan en los años 1889, 1913 y 1956.