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Articulo de referencia

Canal de pruebas de Holyoke

Coordenadas : 42°11′58″N 72°36′35″W / 42.199580°N 72.609826°W / 42.199580; -72.609826 (1890 - c. 1925){{efn|In a 1915 court deposition Sickman was described as the hydraulic eng...

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Coordenadas : 42°11′58″N 72°36′35″W / 42.199580°N 72.609826°W / 42.199580; -72.609826

El canal de pruebas de Holyoke fue un laboratorio y aparato de pruebas hidráulicas en Holyoke, Massachusetts , operado por la Holyoke Water Power Company desde 1870 hasta 1932, y utilizado para probar el rendimiento de los diseños de turbinas de agua , completando 3176 pruebas de eficiencia en ese tiempo. [ 3 ] : 100 Fue descrito por Robert E. Horton en testimonio judicial como la única instalación de su tipo en el siglo XIX y principios del XX, que hizo posible la estandarización de las turbinas de agua estadounidenses. [ 4 ] De hecho, Clemens Herschel , quien administró y rediseñó la instalación en la década de 1880, la describió más tarde en testimonio ante el Congreso como el "primer laboratorio hidráulico moderno" en los Estados Unidos y el mundo. [ 5 ] Fue a través de la necesidad de Herschel de determinar el consumo de energía hidráulica de diferentes molinos, y en este sistema de pruebas, que inventaría el medidor Venturi , el primer medio preciso para medir flujos a gran escala, que todavía conserva un uso generalizado en la tecnología moderna actual. [ 5 ] [ 6 ]

Programas de investigación

Trabajadores en sus puestos antes de probar un diseño de rueda de turbina, c. 1895.

En un informe de 1906, la misión de investigación de la instalación se describió como triple: [ 7 ] [ 8 ]

1. La prueba de todas las ruedas instaladas en conjunto con la energía hidráulica en Holyoke, para determinar su capacidad de descarga y utilizarla como medio para estimar la cantidad de agua consumida por los distintos molinos. 2. La prueba de ruedas experimentales con miras a su mejora. 3. La prueba de modelos estándar de turbinas de tipo americano que se instalarán en nuevas plantas.

Historia

Los predecesores de Emerson

James Emerson, el primero en gestionar el canal de pruebas, era completamente autodidacta en hidrodinámica.

Los orígenes del canal de pruebas de la Holyoke Water Power Company y su éxito posterior están inextricablemente ligados al progreso industrial que precedió a Holyoke en la historia de Lowell, Massachusetts . En 1868, Asa M. Swain construyó un canal de pruebas según las especificaciones del reconocido ingeniero de turbinas James B. Francis . Inicialmente, este canal fue diseñado para probar los diseños de la Swain Turbine Company, y James B. Emerson , un antiguo capitán de barco e ingeniero civil autodidacta, fue comisionado para construir un dinamómetro de freno Prony y supervisar los experimentos de eficiencia. Sin embargo, tras su éxito inicial, el canal se abrió al público y Emerson lo operó como un proyecto personal, proporcionando fondos para el uso del agua de Lowell en sus experimentos. [ 7 ] : 24 Entre las primeras pruebas realizadas posteriormente se encontraban una serie de ensayos competitivos para encontrar los diseños con la mayor eficiencia, obteniendo las ruedas Swain y Leffel los mejores resultados. Aunque Emerson más tarde restaría importancia a las cifras que generaron estas pruebas, al enterarse del éxito inicial de la competencia, fue contactado por un tal Sr. Stewart Chase, agente de Holyoke Water Power Company, quien escribió: [ 9 ]

Las pruebas de turbinas son la única vía hacia la perfección, y eso es de suma importancia. Traslade su trabajo a Holyoke y utilice toda el agua necesaria para tal fin; bienvenidos, sin costo alguno.

Legado

Las antiguas instalaciones del canal de pruebas, ahora una subestación eléctrica para Holyoke Gas & Electric.

El canal de pruebas de Holyoke revolucionó el desarrollo de las turbinas hidráulicas en los Estados Unidos y, desde la década de 1880 hasta la de 1920, fue prominente en esa industria como prueba estándar para los fabricantes estadounidenses. [ 10 ] Sus pruebas serían citadas en casos de tribunales superiores en los Estados Unidos como el estándar con el cual se medían las eficiencias de las ruedas de las turbinas, hasta principios del siglo XX. [ 1 ] [ 11 ] El canal de pruebas y sus experimentos también serían responsables de la mejora de la eficiencia y la reducción de costos de las turbinas Francis bajo James B. Emerson, así como del desarrollo y prueba de la primera turbina moderna de flujo mixto, la Hercules, por John B. McCormick . [ 12 ] [ 13 ] También fue en el Canal de Pruebas donde James B. Francis desarrolló su fórmula de vertedero para medir la eficiencia de las turbinas, [ 14 ] sin embargo, esta fórmula, aunque ampliamente utilizada en Estados Unidos, fue un punto de controversia entre ingenieros estadounidenses y europeos, encontrándose diferencias en las lecturas de eficiencia entre el canal de Holyoke y sus homólogos en Alemania. [ 15 ] Esta medición estándar de las eficiencias de flujo también permitió a las fábricas y a los gobiernos utilizar las mediciones de potencia de las turbinas para determinar, hasta cierto punto, la cantidad de fugas en canales y presas en todo Estados Unidos. [ 16 ]

El aumento de la generación de electricidad a demandas de potencia mucho mayores hizo que el aparato y sus componentes quedaran obsoletos, ya que incluso las fluctuaciones más pequeñas en la producción tenían mayores consecuencias en las mediciones de salida. Sin embargo, en última instancia, el aparato desempeñaría un papel clave en la invención del medidor Venturi, el primer medio preciso para medir flujos a gran escala, e indirectamente formó parte del progreso tecnológico que condujo al desarrollo de la turbina de combustión y los motores a reacción . [ 10 ]

En los últimos años, Holyoke Gas & Electric ha intentado sacar provecho de este legado de pruebas. En 2018 se anunció que el diseñador de turbinas PDI, Inc., con sede en Framingham , había recibido una subvención para fabricar un nuevo tipo de rueda de turbina con la empresa municipal Cofab Engineering, probando dicho prototipo en una de las esclusas del Canal como parte de la Iniciativa de Banco de Pruebas de Energía Limpia de HG&E. [ 17 ]

Aunque el canal en sí y sus componentes mecánicos quedaron fuera de servicio en 1932, desde la década de 1950 la Holyoke Gas & Electric Company ha mantenido su edificio original como subestación eléctrica, suministrando energía hidroeléctrica y otra electricidad de origen renovable a los usuarios de la ciudad. [ 18 ] [ 3 ]

Sucesores

Todavía en 1910, el laboratorio se describía como el único de su tipo utilizado para probar la eficiencia de las turbinas hidráulicas, pero, para 1930, era uno de al menos 63 laboratorios hidráulicos en los Estados Unidos, varios de los cuales contaban con instalaciones modernas. [ 19 ] [ 20 ] A pesar de la eventual obsolescencia de este tipo de canal, inspiraría a varios sucesores, incluyendo una breve discusión en el Congreso sobre la propuesta de un laboratorio hidráulico federal. [ 20 ]

Hoy en día, el laboratorio hidráulico más antiguo de los Estados Unidos, el Laboratorio de Investigación Alden , continúa operando en Holden, Massachusetts . El laboratorio, cuyo nombre lleva su nombre, fue desarrollado por George I. Alden , quien creó un novedoso dinamómetro , el dinamómetro Alden, que fue sometido a extensas pruebas en el Flume. [ 19 ] Además de la investigación contemporánea, el laboratorio alberga uno de los medidores Venturi pioneros, exhibido en la Exposición Mundial Colombina .

Véase también

Notas

  1. ↑ En una declaración judicial de 1915, Sickman fue descrito como el ingeniero hidráulico a cargo de las pruebas hidráulicas, pero su abogado objetó que se le describiera como el "ingeniero hidráulico jefe" a pesar de no tener superiores. [ 1 ]

Referencias

  1. 1 2 Hydraulic Power Company of Niagara Falls v. Pettebone - Cataract Paper Company . Corte Suprema del Estado de Nueva York. 1915. p.  125. [Sr. Franchot a Albert F. Sickman:] P. ¿Es usted el ingeniero hidráulico jefe a cargo del trabajo de Holyoke Water Power Company en Holyoke, Massachusetts? Sr. Marshall: Me opongo a esa conclusión. El abogado está tratando de poner en su monte un cierto título rimbombante que no posee... [Sr. Franchot] P. La pregunta es, ¿qué es usted? [Sickman] R. Ingeniero hidráulico a cargo del trabajo hidráulico de Holyoke Water Power Company.
  2. ↑ Herschel, Clemens (1916). "Caudal de veinte años del río Connecticut en Holyoke, Massachusetts". Transactions of the American Society of Civil Engineers : 28. Mientras fue ingeniero hidráulico de la Holyoke Water Power Company, entre 1879 y 1889, el autor instituyó un sistema para llevar un registro diario del caudal del río Connecticut en Holyoke, el cual fue continuado después de su partida por su antiguo asistente y sucesor, AF Sickman...
    • "Asuntos personales y del club en Holyoke". Springfield Republican . 20 de septiembre de 1925. pág.  5. El Sr. y la Sra. AF Sickman de la calle Lincoln han regresado de Montreal, donde asistieron a la convención de la Asociación de Obras Hidráulicas de Nueva Inglaterra que se celebró en esa ciudad.
    • «Colección de helechos donada a museo». Springfield Republican . Springfield, Massachusetts. 5 de diciembre de 1927. pág.  9. El Sr. Sickman era un gran amante de la naturaleza... durante los últimos días de su vida prestó especial atención a la colección de helechos silvestres.
  3. 1 2 Barrett, Robert E. La historia de Holyoke Water Power Company; una subsidiaria de Northeast Utilities, 1859-1967 (PDF) . Holyoke, Massachusetts. Archivado del original (PDF) el 12 de diciembre de 2019 , a través de Holyoke Gas & Electric .
  4. ↑ Tribunal de Apelaciones de Nueva York. Registros y escritos . Tribunal de Apelaciones del Estado de Nueva York. 1919. págs. 618–619 . 
  5. 1 2 Para establecer un Laboratorio Nacional de Hidráulica . Washington, DC: Comité de Comercio del Senado de los Estados Unidos, Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos (GPO). 1922. págs. 58–60 . 
  6. ↑ Herschel, Clemens (1898). El medidor Venturi (PDF) . Providence, RI: Builders Iron Foundry.
  7. 1 2 Horton, Robert E. (1906). Pruebas de ruedas hidráulicas de turbinas y tablas de potencia . Washington, DC: Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS); Oficina de Imprenta del Gobierno.
  8. ↑ Conjunto de documentos del Congreso de los Estados Unidos . Vol. CXII. Washington, DC: Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos (GPO). 1907. pág. 36.  
  9. ↑ Mead, Daniel Webster (1908). Ingeniería de la energía hidráulica: Teoría, investigación y desarrollo de las energías hidráulicas . Nueva York: McGraw Publishing Co. págs. 361–370 . 
  10. 1 2 Constant II, Edward W. (1980). Los orígenes de la revolución del turborreactor . Baltimore, Md.: Johns Hopkins University Press. págs. 48–49 . 
  11. ↑ Corte Suprema de Indiana; Remy, Charles Frederick; Self, George Washington; Zoercher, Philip; Adams, William H.; Edward Franklin White, Sra.; May, Emma Mary (1914). "Sanderson v. Trump Mfg. Co." . Informes de casos resueltos en la Corte Suprema del Estado de Indiana . Vol. CLXXX. págs. 211–212 .  
  12. ↑ Hawke, David Freeman (1988). «VII. La ciencia entra en escena» . Tuercas y tornillos del pasado : Una historia de la tecnología estadounidense, 1776-1860 . Nueva York: Harper & Row. pág. 198. ISBN   978-0-06-015901-6.
  13. ↑ Safford, Arthur T; Hamilton, Edward Pierce (1922). La turbina estadounidense de flujo mixto y su [ sic ] configuración . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. págs. 1265–1266 . 
  14. ↑ Oficina de Recuperación, Departamento del Interior de los Estados Unidos (1976). "Selección de turbinas de reacción hidráulica" (PDF) . Informe técnico Sti/Recon de la NASA N.º 77 : 3. Bibcode : 1976STIN...7720609W . Esta modificación de la turbina Fourneyron fue mejorada por James Bichens Francis durante sus pruebas realizadas en el canal de pruebas de Holyoke, donde desarrolló su famosa fórmula de vertedero.
  15. ↑ "Causas de la falta de progreso entre los constructores de turbinas estadounidenses" . Engineering News . Vol. XLVIII, n.º 23. 4 de diciembre de 1902. pág. 466. No le corresponde al autor decir cuáles de estas pruebas son correctas y cuáles son incorrectas, pero los ingenieros europeos sostienen que la diferencia se debe a los distintos métodos de medición. En Holyoke, todavía se utiliza la antigua fórmula de Francis para el caudal de agua sobre vertederos, pero esta fórmula no tiene en cuenta una serie de factores que influyen significativamente en el resultado.   
  16. ↑ Follansbee, Robert (1994). Historia de la Rama de Recursos Hídricos del Servicio Geológico de los Estados Unidos: Volumen I, Desde los estudios predecesores hasta el 30 de junio de 1919 (PDF) . Vol. I. Washington, DC: USGS, Departamento del Interior de los Estados Unidos; Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos (GPO). pág. 78.  
  17. ↑ "Massachusetts otorga una subvención a PDI para probar, prototipar e implementar un nuevo diseño de pala en Holyoke" . PDI. 26 de septiembre de 2018. HG&E, una empresa de servicios públicos municipal en Holyoke, Massachusetts, trabajará con Alden Labs en Holden, Massachusetts, para realizar un análisis de velocidad del sistema de canales de Holyoke y del canal de descarga de la estación Hadley Falls. Estos datos se utilizarán para desarrollar un modelo de sistema hidráulico que permita realizar análisis relativos al rendimiento proyectado de la turbina hidrocinética. Este modelo es un paso más en la iniciativa en curso de HG&E para establecer el sistema de canales de Holyoke como banco de pruebas para demostraciones hidrocinéticas, con el objetivo a largo plazo de desarrollar la hidrocinética comercial en los canales de descarga de las centrales hidroeléctricas existentes.
  18. ↑ Lotspeich, Charlie (4 de junio de 2009). "Energía hidráulica para la gente de Holyoke" . The Advocate . Northampton, Massachusetts: HS Gere & Sons, Inc.
  19. 1 2 Allen, CM (26 de abril de 1910). "Pruebas de ruedas hidráulicas después de la instalación; la importancia de operar las ruedas hidráulicas a su máxima eficiencia. El dinamómetro Alden y algunos resultados obtenidos mediante su uso en la planta de pruebas de Holyoke" . Power and the Engineer . Vol. XXXII, n.º 1, pág. 754.   
  20. 1 2 Registro del Congreso . Washington, DC: Oficina de Publicaciones del Gobierno de los Estados Unidos (GPO). 1930. págs. 5654–5657 . 

Lecturas adicionales

  • Ellis, Theodore (3 de noviembre de 1875). "Descripción y resultados de experimentos hidráulicos con aberturas más grandes en Holyoke, Massachusetts, en 1874" . Transacciones de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles . Vol .: 19-101 .
  • #129 Sistema de energía hidráulica de Holyoke , Hitos de la historia de la ingeniería, Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos
  • N.º 1041: James B. Emerson , Motores de nuestro ingenio, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Houston.