Canal de pruebas de Holyoke
Laboratorio hidráulico americano desaparecido (1870-1932)
Canal de pruebas de Holyoke
El canal de pruebas visto desde Race Street, alrededor de 1895
Establecido1870 ; hace 154 años ( 1870 )
Tipo de investigaciónIndustrial
Campo de investigación
Ingeniería hidráulica
Director
  • James B. Emerson (1870-1879)
  • Clemens Herschel (1879-1889)
  • Albert F. Sickman
    (1890 - c. 1925) [a] [2]
DIRECCIÓNCalle Cabot 102
UbicaciónHolyoke , Massachusetts , Estados Unidos
42°11′58″N 72°36′35″O / 42.199580, -72.609826
CampusSistema de canales de Holyoke
AfiliacionesCompañía de energía hidráulica de Holyoke
Mapa
El canal de pruebas de Holyoke se encuentra en Holyoke
Canal de pruebas de Holyoke
Ubicación en Holyoke
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El canal de pruebas de Holyoke se encuentra en Massachusetts
Canal de pruebas de Holyoke
Canal de prueba de Holyoke (Massachusetts)
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Holyoke Testing Flume se encuentra en los Estados Unidos
Canal de pruebas de Holyoke
Canal de pruebas de Holyoke (Estados Unidos)
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El Holyoke Testing Flume 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 hidráulicas , completando 3176 pruebas de eficiencia en ese tiempo. [3] : 100  Fue descrito por Robert E. Horton en testimonio ante el tribunal como la única instalación de su tipo en el siglo XIX y principios del XX, lo que hizo posible la estandarización de las turbinas hidráulicas estadounidenses. [4] De hecho, Clemens Herschel , quien administró y rediseñó la instalación en la década de 1880, la describió más tarde en un 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 prueba 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 el diseño de una rueda de turbina, c. 1895

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

1. La prueba de todas las turbinas instaladas en conexión con la energía hidráulica en Holyoke, a fin de determinar su capacidad de descarga y utilizarla como medio para estimar la cantidad de agua que consumen los distintos molinos.

2. La prueba de turbinas experimentales con miras a su mejora.

3. [L]a 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 vinculados con el progreso industrial que precedió a Holyoke en la historia de Lowell, Massachusetts . En 1868, un canal de pruebas fue construido por un tal Asa M. Swain según las especificaciones del conocido ingeniero de turbinas James B. Francis . Inicialmente, este canal fue diseñado para probar los diseños de la Swain Turbine Company con James B. Emerson, un ex capitán de barco e ingeniero civil autodidacta, encargado de construir un dinamómetro de freno Prony para él y supervisar los experimentos de eficiencia. Sin embargo, después de su éxito inicial, el canal se abrió al público y Emerson lo operó como un esfuerzo personal, proporcionando fondos para el uso del agua de Lowell en sus experimentos. [7] : 24  Entre las primeras pruebas realizadas a partir de entonces hubo una serie de ensayos competitivos para encontrar diseños con la mayor eficiencia, y las ruedas Swain y Leffel obtuvieron los mejores resultados. Aunque Emerson posteriormente desestimaría las cifras generadas por estas pruebas, al enterarse del éxito inicial de la competencia, fue contactado por un tal Sr. Stewart Chase, agente de la Holyoke Water Power Company, quien escribió: [9]

La prueba de las turbinas es la única forma de alcanzar la perfección, y eso es un asunto de gran importancia. Trasladen su trabajo a Holyoke y utilicen toda el agua que sea necesaria para el propósito, y sean bienvenidos, sin cargo alguno.

Legado

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

El canal de pruebas de Holyoke revolucionó en última instancia el desarrollo de turbinas de agua en los Estados Unidos, y desde la década de 1880 hasta la década de 1920 fue prominente en esa industria como una prueba estándar para los fabricantes estadounidenses. [10] Sus pruebas serían citadas en casos de tribunales superiores en los Estados Unidos como el estándar por el cual se midieron las eficiencias de las ruedas de turbina, 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 Hércules, por John B. McCormick . [12] [13] También fue en el canal de prueba 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 discordia entre los ingenieros estadounidenses y europeos, con diferencias en las lecturas de eficiencia encontradas entre el canal de Holyoke y sus contrapartes en Alemania. [15] Esta medición estándar de las eficiencias de flujo también permitió a las fábricas y los gobiernos utilizar las mediciones de potencia de las turbinas para determinar, hasta cierto punto, la cantidad de fugas en canales y represas en todo Estados Unidos. [16]

La ampliación 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 producción. 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 fue parte de la progresión tecnológica que condujo al desarrollo de la turbina de combustión y los motores a reacción . [10]

En los últimos años, Holyoke Gas & Electric ha buscado sacar provecho de este legado de pruebas. En 2018, se anunció que el diseñador de turbinas local PDI, Inc., con sede en Framingham , había recibido una subvención para fabricar un nuevo tipo de rueda de turbina con la firma de ingeniería Cofab de la ciudad, 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, sirviendo a los contribuyentes de la ciudad con energía hidroeléctrica y otras fuentes de electricidad renovables. [18] [3]

Sucesores

Tan tarde como en 1910, el laboratorio fue descrito como el único de su tipo utilizado para probar la eficiencia de las turbinas hidráulicas, pero en 1930 era uno de al menos 63 laboratorios hidráulicos en los Estados Unidos, varios de los cuales tenían instalaciones modernas. [19] [20] A pesar de la eventual obsolescencia de este tipo de canal, inspiraría a varios sucesores, incluida una breve discusión en el Congreso de un laboratorio hidráulico federal propuesto. [20]

En la actualidad, el laboratorio hidráulico más antiguo de los Estados Unidos, el Laboratorio de Investigación Alden , sigue funcionando en Holden (Massachusetts) . El homónimo del laboratorio, George I. Alden , desarrollaría un novedoso dinamómetro , el dinamómetro Alden, que se probó exhaustivamente en el Flume. [19] Además de la investigación contemporánea, el laboratorio alberga uno de los medidores Venturi pioneros, exhibido en la Exposición Colombina Mundial .

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 se opuso a que se lo describiera como el "ingeniero hidráulico jefe" a pesar de no tener superiores. [1]

Referencias

  1. ^ ab Hydraulic Power Company of Niagara Falls v. Pettebone - Cataract Paper Company. Corte Suprema del Estado de Nueva York. 1915. p. 125. [El Sr. Franchot a Albert F. Sickman:] P. ¿Es usted el ingeniero hidráulico jefe a cargo del trabajo de la Holyoke Water Power Company en Holyoke, Massachusetts?
    Sr. Marshall: Me opongo a esa conclusión. El abogado está tratando de poner en su nombre un cierto título que suena ruidoso que no posee...
    [Sr. Franchot] P. La pregunta es, ¿qué es usted?
    [Sickman] R. Ingeniero hidráulico a cargo del trabajo hidráulico de la Holyoke Water Power Company.
  2. ^ Herschel, Clemens (1916). "Veinte años de escorrentía en Holyoke, Mass., del río Connecticut". Transactions of the American Society of Civil Engineers : 28. Mientras era ingeniero hidráulico de la Holyoke Water Power Company, 1879-1889, el autor instituyó un sistema de llevar un registro diario de la descarga del río Connecticut en Holyoke, que fue continuado después de su partida por su antiguo asistente y sucesor, AF Sickman...
    • "Asuntos personales y de club en Holyoke". Springfield Republican . 20 de septiembre de 1925. pág. 5. El señor y la señora AF Sickman, de Lincoln Street, regresaron de Montreal, donde asistieron a la convención de la asociación New England Water Works que se celebró en esa ciudad.
    • "Una colección de helechos se dona a un museo". Springfield Republican . Springfield, Mass. 5 de diciembre de 1927. p. 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. ^ ab Barrett, Robert E. Historia de la Holyoke Water Power Company; una subsidiaria de Northeast Utilities, 1859-1967 (PDF) . Holyoke, Mass. Archivado desde el original (PDF) el 2019-12-12 – vía Holyoke Gas & Electric .
  4. ^ Tribunal de Apelaciones de Nueva York. Expedientes y escritos. Tribunal de Apelaciones de Nueva York [estatal]. 1919. págs. 618–619.
  5. ^ ab Para establecer un laboratorio hidráulico nacional. 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: Fundición de hierro para constructores.
  7. ^ ab Horton, Robert E. (1906). Pruebas de turbinas hidráulicas y tablas de potencia. Washington, DC: Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS); Oficina de Imprenta del Gobierno.
  8. ^ Colección 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 hidráulica: teoría, investigación y desarrollo de la energía hidráulica. Nueva York: McGraw Publishing Co., págs. 361–370.
  10. ^ ab Constant II, Edward W. (1980). Los orígenes de la revolución de los turborreactores. Baltimore, Maryland: Johns Hopkins University Press. págs. 48-49.
  11. ^ Corte Suprema, 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 decididos en la Corte Suprema del Estado de Indiana . Vol. CLXXX, págs. 211-212.
  12. ^ Hawke, David Freeman (1988). "VII. La ciencia interviene". 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 de flujo mixto estadounidense y su configuración. Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles. págs. 1265–1266.
  14. ^ Bureau of Reclamation, US Department of the Interior (1976). "Selecting Hydraulic Reaction Turbines" (PDF) . NASA Sti/Recon Technical Report N . 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". Noticias de ingeniería . Vol. XLVIII, núm. 23. 4 de diciembre de 1902. pág. 466. No le corresponde al autor decir cuáles de estas pruebas son correctas y cuáles no, pero los ingenieros europeos sostienen que la diferencia se debe a los diferentes métodos de medición. En Holyoke, la antigua fórmula de Francis para el flujo de agua sobre vertederos todavía se utiliza, pero esta fórmula no tiene en cuenta una serie de factores que tienen una importante influencia en el resultado.
  16. ^ Follansbee, Robert (1994). A History of the Water Resources Branch, Servicio Geológico de Estados Unidos: Volumen I, desde los estudios anteriores hasta el 30 de junio de 1919 (PDF) . Vol. I. Washington, DC: USGS, Departamento del Interior de Estados Unidos; Oficina de Imprenta del Gobierno de Estados Unidos (GPO). pág. 78.
  17. ^ "Massachusetts otorga una subvención a PDI para probar, crear prototipos e implementar un nuevo diseño de pala en Holyoke". PDI. 26 de septiembre de 2018. HG&E, una empresa de servicios públicos municipal de 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 hidroeléctrico que permita realizar análisis relativos al rendimiento hidrocinético proyectado de la turbina. Este modelo es un paso adicional en la iniciativa en curso de HG&E para establecer el sistema de canales de Holyoke como un banco de pruebas para demostraciones hidrocinéticas, con el objetivo a largo plazo de lograr un desarrollo hidrocinético 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, Mass.: HS Gere & Sons, Inc.
  19. ^ ab Allen, CM (26 de abril de 1910). "Prueba de ruedas hidráulicas después de su 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, núm. 1. pág. 754.
  20. ^ ab Congressional Record. Washington, DC: Oficina de Publicaciones del Gobierno de los Estados Unidos (GPO). 1930. págs. 5654–5657.

Lectura adicional

  • Ellis, Theodore (3 de noviembre de 1875). "Descripción y resultados de experimentos hidráulicos con aberturas más grandes en Holyoke, Massachusetts, en 1874". Transactions of the American Society of Civil Engineers . V : 19–101.
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  • N.º 1041: James B. Emerson, Motores de nuestro ingenio, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Houston
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