🌋 Dentro de una central geotérmica, las gotas de agua que viajan mezcladas con el vapor chocan sin descanso contra álabes que giran a cientos de metros por segundo. Que esas gotas recortan el rendimiento se sabía desde hace tiempo. La superficie del álabe girando a la velocidad real de operación, en cambio, quedaba fuera del alcance de la observación directa.

Un álabe a 430 metros por segundo, filmado en alta velocidad

La Universidad de Tohoku y la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marino-Terrestre (JAMSTEC) anunciaron el 4 de agosto de 2026 que habían logrado visualizar el comportamiento de las gotas de agua sobre el álabe de una turbina geotérmica en condiciones próximas a las de una máquina real.

El autor de correspondencia es Ippei Oshima, profesor asistente del Instituto de Ciencia de Fluidos de la Universidad de Tohoku. Firman con él Mikito Furuichi, investigador principal de JAMSTEC, y Yuya Nakashima y Masahiro Sato, de Fuji Electric. El proyecto se ejecutó por encargo de NEDO, la agencia japonesa de desarrollo de nuevas energías y tecnología industrial, y el artículo se publicó el 3 de agosto, hora local, en la revista especializada en experimentación de fluidos Experiments in Fluids.

El ensayo empleó un álabe de turbina geotérmica real. La velocidad periférica en la punta fue de 30 a 430 metros por segundo, lo que equivale a unos 1.548 kilómetros por hora. La presión ambiente se fijó en 1 y 5 kilopascales, un vacío casi total que cubre de sobra el rango de operación real. Según el anuncio, estas condiciones quedan muy fuera del rango de velocidades de los ensayos de impacto de gotas realizados hasta la fecha, y lo nuevo está en haber captado de una sola pieza la secuencia que va del impacto a la fragmentación en la punta del álabe.

Imágenes de cámara de alta velocidad que muestran una gota impactando contra un álabe de turbina geotérmica en rotación y gotas diminutas dispersándose desde el borde de la película líquida

Fuente: Universidad de Tohoku

La pérdida por humedad, una fuga que no se ve

Una central geotérmica genera electricidad haciendo girar la turbina con vapor extraído del subsuelo. Ese vapor no está seco: arrastra gotas de agua, y a esa mezcla se la denomina vapor húmedo.

Las gotas que no logran seguir la corriente terminan estrellándose contra los álabes en rotación. Algunas se dispersan en el acto; el resto se adhiere a la superficie en forma de películas o de hilos de líquido. La energía que la turbina deja de aprovechar por este motivo tiene nombre propio, pérdida por humedad, y esos mismos impactos además dañan el propio álabe.

El problema es el acceso. La fila de álabes queda encerrada dentro de una carcasa, y en su interior todo ocurre a gran velocidad y a muy baja presión, de modo que no existe ninguna ventana hacia el proceso. Por eso el diseño de turbinas ha dependido de análisis numéricos y de modelos empíricos, sin los datos visuales necesarios para comprobar si eran acertados.

Lo que valía en una pared fija dejó de valer en un álabe que gira

Lo primero que se apartó de lo previsto fue la dispersión de las gotas. Según el anuncio, los estudios anteriores, que lanzaban gotas contra paredes fijas, habían concluido que al bajar la presión ambiente la dispersión se reduce. En un álabe que gira a gran velocidad no ocurrió tal cosa: a 1 kilopascal, una presión dentro del rango en que trabajan las centrales, la dispersión se observó con claridad tanto con la superficie húmeda como seca. Dicho de otro modo, lo aprendido sobre paredes fijas quizá no sea trasladable.

La forma que adopta el líquido tampoco coincidió con lo previsto. Se daba por supuesta la aparición de grandes películas, pero en la práctica estas apenas se sostienen, y en la mayoría de las condiciones lo que apareció fueron hilos alargados y gotas alineadas en hilera.

Esos hilos y esas hileras no avanzan en línea recta. A la fuerza centrífuga se suma la fuerza de Coriolis, la fuerza aparente que desvía la trayectoria de cualquier cuerpo que se mueve dentro de un sistema en rotación, y el líquido describe una curva hasta llegar a la punta del álabe. El mismo efecto que curva la circulación de un tifón actúa aquí a escala de milímetros. Al llegar a la punta, el líquido se acumula un instante por efecto de la tensión superficial, la fuerza centrífuga lo estira hasta convertirlo en un filamento y este se rompe en varias gotas que vuelven a salir despedidas.

El equipo formuló además un modelo de predicción que incorpora la fuerza centrífuga, la de Coriolis y la resistencia contra la superficie del álabe, y reprodujo de forma cualitativa la dirección de desplazamiento observada.

El país que fabrica gran parte de las turbinas geotérmicas apenas usa la geotermia

Fuji Electric firma este artículo y es además uno de los principales fabricantes de turbinas geotérmicas del mundo.

La turbina geotérmica es el corazón de la central, y los fabricantes japoneses llevan décadas dominando ese mercado. La Asociación Geotérmica de Japón afirma que Toshiba Energy Systems, Fuji Electric y Mitsubishi Heavy Industries suman cerca del 70 % del mercado mundial. Según sus propios cálculos, Fuji Electric encabeza la clasificación desde el año 2000 con un 36 % de los pedidos, 84 unidades y 3.469 megavatios acumulados, a partir de los pedidos registrados hasta el 20 de noviembre de 2019. Su primera máquina fue una unidad de 30 kilovatios entregada en 1960 a un complejo termal de Hakone; en 1980 ya exportaba un equipo de 35.000 kilovatios a Ahuachapán, en El Salvador.

El parque geotérmico japonés, en cambio, casi no ha crecido. Según el recuento de ThinkGeoEnergy, a finales de 2025 Japón contaba con 607 megavatios instalados, décimo puesto mundial, por detrás de Kenia con 980 megavatios y de Islandia con 808.

El recurso no es el obstáculo. La Agencia de Recursos Naturales y Energía de Japón cifra en 23,47 gigavatios los recursos geotérmicos convencionales por encima de los 150 grados centígrados, y NEDO describe el potencial geotérmico del país como el tercero del mundo. La capacidad instalada no llega al 3 % de esa cifra, y la geotermia aporta alrededor del 0,2 % de la demanda eléctrica japonesa, según datos de JOGMEC para el ejercicio 2023.

Buena parte de esa distancia se explica por la ubicación. Gran parte del recurso se encuentra dentro de parques nacionales y cuasinacionales o bajo zonas de aguas termales, de modo que la evaluación ambiental y la negociación con las comunidades locales se prolongan durante años. Japón suministra álabes a centrales de todo el planeta y dispone de pocos lugares donde hacer girar los suyos.

Lo siguiente: la geometría del shroud y la salida del drenaje

Los datos de visualización sirven además como material de validación para las simulaciones numéricas. El equipo quiere trasladar los resultados al diseño del shroud, la pieza estructural montada en la punta del álabe, y de los mecanismos que evacuan el líquido acumulado dentro de la turbina. La idea es apoyar en la física unas decisiones que hasta ahora descansaban en la experiencia.

La aplicación no se limita a la geotermia. Las turbinas de vapor de las centrales térmicas y nucleares, la maquinaria rotativa de alta velocidad en general y los atomizadores centrífugos que pulverizan líquidos responden a la misma mecánica.

Con todo, a fecha de agosto de 2026 no se ha comunicado ni cuánto mejoraría el rendimiento ni en qué plazo llegaría esto a una máquina de producción. Lo que ha cambiado, por ahora, es que un fenómeno inobservable pasó a ser observable.

Muchos países se asientan sobre roca caliente. ¿Cuánto se aprovecha ese calor en el tuyo?

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