Una turbina de vapor es un dispositivo que puede convertir la energía térmica en vapor presurizado en movimiento rotatorio. Este movimiento giratorio se utiliza a menudo en plantas de energía para generar electricidad, aunque también puede tener otras aplicaciones. El principio básico detrás de las turbinas de vapor se escribió por primera vez ya en el siglo I d.C., mientras que la turbina de vapor moderna no se diseñó hasta 1884.
La primera turbina de vapor moderna fue diseñada por Sir Charles Parsons. Se utilizó, junto con una dinamo, para generar 7.5 kW de potencia. Poco después de su invención, el dispositivo encontró un uso principal en plantas de energía de todo el mundo y a bordo de buques de guerra. Las máquinas de vapor de movimiento alternativo anteriores eran menos eficientes y más difíciles de adaptar para su uso a bordo de los barcos, lo que requería sistemas complicados en lugar de un simple mecanismo de accionamiento directo.
Las turbinas de vapor utilizan el principio de permitir que el vapor presurizado se expanda en etapas controladas. Cada turbina puede estar compuesta por varias turbinas de impulso y reacción, cada una de las cuales permite que el vapor se expanda y gire las palas, o cubos, dentro del dispositivo. La mayoría de las turbinas de vapor emplean ambas variaciones en concierto, con las turbinas de impulso operando a alta presión y la baja presión siendo utilizada para las turbinas de reacción. La diferencia entre los dos es que la variedad de impulso usa una boquilla para introducir vapor de alta velocidad en los rotores, mientras que los rotores de las turbinas de reacción son en sí mismos un tipo de boquilla.
La disposición de las turbinas de impulso y reacción dentro de una turbina de vapor puede hacer que el sistema sea muy eficiente. Haciendo uso de alta y baja presión, y haciendo que el vapor trabaje en cada etapa de su expansión, el proceso puede permanecer altamente isentrópico. Esto simplemente significa que la entropía que entra en el sistema es similar a la que sale. El otro beneficio del diseño es que el giro de las turbinas crea un movimiento giratorio, que puede ser ideal tanto para la generación de energía como para las paletas de giro u otros mecanismos de transmisión en los barcos.
Un gran porcentaje de toda la energía generada en el mundo utiliza generadores de turbina de vapor. Están presentes tanto en las plantas de energía nuclear como en las de combustibles fósiles, la primera quema carbón o petróleo para calentar el agua y la convierte en vapor, y la segunda se basa en una reacción de fisión nuclear para generar el vapor. Además, algo de energía se genera utilizando un proceso conocido como energía solar enfocada. Este tipo de planta de energía puede utilizar el sol para producir vapor que luego puede hacer girar turbinas de vapor.