Cómo funcionan los molinos de viento

¿Qué es un molino de viento?

Un molino de viento es una estructura usada para aprovechar la energía del viento para propósitos como moler granos, bombear agua y generar electricidad.

La fuerza del viento fue aprovechada por primera vez por los marineros, que fueron capaces de comprender la fuerza del viento a través de las velas. Este conocimiento condujo al desarrollo del primer molino de viento tipo vela de eje vertical utilizado por los antiguos persas y chinos para moler granos y bombear agua.

Consistían en paletas llamadas velas o palas que, cuando el viento las impulsaba a girar, convertían la energía del viento en energía de rotación que podía ser utilizada.

Avances modernos de los molinos de viento

Los molinos mecánicos de bombeo de agua se desarrollaron por primera vez en los Estados Unidos en 1854. Estos molinos consistían originalmente de cuatro aspas de madera, con aspas de acero que comenzaron a existir en 1870.

Más de seis millones de molinos eólicos mecánicos fueron instalados en los Estados Unidos entre 1850 y 1970. Sus principales aplicaciones eran el riego de ganado y el agua para casas de campo. Se utilizaron molinos de viento muy grandes para bombear agua para los trenes de vapor.

El primer molino de viento que generó electricidad fue inventado en 1888 por un ingeniero con sede en Ohio llamado Charles Brush. El molino de viento podía generar hasta 12 kilovatios de electricidad y era un molino de postes de 60 pies con un rotor de 56 pies.

En la sociedad actual, los molinos de viento utilizados para generar electricidad se conocen como turbinas eólicas.

El mercado de las turbinas eólicas evolucionó de un rango de 1 a 25 kilovatios para las prácticas domésticas y agrícolas, a máquinas de escala intermedia en el rango de 50 a 600 kilovatios para aplicaciones de parques eólicos interconectados entre los años 1973 y 1986.

Durante este período de tiempo, se diseñaron y probaron más de 20 diseños diferentes, la mayoría de los cuales demostraron ser inviables e ineficientes.

Los aerogeneradores evolucionaron de los cuatro sistemas de palas creados primero en los Estados Unidos, a dos sistemas de palas y, finalmente, a los tres sistemas de palas que se ven comúnmente en los parques eólicos hoy en día.

Cómo funcionan los molinos de viento

Los primeros molinos de viento documentados eran sistemas de ejes verticales, con velas verticales hechas de juncos o madera que se fijaban por medio de puntales horizontales a un eje vertical con una piedra para moler.

El molino de postes

El primer molino de viento que apareció en Europa fue el molino de postes con un sistema de ejes horizontales, con un molino de cuatro palas unido a un poste central.

El Molino de Mostert describe el molino de postes como un edificio equilibrado y pivotado sobre un poste central vertical mantenido en posición vertical por crucetas y barras angulares, cuyos extremos llevaban cuatro pilares verticales de piedra o ladrillo.

El molino consistía en un remolcador, una gran rueda de freno situada en el mismo eje que las velas, que transmitía la potencia a un engranaje más pequeño. El revolcador compartía el eje vertical con la gran rueda de espolones, de la que una tuerca empujaba la piedra de moler.

El molino de torre

El molino de torre fue un avance del molino de postes que tenía múltiples pisos para almacenar el grano, remover la paja, moler el grano y alojar al herrero y su familia.

La característica más importante del molino de torre era una tapa (techo) que podía pivotar en respuesta a los cambios en los patrones de viento. A diferencia del molino de postes, en el que había que desplazar toda la estructura para orientar el molino, sólo había que desplazar la tapa en el molino de torre.

Tanto el molino de torre como el de poste fueron diseñados originalmente para ser orientados manualmente hacia el viento mediante el empuje de una palanca ubicada en la parte posterior del molino. En 1745, Edmund Lee inventó la cola de ventilador del molino de viento, que se montó en la parte trasera del molino en ángulo recto con respecto a las velas, girando automáticamente el capuchón para llevar las velas hacia el viento.

Los molinos mecánicos

Los primeros molinos mecánicos que aparecieron en Estados Unidos tenían cuatro palas de madera que parecían palas, y la mayoría estaban equipados con “colas” que los orientaban hacia el viento. Sin embargo, algunos de estos molinos mecánicos fueron diseñados para operar a favor del viento, llamados molinos de veletas.

Algunos molinos mecánicos llevaban un control de velocidad proporcionado por palas articuladas que se doblaban hacia atrás en caso de fuertes vientos reduciendo el empuje, al reducir el área de captura del rotor. Cuando se introdujeron las cuchillas de acero, éstas requerían un engranaje reductor para compensar su alta velocidad, de modo que las bombas recíprocas estándar estuvieran a la velocidad correcta para que el molino funcionara correctamente.

Los molinos de tres palas actuales

Los sistemas de turbinas de tres palas que se ven comúnmente hoy en día, funcionan de manera muy similar a los molinos de poste originales. El viento hace girar dos o tres palas alrededor de un rotor que está conectado a un eje principal que hace girar un generador para crear electricidad.

El rotor, que es la combinación de palas y cubo, está montado a una altura de 100 pies o más del suelo para aprovechar el viento más rápido y menos turbulento. El rotor está conectado a un sistema de inclinación que gira las palas fuera del viento para controlar la velocidad del rotor.

Cuando los vientos son demasiado altos o demasiado bajos para producir electricidad, el sistema de cabeceo impide que el rotor gire.

El sistema de cabeceo está conectado a un eje de baja velocidad que gira a unas 30-60 rotaciones por minuto. El eje de baja velocidad está conectado a la caja de engranajes, que convierte las bajas velocidades de rotación en las altas velocidades de rotación de 100-1800 rpm requeridas por el generador, que está conectado a la caja de engranajes, para producir electricidad.

Las turbinas de hoy en día también consisten en un sistema de freno que puede detener mecánica, eléctrica o hidráulicamente el rotor en caso de emergencia, y un controlador que pone en marcha la máquina a velocidades de viento de entre 6 y 16 mph y la apaga cuando la velocidad del viento es superior a 55 mph para evitar daños. Un anemómetro mide la velocidad del viento y transmite los datos al controlador.

La electricidad se transfiere a la torre y se convierte a la misma tensión que la red eléctrica local.

Agradecemos al equipo de Tecmaco por brindarnos la asistencia técnica necesaria para completar este artículo.

Artículos relacionados

Los comentarios están cerrados.