un molino de viento es una estructura utilizada para aprovechar la potencia del viento con fines como moler granos, bombear agua y generar electricidad.
la potencia del viento fue aprovechada por primera vez por los marineros, que fueron capaces de entender el levantamiento y aprovechar la potencia del viento a través de las velas. Este conocimiento llevó al desarrollo del primer molino de viento de tipo vela de eje vertical utilizado por los antiguos persas y chinos para moler grano y bombear agua.,
consistían en paletas llamadas velas o palas que cuando el viento las incitaba a girar, convertían la energía del viento en energía de rotación que podía ser utilizada.
Los primeros molinos de viento europeos con sistemas de eje horizontal fueron la base para la tecnología actual de turbinas eólicas utilizadas para la producción de energía.
Este artículo va a discutir la historia de los molinos de viento y cómo avanzaron a diseños modernos, así como cómo funcionan.,
Historia Temprana de Los Molinos de viento
no hay evidencia concreta sobre quién fue exactamente el PRIMERO en inventar el molino de viento, si fue el chino o los persas está en debate. Sin embargo, ambas culturas comenzaron a usar esta tecnología al mismo tiempo para los mismos propósitos.
algunos creen que la tecnología del molino de viento se trajo al norte de Europa como resultado de las cruzadas, sin embargo, su diseño de eje horizontal en lugar del sistema de eje vertical, hace que sea igual de probable que los europeos descubrieran su molino de viento de forma independiente. Las primeras ilustraciones existentes de 1270 A. D., mostrar impresiones azules del tipo de molino de viento post mill.
El Molino de postes estaba compuesto por un molino de cuatro palas montado en un poste central, que usaba engranajes de madera para convertir el movimiento del eje horizontal en movimiento vertical que convertía una piedra de moler. De acuerdo con la historia ilustrada del desarrollo del viento, el engranaje de madera fue utilizado por Vitruvio, un ingeniero de la edad de Augusto, para desarrollar la primera rueda hidráulica de eje horizontal.,
se cree que el diseño del molino de la torre llegó a existir alrededor de finales de 1300, con la ilustración más antigua conocida de un molino de Normandía entre 1430 y 1440. El molino de la torre se hizo con paredes inclinadas, una tapa que se podía girar, un eje de viento horizontal y velas verticales.
el smock mill, desarrollado por los holandeses en 1526 basado en el tower mill, es una torre cónica vertical con cuatro a seis lados rematados con una tapa que gira para llevar las velas al viento. El molino de batas fue nombrado por su parecido con las batas usadas por los agricultores en ese momento.,
durante los siguientes 500 años, Los Molinos de viento ganaron muchas aplicaciones diversas más allá del bombeo de agua y la molienda de granos, incluidos el riego, el bombeo de drenaje, la molienda de madera y el procesamiento de tabaco, especias, cacao, pinturas y tintes.
los avances modernos
Los Molinos mecánicos de bombeo de agua se desarrollaron por primera vez en los Estados Unidos en 1854. Estos molinos consistían originalmente en cuatro cuchillas de madera, con cuchillas de acero que comenzaron a existir en 1870.
más de seis millones de molinos de viento mecánicos fueron instalados en los Estados unidos entre 1850 y 1970., Sus principales aplicaciones eran para el riego de stock y el agua para casas de granja. Se utilizaron molinos de viento muy grandes para bombear agua para trenes de vapor.
el primer molino de viento en generar 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 poste de sesenta 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 turbinas eólicas evolucionó de la gama de 1 a 25 kilovatios para prácticas domésticas y agrícolas, a máquinas de escala intermedia en la gama de 50 a 600 kilovatios para aplicaciones de parques eólicos interconectados entre los años 1973 y 1986.
durante este período de tiempo, más de 20 diseños diferentes fueron diseñados y probados, la mayoría demostrando ser inviables e ineficientes.
Las turbinas eólicas evolucionaron de los sistemas de cuatro palas creados por primera vez en los Estados Unidos, a dos sistemas de palas, y finalmente a los tres sistemas de palas comúnmente vistos en los parques eólicos hoy en día.,
cómo funcionan los molinos de viento
Los Molinos de viento más antiguos documentados eran sistemas de ejes verticales, con velas verticales hechas de cañas o madera que estaban unidas por puntales horizontales a un eje vertical con una piedra para fines de molienda. El primer molino de viento en aparecer en Europa fue el molino de correos con un sistema de eje horizontal, 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 pivotante sobre un poste central vertical mantenido en posición vertical por crosstrees y barras de cuarto en ángulo, cuyos extremos llevaban cuatro pilares verticales de piedra o ladrillo.,
El Molino consistía en un wallower, una gran rueda de freno ubicada en el mismo eje que las velas, que transfería potencia a un engranaje más pequeño. El wallower compartía el eje vertical con la gran rueda de espolón, de la que una tuerca de piedra conducía la piedra de molienda.
El Molino de torre era un avance del molino de Correos que tenía múltiples pisos para almacenar grano, eliminar paja, moler grano y viviendas para el herrero y su familia.
la característica más importante del molino de la torre era una tapa (techo) que podía pivotar en respuesta a los patrones de viento cambiantes., A diferencia del molino de postes donde había que mover toda la estructura para orientar el molino, solo la tapa tuvo que ser movido en el molino de Torre.
Los Molinos de torre y poste fueron diseñados originalmente para orientarse manualmente al viento empujando una palanca ubicada en la parte posterior del molino. En 1745, Edmund Lee inventó la cola del ventilador del molino de viento, que se montaba en la parte trasera del molino en ángulo recto con las velas girando automáticamente la tapa para llevar las velas al viento.,
Los Molinos de delantal son similares a los molinos de torre que difieren principalmente en su apariencia, en los que los molinos de delantal eran octogonales o hexagonales con sus seis a ocho lados, en lugar de circulares. Los molinos de batas tienen el mismo diseño de tapa giratoria que los molinos de torre, pero por lo general eran mucho más grandes.
los primeros molinos mecánicos que aparecieron en los Estados Unidos tenían cuatro palas de madera que se asemejaban a paletas, y la mayoría estaban equipados con «colas» que las orientaban hacia el viento. Sin embargo, algunos de estos molinos mecánicos fueron diseñados para operar a favor del viento, llamados molinos de vaning meteorológico.,
algunos molinos mecánicos lucieron un control de velocidad proporcionado por cuchillas con bisagras que se plegaban en vientos fuertes reduciendo el empuje, al reducir el área de captura del rotor. Cuando se introdujeron cuchillas de acero, 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 sistemas de turbina de tres palas comúnmente vistos hoy en día, funcionan de la misma manera que los molinos de postes originales., El viento gira 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 son las palas y el cubo combinados, están montados a 100 pies o más sobre el suelo para aprovechar el viento más rápido y menos turbulento. El rotor está unido a un sistema de paso 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 paso evita que el rotor gire.,
el sistema de paso está conectado a un eje de baja velocidad que gira a aproximadamente 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 frenos que puede detener mecánica, eléctrica o hidráulicamente el rotor en emergencias, y un controlador que arranca la máquina a velocidades de viento que están entre 6 y 16 mph y apaga la máquina cuando la velocidad del viento está por encima de 55 mph para evitar daños. Un anemómetro mide la velocidad del viento y transmite los datos al controlador.
la electricidad se transfiere por la torre y se convierte al mismo voltaje que la red de energía local.,
conclusión
Los Molinos de viento han recorrido un largo camino desde su concepción, y los avances modernos en la tecnología de turbinas están demostrando que la energía eólica es un sustituto ecológico de los combustibles fósiles.
en el siglo XXI estamos empezando a ver muchos avances en la industria de la energía eólica, incluidas las tecnologías sin cuchillas y los generadores que no requieren una caja de engranajes. Pero todavía están en su infancia.,
La energía eólica es una de las mejores soluciones a las crecientes necesidades energéticas del mundo, porque es limpia y no produce emisiones tóxicas para generar la electricidad, a diferencia de los combustibles fósiles.
Si tienes experiencia con molinos de viento y / o turbinas de viento modernas, por favor compártela en los comentarios.