El viento puede hacer girar un molino de viento porque ejerce una fuerza sobre las aspas, lo que crea un movimiento de rotación. Este movimiento luego se transmite a un eje central que acciona el mecanismo del molino.
El viento es simplemente un desplazamiento de aire de una zona donde hay alta presión hacia otra donde la presión es más baja. Cuando esta masa de aire en movimiento encuentra un objeto como las aspas del molino, ejerce sobre él una presión. Esta presión crea un empuje mecánico, que hace girar las aspas. Cuanto más fuerte sopla el viento, más fuerza ejerce sobre las aspas, por lo tanto, giran más rápido. Así, se transforma fácilmente una energía natural, la del viento que se mueve, en energía mecánica utilizable para accionar engranajes, moler grano o bombear agua.
Las aspas de un molino funcionan como las alas de un avión: cuando el viento sopla sobre ellas, crea una diferencia de presión entre los dos lados. Esta diferencia genera una fuerza de tracción que pone las aspas en movimiento. La forma ligeramente curvada de las aspas es esencial, ya que permite captar mejor el viento y, por lo tanto, aumentar esta fuerza. Cada aspa está inclinada bajo un ángulo preciso para optimizar esta captura de energía, un poco como se inclina la mano por la ventana de un coche en movimiento para sentir mejor la potencia del viento. Así, el viento empuja las aspas, haciéndolas girar alrededor de un eje conectado a un mecanismo interno del molino. Estas aspas transforman, por lo tanto, directamente la energía del viento, una energía natural y gratuita, en un movimiento mecánico utilizable para muchas aplicaciones prácticas (moler grano, bombear agua o incluso producir electricidad).
Las palas impulsadas por el viento hacen girar un gran eje llamado eje motor. Este eje está conectado a un sistema mecánico compuesto de engranajes de madera o metal, a menudo llamado rueda o engranaje principal. Este engranaje transmite su rotación a otros más pequeños, lo que multiplica la velocidad de rotación para accionar herramientas o muelas de grano. Esta sucesión de engranajes se llama transmisión, y transforma el movimiento lento pero poderoso de las palas en un movimiento más rápido y eficiente dentro del molino. Según el tamaño de las ruedas dentadas y su disposición, se obtiene más o menos velocidad y fuerza, según el uso deseado: es todo un sistema diseñado para optimizar la energía del viento y hacerla fácilmente aprovechable.
La forma de las aspas lo cambia todo: cuando están ligeramente curvadas y afiladas, captan el viento de la mejor manera para obtener la máxima potencia. Una curvatura adecuada permite que el aire fluya fácilmente de un lado y sea frenado por el otro: es esta diferencia de velocidad la que crea una fuerza aerodinámica efectiva para hacer girar las aspas. La orientación es igualmente esencial, porque incluso con la forma perfecta, si las aspas no están bien orientadas hacia el viento, no sirve de nada: de ahí la utilidad de mecanismos que permiten ajustar su posición respecto a la dirección del viento. Un molino bien construido puede girar para que las aspas siempre estén bien expuestas y así aprovechar la energía del viento al máximo.
La velocidad del viento es esencial: si es demasiado baja, las aspas apenas se mueven; si es demasiado alta, se corre el riesgo de dañar el molino. Idealmente, un viento regular que no sea ni demasiado rápido ni demasiado lento proporciona la mejor eficiencia.
La dirección del viento también juega un papel importante. Un viento estable, que no varía mucho en dirección, permite optimizar la orientación del molino sin necesidad de ajustarlo constantemente.
La temperatura también influye indirectamente: cuanto más frío está el aire, más denso es, por lo tanto, contiene un poco más de energía a velocidad igual que el aire caliente.
Por último, la turbulencia creada por los relieves o las construcciones alrededor puede disminuir en gran medida el rendimiento, ya que provoca variaciones molestas en el flujo del viento.
El molino de viento antiguo más grande jamás construido medía cerca de 30 metros de altura y se utilizó como aserradero en los Países Bajos en el siglo XVIII.
Más allá de la harina y de la extracción de agua, los molinos de viento también servían para prensar frutas y obtener aceite, o para moler ciertos minerales para usos industriales.
Según la orientación y su forma, las palas de un molino pueden convertir hasta el 45% de la energía cinética del viento en energía mecánica útil.
¿Sabías que la velocidad de las puntas de las palas de los aerogeneradores modernos puede alcanzar más de 250 km/h? Esto demuestra cuán eficiente y poderosa es la conversión de la energía del viento.
Sí. Cada molino está diseñado para funcionar de manera óptima en un rango específico de velocidad del viento llamado rango de operación. Si es demasiado bajo, no arranca; si es demasiado alto, corre el riesgo de sufrir importantes tensiones mecánicas. Generalmente, una velocidad moderada y constante del viento permite obtener el mejor rendimiento del molino.
La forma y el tamaño de las aspas dependen esencialmente del tipo de uso del molino. Las aspas anchas ofrecen un par importante a baja velocidad y son útiles para extraer agua o moler grano. En cambio, las aspas finas y alargadas se utilizan para producir electricidad, ya que alcanzan una alta velocidad de rotación para optimizar la producción de energía.
La orientación óptima permite que las aspas estén perpendiculares a la dirección del viento, maximizando así la superficie que capta la energía del viento. Un mal alineamiento reduce significativamente el rendimiento del molino, ya que una parte importante de la energía del viento no se aprovecha.
Históricamente, existían varios métodos. Se empleaban el ajuste manual de la inclinación de las velas en las palas, la orientación del molino en relación con el viento o el frenado mecánico para controlar la velocidad de rotación y prevenir posibles daños relacionados con vientos demasiado fuertes.
Un molino necesita una cierta velocidad mínima del viento para generar una fuerza suficiente sobre sus palas. Un viento demasiado débil no produce suficiente energía mecánica para superar la inercia y las resistencias mecánicas del sistema, lo que hace imposible el movimiento de las palas.
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