Molinillos de viento: De la antigua Persia a la energía renovable moderna

Antecedentes

Un molino de viento es un dispositivo que aprovecha la energía eólica mediante palas ajustables que giran. Históricamente, los molinos impulsaban molinos de grano y bombas de agua, y hoy son la base de los aerogeneradores modernos que proporcionan electricidad limpia.

Historia

Los humanos han usado el viento durante siglos, inicialmente para impulsar veleros. El primer diseño documentado data de Persia (500-900 d. C.) y era originalmente una máquina de bombeo de agua de eje vertical antes de adaptarse para moler grano. Aunque los molinos chinos tempranos datan de 1219 d. C., se atribuye a Persia el uso documentado más antiguo.

Tras las Cruzadas, el concepto se extendió a Europa, donde los primeros diseños conservados (1270 d. C.) tenían ejes horizontales, probablemente inspirados en la tecnología de ruedas hidráulicas existente y por mayor eficiencia. Los carpinteros de molinos europeos, especialmente holandeses e ingleses, refinaron el diseño, introduciendo el molino de torre, molinos de caparazón de varios pisos y controles automatizados.

Los molinos sirvieron como «motores eléctricos» de la Europa preindustrial, impulsando aserraderos, teñido textil y procesamiento de tabaco. El auge de la energía de vapor en el siglo XIX, junto con la naturaleza intermitente del viento, llevó al declive de los grandes molinos, aunque los molinos de ventilador más pequeños siguieron prosperando, particularmente en América, donde se construyeron más de seis millones entre 1850 y 1970.

Diseño

Los molinos se categorizan en tipos de eje horizontal y vertical. El primero, que incluye molinos de poste, caparazón, torre y ventilador, se ha vuelto dominante por su mayor eficiencia.

Los molinos de poste tienen un solo poste vertical que sostiene todo el cuerpo, permitiendo que el molino gire para enfrentar el viento. Los molinos de caparazón mejoran esto con un cuerpo fijo y una caperuza giratoria, permitiendo velas más grandes y construcción más robusta. Los molinos de torre extienden este concepto con una torre permanente, a menudo redonda, de piedra o ladrillo que ofrece superior resistencia a la intemperie.

Los molinos de ventilador —unidades compactas e individuales— consisten en un mástil, una rueda, un conjunto de cola y una bomba. Los mástiles miden 3-4,5 m (10-15 pies) de alto, con palas de 1,8-4,9 m (6-16 pies) de diámetro.

Materias primas

Los molinos de poste son principalmente de madera, usando balsa ligera para palas y madera dura más resistente para la estructura, acabados con pintura o resina. Los molinos de caparazón y torre usan madera, ladrillos y piedra. Los molinos de ventilador tienen torres de acero galvanizado, palas de acero ligero o aluminio, y bombas de bronce o latón para resistir la congelación. Cuero o polímeros sintéticos se usan para arandelas y juntas tóricas.

Proceso de fabricación

Los molinos se construyen in situ a partir de componentes prefabricados. El siguiente esquema describe la construcción de un molino de ventilador:

Fabricación de las partes de la torre

• Bobinas de acero galvanizado se enderezan, cortan y, donde es necesario, sueldan. Las piezas terminadas se taladran con orificios de precisión y se recubren antes del embalaje.

Fabricación de la caja de engranajes

• Engranajes, ejes y rotores fundidos a presión se ensamblan a mano en una carcasa resistente a la intemperie que soporta la rueda y el conjunto de cola.

Fabricación del ventilador

• Un aro de acero se lamina en forma de aro, se taladra y se equipa con un eje central y radios. Las palas, cortadas de chapa, se doblan y fijan al aro con tornillos y abrazaderas.

Preparación del sitio

• Localizar un sitio con viento predominante de al menos 24 km/h (15 mph). Eliminar obstrucciones y elevar la cimentación con una losa de hormigón o terraplén para mejorar el flujo de aire.

Montaje final

• Ensamblar la torre en el suelo y luego levantarla verticalmente. Atornillar la torre a la base, tensar los tirantes y probar la estabilidad. Acoplar la caja de engranajes, eje principal, ventilador, cola y bomba en secuencia para hacer el molino operativo.

Control de calidad

Inspecciones visuales en cada etapa de fabricación detectan defectos. La construcción in situ exige mano de obra meticulosa; el mantenimiento regular asegura eficiencia a largo plazo.

El futuro

Aunque los diseños tradicionales de molinos permanecen prácticamente inalterados, los avances en materiales y tecnología de turbinas están transformando la industria. La inversión gubernamental en parques eólicos, particularmente en California, demuestra un cambio hacia turbinas a gran escala conectadas a la red que ofrecen una alternativa sostenible a los combustibles fósiles.

Dónde aprender más

Libros

Baker, T. Lindsay. North American Windmill Manufacturers' Trade Literature. University of Oklahoma Press, 1998.

Clegg, Alan John. Windmills. Horseshoe Publications, 1995.

Hills, Richard L. Power from Wind: A History of Windmill Technology. Cambridge University Press, 1994.

Hooker, Jeremy. In Praise Of Windmills. Circle Press Pubns, 1990.

Watts, Martin. Water and Wind Power. Shire Publications, 2000.