Su inicial desconocimiento en la cultura occidental
contrasta con los ingenios impulsados por el viento en las culturas orientales.
En Mongolia se utilizaban las ruedas de oraciones y su objetivo era producir
sonidos rituales durante las celebraciones religiosas. Estos mecanismos, que
poseían un eje vertical, se difundieron por Persia y China, con toda
probabilidad, durante el siglo II a C. Los sistemas utilizados por los persas,
según explica Lyhn White, tienen gran parecido a las ruedas de oraciones de
Mongolia. Se cree que Persia al poseer territorios muy ventosos, es el lugar de
oriente donde se desarrollan los conocimientos sobre el viento.
http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/41/tema1/tema1-2.htm
Sus orígenes se remontan a Sistán (Sijistán), Persia, lugar
de referencia de los primeros molinos de viento. Según una leyenda de Persia
oriental nació a mediados del siglo VII, año 650, en las llanuras donde sopla
el viento de los cien días. ¿Su inventor? Un esclavo, Abu Lulua, quien presumía
de la capacidad de dominar el viento norte. En una oportunidad, sus palabras
llegaron a oídos del Califa, quien queriendo comprobar si tales afirmaciones
eran ciertas, ordenó al esclavo una demostración. https://historia-biografia.com/historia-del-molino-de-viento/
La tradición afirma que Abu Lulua construyó una torre
cuadrangular con forma de casa, y fabricada en adobe; en ella se apreciaba una
hendidura vertical, con el propósito de dejar paso al viento; dentro de ella,
se encontraban las aspas (fabricadas en mimbre esterilizado), las cuales
giraban por la fuerza del aire en torno a un eje, también vertical, cuyo
extremo producía movimiento en una muela, y con ella procedía a molerse el
grano.
Aunque ésta historia pueda no ser cierta, existen
referencias del historiador Al-Masudi, quien señala que en el año 950, este
tipo de molino era ya bastante corriente en Persia.
Modelo Museo Alemán
Photograph by Saupreiß (left) and illustration by Kaboldy,
both courtesy Wikimedia. CC-BY-SA-3.0
Debido al comportamiento irregular del viento, a la
intensidad y la dirección, así como la necesidad de aplicar la presión en las
palas del molino hace que debamos esperar unos siglos para que los científicos
puedan desarrollar los primeros molinos de viento.
La primera lección histórica muestra que para obtener un
correcto aprovechamiento eólico, el mecanismo del aeromotor debe estar
protegido del flujo turbulento; es decir que el viento contra las aspas del
rotor debe incidir en una dirección constante y con un flujo
preferentemente laminar.
Molinos de eje horizontal
Se atribuye a la escuela de Alejandría, en concreto a Herón,
siglo II d.C., la creación de una máquina neumática para uso musical conocida
como el Auneriom, que giraba impulsada por la fuerza del viento, y que debía su
movimiento a un rotor de eje horizontal, parecidos a los molinos mediterráneos
y, en general, a los europeos.
Este tipo de aerogeneradores, con disposición de su eje en
horizontal, se caracterizan por girar las palas en dirección perpendicular a la
velocidad del viento. Se clasifican a su vez en aeroturbinas lentas y rápidas,
según la velocidad de giro de sus rotores. https://blog.structuralia.com/aerogeneradores-de-eje-vertical-y-horizontal-tipos-ventajas-e-inconvenientes
La velocidad de giro de las turbinas es inversamente
proporcional al número de palas que tiene. Utilizando términos más precisos,
diremos que una aeroturbina rápida tiene un menor número de palas, tolerando
velocidades específicas altas.
Rendimiento de aerogeneradores según el número de palas
Aeroturbina lenta
Suelen tener entre 6 y 24 palas, lo que les confiere
elevados pares de arranque y reducida velocidad de giro. No se destinan a
generación eléctrica sino, tradicionalmente, a aplicaciones como bombeo de
agua.
Aeroturbina rápida
Suelen tener entre dos y tres palas, siendo los más
frecuentes, con un adecuado perfil aerodinámico. Son más adecuadas para la
generación de energía eléctrica.
Las aeroturbinas se clasifican según la disposición del
rotor respecto a la incidencia del viento en: disposición a barlovento (cuando el
viento incide inicialmente sobre el rotor y luego sobre la torre) o a sotavento
(cuando el viento incide inicialmente sobre la torre y por último sobre el rotor). La
configuración más usada en el sector energético es la disposición a barlovento
y con rotores de tres palas.
Peculiaridades del ciclo rotor eólico
Se trata de una pequeña aeroturbina bipala a barlovento sobre el eje horizontal de la rueda trasera de la bicicleta.
Por la morfología de sus palas se puede definir como un helicoide bipala
circular.
Su diseño está basado en unas proporciones específicas con
apertura central en “S”.
El rendimiento medio de un rotor bipala es del 40% (rendimiento máximo de un aeromotor <60% Límite de Betz), para velocidades del viento que oscilan entre 7 y 14 metros/sg. (1 metro/sg: 3´6 Km/h.), es decir que mantiene un buen rendimiento para velocidades entre 25 y 50 km/h.
Es importante que se mantenga el ángulo de incidencia del viento con cierta constancia, dado que el rotor requiere para mantener su rendimiento óptimo una persistencia en el ángulo de incidencia superior a 10 grados.
Resulta de interés el evitar sobre esfuerzos en el ritmo de pedaleo cuando se presentan cambios bruscos y variables en la dirección del flujo turbulento. En éstas condiciones, los
deflectores situados a la entrada del rotor disminuyen la entrada del turbulento y mejoran el rendimiento del aeromotor.
Dado que la incidencia del viento es habitualmente anterolateral, el rendimiento real del ciclo rotor eólico alcanzará 1/3
del rendimiento total del aeromotor, es decir que la energía complementaria que recibe el ciclista se encuentra entre +30 y +50watios/sg. de potencia variable según las
condiciones del viento (ángulo de incidencia y persistencia) y la propia velocidad del ciclista.
Gabriel Saitua. Getxo 2018
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