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Molino de viento Ayanz de eje vertical[editar]
Introducción[editar]
El molino de viento Ayanz de eje vertical, fue patentado el año 1606 por Jerónimo de Ayanz y Beaumont. Se trata de un molino de viento, que convierte la fuerza del viento en par de rotación a través de su eje. Asociado al molino de viento, la invención o patente incorpora un deflector en forma de puerta corredera circular, que se orienta con la dirección por donde sopla el viento, por medio de una vela. Por medio de dicha puerta corredera auto-orientable, o deflector, se logra incrementar el par de rotación que ejerce el molino de viento, para una velocidad de viento dada. Este molino de viento fue concebido originariamente para darle diversos usos, tales como; molienda de grano de cereal, para realizar riegos, para accionar fuelles y martinetes, u incluso otras cosas.
Patente[editar]
La transcripción directa de la patente asociada a este molino de viento, tomada del libro: Nicolás García Tapia, “Patentes de invención españolas en el siglo de oro”, editado por la oficina española de patentes y marcas, en el año 1990, es la siguiente [2]:
“Y porque en muchas partes podrá ser de gran servicio mejorar los molinos de viento, así para moliendas como riegos, fuelles y martinetes y otras cosas, hágase conforme al dibujo n.0103, buscando el sitio más acomodado [en] que corra [el] aire, y si es para riego o [fol. 90] sitio que levante el agua en menos altura que sea más la cantidad. Hágase un huso de 30 palmos o más, porque, cuanto más alto fuere, participará de más aire, y en él se pongan seis álabes, que tenga cada uno diez pies desde el huso al extremo de la vela y de altura veinte pies; y si tuviere más cantidad de ancho y alto, tendrá más fuerza. El primer tercio, que son tres pies y un tercio que está junto al eje, no ha de tener vela y los otros dos sí, porque cualquier fuerza en el extremo es mayor. Y la vela ha ser en arco conforme al dibujo , porque en el cóncavo hace más fuerza el viento ; y desde el extremo de la vela hasta los pilares ha de haber dos pies y medio , que pueda una persona pasar sin que le toquen las velas ; y los pilares han de ser seis , de a vara en cuadro, y a la redonda de ellos una canal de madera y otra en lo alto , y hacer una puerta cóncava conforme al círculo , con tres rodezuelas por abajo que vayan por la canal , que sea tan ancha como la distancia que hay de un arco a otro; y cuando venga el viento, la haga rodar, tapando la parte del convexo y dejando la del cóncavo; y en lo alto se puede hacer una vela , que el aire moviéndola mueva la dicha puerta y cierre la parte que se pretende , y cuando la cierre el molinero sin ingenio, será más fácil que el rodar la que usan N.° 46'”
Privilegios de invención
Siguiendo la estela de ciudades-estado como Florencia en 1421 y Venecia en 1474, el reino de Castilla a través de Isabel la Católica en Sevilla el año 1478, puso en marcha lo que se denominaron, en un inicio, Cédulas de privilegio por invenciones [2]. Fue el primer gran estado de amplia extensión, o reino, como se lo denominaba en la época, en adoptar una medida así en el mundo. Estas Cédulas de privilegio, son los verdaderos embriones de lo que hoy se conocen como patentes. Fueron creadas para proteger a los inventores de las copias que pudieran hacerse de los artificios o invenciones que ellos mismo creaban, dotándoles de la seguridad jurídica imprescindible para defender sus invenciones y fomentando, de esa manera, la aparición de nuevos inventores que se veían beneficiados por sus inventos [2]. Desde ese inicio, quedaba definida la fórmula jurídica de que constaban las patentes: una exposición que explicaba en qué consistía la invención, el tiempo en el que se concedía la exclusiva y los castigos a aquellos que infringían la exclusiva y querían reproducir la invención durante el tiempo de concesión. El privilegio lo concedía el rey mismo, tras realizarse un examen ante un tribunal en el que el inventor debía demostrar experimentalmente la validez de su invención. Si el privilegio era concedido, la invención quedaba protegida en todos los territorios del reino y se realizaban tres copias; una copia se la quedaba el inventor, otra era para la administración del monarca y la tercera se recogía en los archivos generales. Gracias a esta tercera copia, han podido llegar los documentos de patentes asociados a estos privilegios hasta nuestros días [2].
Pues bien, el molino de viento Ayanz de eje vertical junto con otro molino de viento Ayanz con aspas en forma de tornillo, fueron privilegios de invención otorgados por Felipe III durante el año 1606 a Jerónimo de Ayanz y Beaumont.
Funcionamiento
Haciendo uso de la terminología actual, el molino de viento Ayanz de eje vertical es un molino de arrastre dado que el viento arrastra o empuja las aspas y hace que se mueva. Debido a la geometría principal de sus aspas (cóncavas y convexas) y a su disposición opuesta sobre el eje al cual están sujetas, cuando un aspa gira en contra del viento incidente (convexa), experimenta menos resistencia al giro que cuando gira a favor (cóncavo), produciendo una resultante de fuerzas que hace que el molino gire. En contraposición a los molinos de eje horizontal, el molino de viento Ayanz de eje vertical no necesita orientarse a la dirección de donde sople el viento. En general, en condiciones de tamaño similares, los molinos cuyo principio de giro se basa en una fuerza de arrastre, extraen menos energía del viento que los molinos cuyo principio de giro se basa en una fuerza de sustentación. Por otro lado, los molinos de eje vertical frente a los de eje horizontal, en general, tienen la capacidad de arrancar con menores velocidad de viento y, asimismo, sus prestaciones se ven menos mermadas ante turbulencias. Si se observa el molino desde arriba, es decir, tomando la vista en planta del molino de Ayanz, se comprueba cómo las aspas tienen forma de hoz.
Aspectos relevantes de la inventiva
Desde el punto de vista de la morfología de molino que propuso Jerónimo de Ayanz el año 1606, quizás una de las mayores inventivas radica en que propuso unas aspas, o velas como las llamó él, con forma curvada, o de medio cilindro, o en arco. Ayanz cuando afirma; “y la vela ha de ser de arco conforme al dibujo, porque en el cóncavo hace más fuerza el viento” da pruebas de que está entendiendo perfectamente que en su giro, el aspa cóncava hace más fuerza a favor del avance, que el aspa convexa que en su retroceso se opone al mismo. Existen estudios actuales que han cuantificado que un aspa cóncava puede llegar a tener un coeficiente de empuje del orden de tres veces mayor que un aspa convexa.
Otra inventiva relevante consiste en el deflector en forma de puerta corredera, que se orienta automáticamente con el viento. Mediante este deflector es posible aumentar considerablemente la fuerza realizada por el molino ante un viento dado. Cuando afirma; “…y hacer una puerta cóncava… y cuando venga el viento, la haga rodar, tapando la parte del convexo y dejando la del cóncavo”, se interpreta que de alguna manera está tratando de taponar el viento que llega a la parte convexa de las aspas, para minimizar en la medida de lo posible la fuerza en contra realizada por las partes convexas.
Referencias
[1] Abad, Gonzalo; Penalba, Markel; Zarketa-Astigarraga, Ander. Molinos de viento patentados por Jerónimo de Ayanz y Beaumont en el año 1606; un análisis conceptual desde una perspectiva ingenieril del año 2021. Mondragon Unibertsitatea, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11984/5439
[2] García Tapia, Nicolás. Patentes de invención españolas en el siglo de oro. Editado por la oficina española de patentes y marcas, España, 1990.
[3] García Tapia, Nicolás. Privilegios de invención, en El Renacimiento / coord. Por Manuel Silva Suárez , 2004, ISBN 84-7820-742-2, págs. 545-576.
[4] García Tapia, Nicolás. Jerónimo de Ayanz y Beamount, un inventor navarro (1553-1613). Universidad Pública de Navarra, 2010. ISBN: 9788497692601.