¿Alguna vez se preguntó cómo funcionan las turbinas eólicas ? Lo más probable es que lo haya hecho, pero ciertamente tendrá preguntas en su mente. Por ejemplo, es posible que tenga curiosidad por saber exactamente esas estructuras imponentes con dos cuchillas pueden generar enormes cantidades de electricidad para alimentar a muchos hogares en todo el país.
En el núcleo de la mecánica en las turbinas eólicas hay imanes permanentes , un tipo especial de imán con fuertes propiedades magnéticas permanentes. Hasta la invención de las turbinas eólicas, la fuente principal de energía era los combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. Si bien estos fueron tremendamente útiles, tenían un defecto importante; emitieron cantidades alarmantes de dióxido de carbono, que es tóxico tanto para los humanos como para el medio ambiente.
La aceptación general de las turbinas eólicas como una fuente de energía importante se encuentra únicamente porque son una forma de energía limpia. Tenga en cuenta que la sostenibilidad ambiental ha sido un tema de revuelo desde hace bastante tiempo. El hecho de que las turbinas eólicas generen solo energía limpia (sin la emisión de ningún material con tóxico ambientalmente) los convierte en un elemento básico en la industria de la energía. Están aquí para quedarse, y en ese propósito es la presencia de imanes permanentes como los imanes de neodimio .
Aplicación de imanes permanentes en turbinas eólicasLos imanes de neodimio son un tipo de imán de tierra rara. Otro ejemplo es la combinación de neodimio-hierro-boro. Estas turbinas se utilizan en diseños de turbinas de viento para reducir los costos, mejorar la confiabilidad y reducir drásticamente la necesidad de mantenimiento continuo y costoso.
El funcionamiento de los generadores de turbinas eólicas se basa en el principio del electromagnetismo y generalmente sigue el diseño del primer electromagnético diseñado por Michael Faraday en 1831. Cuando un conductor eléctrico se gira dentro de un campo magnético, generará electricidad. A medida que las cuchillas de las turbinas giran en la dirección del viento, la inducción electromagnética ocurre dentro del campo magnético del imán permanente en las turbinas para producir electricidad. Un generador conectado al eje de la turbina eólica convierte el movimiento de las cuchillas en electricidad.
Pero en lugar de usar anillos de deslizamiento, empleados en electromagnets, los imanes permanentes en las turbinas eólicas usan el campo magnético de los imanes de tierra raros fuertes.
A diferencia de los electromagnets, los imanes permanentes no requieren energía de ninguna fuente externa. La principal diferencia entre el uso de electromagnets y imanes permanentes en las turbinas eólicas es que los electromagnets requieren anillos deslizantes para alimentar los electromagnets, mientras que los imanes permanentes no lo hacen. Nuevamente, las cajas de cambios requieren mantenimiento continuo, lo que puede aumentar significativamente los costos.
La función de la caja de cambios es convertir la baja velocidad de rotación de un eje de turbina a las velocidades más altas necesarias en los generadores de inducción para producir electricidad. Pero las cajas de cambios causan fricción y pueden reducir el rendimiento. Con el imán de neodimio, por ejemplo, reemplazando los electromagnets, podemos lograr una mayor eficiencia en las turbinas, una disminución de la eficiencia y un menor costo de mantenimiento.
Hoy, los ingenieros han desarrollado generadores electromagnéticos aún más sofisticados que funcionan en conjunto con la energía eólica atrapada por las turbinas eólicas para calificar la electricidad para el consumo local en hogares, escuelas, hospitales, establecimientos comerciales, etc. A partir de ahora, una turbina eólica puede producir hasta 113 GW y puede alimentar alrededor de 250 T0 300 casas, a juzgar por la intensidad del viento.
Más allá de ayudar a generar electricidad, los imanes permanentes juegan un papel crucial para ayudar a mantener la integridad de las paredes altas de la turbina. Si tiene el privilegio de mirar dentro de un generador de turbinas eólicas, verá muchos cables y escaleras muy largas unidas a las paredes. Algunos de ellos contienen ascensores para permitir que los trabajadores accedan a la góndola de la turbina.
La solución tradicional para lograr esto es perforar agujeros en las paredes de la turbina para montar los soportes o soldar los soportes en las paredes para sostener los soportes. Desafortunadamente, esta solución puede afectar la integridad de las paredes, reducir su fuerza y hacerlas propensas a la corrosión.
Afortunadamente, los imanes permanentes están intensificando el juego al permitir que los ingenieros montaran soportes en la pared sin perforar agujeros ni soldar nada. Algunos fabricantes de turbinas utilizan ingeniosamente un sistema de montaje magnético para unir soportes de pared y otros materiales esenciales en la pared de las turbinas. Los metales de tierras raras fuertes como los imanes de neodimio son una excelente opción para este tipo de aplicación.
Teniendo en cuenta que los imanes permanentes juegan un papel importante en ayudar al mundo a generar energía eléctrica limpia, es seguro decir que los imanes permanentes son indispensables. Curiosamente, se aplican en muchos otros campos, como medicamentos, electrónica, etc.
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