Siguiendo la línea de inventos de energías renovables, hoy os traigo otro especial, esta vez para
hacer un aerogenerador. Como el anterior especial para
hacer un panel solar, este también es del mismo autor, y nosotros nos hemos encargado de traducirlo.
Las características principales de esta turbina eólica
pueden variar según el tipo de motor o generador que le instalemos,
pero normalmente será de unos 12v de tensión eficiente. Disfrutad de
este invento haciendolo tanto como yo traduciendolo para vosotros:
Después de muchas búsquedas de información por todo Internet, me dí cuenta que todos los diseños tenían cinco cosas en común:
- Un generador.
- Palas.
- Sistema de orientación hacia el viento (Timón).
- Una torre para elevar la turbina hacia dónde esté el viento.
- Baterías y un sistema de control eléctrico.
Organizando
un poco el tema, conseguí reducir el proyecto a tan sólo cinco
sistemas, que atacando poco a poco y uno por uno, no resulta del todo
complicado. Decidí comenzar con el generador. Observando los proyectos
de otras personas por Internet, me dí cuenta que había gente que decidió
hacerse su propio generador, otros que usaban la energía residente de
motores de imán permanente, y otros, simplemente se buscaban un generador. Así que decidí ponerme a buscar.
Mucha gente usaban los motores de las unidades de cinta de ordenadores antiguos. Los mejores para esto, son los Ametek de 99 voltios en continua que funcionan muy bien como generadores. Por desgracia, son muy difíciles de encontrar, aunque siempre puedes probar con otros modelos parecidos de Ametek (En eBay
, por ejemplo). Aquí hay un sitio (en inglés) que habla de los defectos y virtudes de los Ametek como generadores, muy completo la verdad.
Existen muchas otras marcas y modelos de motores de imán permanente que no sean los Ametek,
pero puede que no trabajen igual de bien, ten en cuenta que los motores
de imán permanente no fueron diseñados para ser generadores. Los
motores normales, cuando se usan como generadores,
tienen que ser impulsados mucho más rápido que su velocidad nominal de
funcionamiento para alcanzar una producción parecida a la de su
funcionamiento normal. Con estos datos, podemos sacar una conclusión, lo
que estamos buscando, es un motor que de mucha tensión con pocas
revoluciones. Alejarse de motores con muchas revoluciones y poca
tensión, porque no servirá para nada. Lo que buscamos, más o menos, es
un motor que nos de unos 12 v de tensión útil con unas revoluciones muy
bajas (325 rpm). Cuando lo tengáis, para hacer la prueba, conectarlo a
una bombilla de 12 v y darle un fuerte giro al motor con la mano, si de
verdad nos funciona, la bombilla deberá encenderse como normalmente.
He conseguido unos motores Ametek que
funcionan a 30 v en Ebay por sólo 26 $. Hoy día se están abaratando
debido a que mucha gente los compra para hacerse sus propios molinos de
viento.
Me
puse a investigar un poco más para las palas. Vi que mucha gente talla
sus propias palas en madera, pero eso es demasiado complicado, teniendo
en cuenta que otras personas hacían sus palas con tubos de PVC con el
mismo resultado. Aquí os dejo una web en la que podéis encontrar como hacer vuestras propias palas de PVC aerodinámicas.
Seguí
más o menos la guía cambiando unas cuantas cosas. Usé una tubería ABS
negra que venían ya precortadas. Usé la tubería de 6 pulgadas de
diámetro en vez de 4 y 24 pulgadas de largo en vez de 19 5/8. La
diferencia está en que pesará un poco más, pero las revoluciones serán
mayores también a recoger más viento, y ganaremos un poco de energía.
Empecé
marcando y cortando el tubo longitudinalmente en cuatro piezas iguales,
corté una y la usé como guía para el resto, limando los bordes y
pesándolas si es necesario para evitar descompensar el aparato.
Finalmente, terminé con 4 palas, tres para usarlas y una de repuesto.
Para mejorar la aerodinámica se pueden limar los bordes como cuchillas
para que “corte” el viento y obtenga una menor resistencia.
El
siguiente paso era unir las palas al motor, para lo que usé unos
pernos. Por mi taller apareció una rueda dentada que encajaba a la
perfección en el eje del motor, pero no tenía ni los agujeros
necesarios, ni el diámetro para hacer la unión perfecta con las palas,
así que le añadí un disco de aluminio de 5 pulgadas de diámetro y ¼
pulgada de grosor que valía perfectamente para la unión de las palas. La
solución fácil de esto fue unir ambas piezas y dejarlas fijas
completamente.
Esta es la perforación y grabación de las piezas.
Las piezas armadas, incluyendo las palas.
La otra parte del ensamble completo.
En
uno de mis viajes a la ferretería, encontré esta tapa que viene
perfecta para la punta de las aspas, evitando así la resistencia del
aparato al viento y repartiendo más aire aún hacia las palas.
Actualización: Más adelante, en un día de muchísimo viento, se me partieron las aspas del aerogenerador, y opté por hacerle este cambio, perdía en longitud, pero ganaba en resistencia. Para no prescindir de ninguna, debéis hacerlo así desde el principio.
Lo siguiente era el montaje del esqueleto de la turbina,
para hacerlo sencillo, opté por colocar el motor en un trozo de madera
de 2 X 4 pulgadas agarrado con unas abrazaderas ajustables. También,
para proteger un poco el motor, lo puse dentro de un tubo de PVC que
tenía su diámetro justo. Le coloqué una cola para direccionar el
esqueleto hacia el viento, la mía estaba hecha de aluminio rígido y
tenía las dimensiones que están en la imagen, aunque eso no es algo que
deba preocuparos.
Esta es otra vista del esqueleto de la turbina de viento.
El siguiente paso fue pensar en algún tipo de mecanismo que permitiera girar libremente a la turbina según
la dirección en la que viniera el viento. Después de mucho pensar, me
di cuenta que con una barra de metal de 1 pulgada de diámetro y 10 de
largo introducida en un tubo de acero de 1 pulgada y 1/4 de diámetro,
funcionaba a la perfección. Usaría por ambos lados los tubos de acero de
1 pulgada, y de cuerpo o torre, usaría el de 1 pulgada y 1/4. Para
elegir la posición del tubo de acero, miré el esqueleto y calculé el
centro de gravedad, tan simple como ver el sitio de la madera (la de 33
pulgadas) dónde se queda en equilibrio. Los cables del generador,
pasarán por un agujero por el centro del tubo de sujeción.
Para
la base de la torre, corté una base de 2 pies de diámetro de madera
contrachapada. Le hice un montaje en forma de U con tuberías de 1
pulgada que es dónde iría el otro extremo del tubo o torre de 1 pulgada y
¼ de diámetro. Como la parte superior, es libre de girar para dónde
quiera también, así se le da más movilidad por si en un momento dado se
atasca la de arriba. También la U es movible en forma de bisagra para
facilitar la subida y bajada de la turbina de viento. Entre la U y el
tubo de 1 pulgada, añadí una T con un agujero para poder sacar por ahí
el cable. Eso se muestra en una foto de abajo. También incluiré unos
agujeros en la madera contrachapada para poner unos anclajes para el
suelo.
Esta
foto muestra la cabeza y la base juntos. Ahora te puedes hacer a la
idea de como irá quedando, imagínate una tubería de 10 pies entre los
extremos.
Después
pinté todas las piezas de madera con una pintura protectora blanca. En
esta foto se ve también un añadido en la cola, es un pedazo de plomo
para contrapesar.
Aquí está todo el conjunto de la cabeza.
Después
de tener listo toda la parte de mecánica, decidí ponerme con la
electrónica. El sistema estaría compuesto por un sistema de una o varias
baterías para almacenar la energía acumulada por el aerogenerador,
un diodo de bloqueo para evitar el desperdicio de energía desde las
baterías, una carga secundaria para tirar la energía que sobre cuando
las baterías estén totalmente cargadas y un controlador de carga para
manejarlo todo.
Decidí buscar por Google un poco de información de controladores de carga de aerogeneradores. Me resultó agradable encontrar sin problemas esquemas bastante sencillos, como este, que fue el que yo usé.
Como en esa web explica muy bien la creación de dicho circuito, yo sólo tocaré aspectos generales del mismo.
El principio básico del funcionamiento del controlador es controlar si la batería está cargada para enviar corriente desde la turbina hacia ellas o desviarla hacia una carga para no dañar las baterías. En el link está todo muy bien explicado.
Esta
es una foto del controlador construido, está todo en un tablón de
madera contrachapada para poder hacer pruebas y arreglar errores. Más
tarde lo ensamblaré todo en una caja.
Se
puede ver perfectamente la placa de circuito impreso dónde encontramos
la electrónica compleja. Un soporte plateado con dos interruptores que
permiten alternar entre las baterías y la carga.
El
disipador negro de abajo a la izquierda tiene dos diodos de bloqueo de
40 A. Uso sólo uno de momento, pero podría usar el otro para otro aerogenerador o
para añadir un panel solar, quién sabe. La doble hilera de rectángulos
color dorado de la parte superior es la carga, compuesto por
resistencias de alta potencia, a intervalos de 2 Ohm. Sirve para volcar
la energía cuando las baterías están cargadas o para hacer pruebas con
la turbina. El exceso de potencia de la turbina puede ser aprovechado
para un calentador o incluir una segunda batería. Debajo a la izquierda
de las resistencias, nos encontramos un fusible, el principal, junto con
un relé cuadrado de color gris de 40 A, está sacado de un coche. Es el
encargado de enviar la energía o a las baterías o a la carga. Por todo
el lado derecho, se pueden ver, en color negro, todas las conexiones en
un bloque de terminales.
Operando, la turbina de viento,
está conectada a la controladora. Después pasa de la controladora a la
batería. Todas las cargas son tomadas de las baterías. Si el voltaje de
la batería baja de 11,9 v, el controlador cambia la turbina hacia las
baterías. Si el voltaje de la batería se eleva a 14 v, el controlador
cambia la turbina hacia la carga. Si te fijas, verás potenciometros para
ajustar los voltajes de ambos estados. Elegí 11,9 v para cuando está
descargada y 14 v para cuando está cargada debido al asesoramiento
encontrado en diferentes sitios web sobre la carga óptima de baterías de
plomo-ácido. Cuando el voltaje de la batería está entre 11,9 v y 14 v,
el sistema se puede cambiar manualmente a cualquiera de los dos estados.
Normalmente, el sistema es automático. Cuando se está utilizando la
carga, el LED verde se enciende, cuando se está cargando la batería, es
el amarillo el que se enciende. Esto permite tener un mínimo de
información del sistema, también uso el polímetro tanto para medir el
voltaje de la batería como el de la salida de la turbina. Más adelante
añadiré unos medidores de tensión y lo meteré todo en una caja un poco
más decente.
Utilicé
una fuente de alimentación de voltaje variable para realizar las
pruebas de los diferentes estados de la batería (el de 11,9 v y el de 14
v) y así poder ajustar los potenciómetros a mi gusto.
Actualización: Al final cambié el voltaje de derivación a la carga de 14 a 14,8 v, parece que va mejor para la carga de este tipo de baterías.
Actualización:
Descubrí que existe un orden para conectar las cosas al controlador y
no dañar nada. Una vez conecté la turbina y el panel solar antes que las
baterías, y debido a las oscilaciones de tensión, el relé y los
voltajes empezaron a hacer cosas raras debido a que no estaba la batería
para estabilizar, también se puede dañar el circuito. Lo
que se debe hacer siempre es conectar primero las baterías y luego el
aerogenerador o el panel solar. Para desconectar es igual, primero se
desconectan los sistemas (panel y turbina) y luego las baterías.
Actualización: Por último, os dejo aquí un esquema de mi controlador de carga (Aquí
para verlo más grande). Hay pequeñas variaciones según el esquema de la
web de antes. Sustituí algunas piezas que tenía a mano para no tener
que comprarlas. Tu puedes hacer lo mismo, con los conocimientos
suficientes, yo por ejemplo, los amplificadores MOSFET, no los he
colocado iguales, al igual que las resistencias.
Hasta ahora ya tenemos todas las partes del proyecto completos, solo queda unirlos.
Cuando
llegué a mi finca, lo primero que hice fue empezar con el refuerzo de
la torre, coloqué la cabeza de la turbina en la tubería de 10 pies de
largo y 1 pulgada ¼ de diámetro y la base en el final del mismo. A
partir de aquí fue todo muy rápido. Utilicé cuerdas de nylon para
sujetar el palo de 10 pies al suelo con estacas de madera y unos
tensores en los extremos. Gracias a la bisagra de la base, pude bajar y
subir la torre fácilmente. Cuando esté todo andando, las cuerdas de
nylon y las estacas de madera se sustituyen por cables de acero y
estacas de metal.
En esta foto se muestra de cerca la forma en la que amarré las cuerdas a la tubería de metal. Sencillo a la vez que eficaz.
Esta
otra foto muestra la base de la torre, apoyada en el suelo, y con la
salida del cable de la turbina por la sección en forma de T. El cable
utilizado es un cable normal de instalaciones eléctricas, simplemente
cortar y conectar turbina con controlador.
Esta
foto muestra la cabeza de la turbina instalada en la parte superior de
la torre. Engrasé todo el tubo de la parte inferior de la cabeza y se
deslizo solo hasta el tope final.
Solo queda esperar a que sople el viento y empiece a producir.
La turbina funcionando a las mil maravillas, incluso con viento flojo.
Aquí
todo el tinglado de controlador, batería y la electrónica de los
cableados. Se puede ver también un inversor de 120 v conectado a la
batería y a un polímetro para realizar el seguimiento de la tensión de
la batería y de la salida de la turbina. Mi afeitadora eléctrica y el
cargador de la batería están conectados al inversor funcionando a 120 v.
Más tarde lancé también un cable a mi campamento.
En
esta foto, toda la electrónica. El polímetro muestra una producción de
13,32 v, la carga la proporciona la afeitadora y las baterías a través
del inversor.
Aquí
el polímetro muestra una producción de 13,49 v. La tensión de la
turbina sube un poco a la vez que la fuerza del viento, es debido a
tener una carga. Cuando gira muy rápidamente y la tensión de la batería
es excedida, el diodo se encarga del bloqueo. Cuando se supera el
límite, de repente le entra la carga (resistencias) a la turbina. Una de
las precauciones a tener en cuenta es tener cuidado con los cambios en
la dirección del viento cuando se está trabajando con los cables, ya que
podrías partirlos.
Me
dí cuenta que toda la configuración del controlador era demasiado
peligroso. Ordené un poco los cables y puse toda la electrónica encima
de un pedazo de madera en la parte superior de una caja de plástico.
Después coloqué un largo cable desde el inversor hasta mi campamento,
así era más seguro.
Otra vista más de la configuración.
Aquí mi portátil funcionando gracias a la turbina.
¿Cuanto costó todo?, aquí tenéis una tabla.
| ¿El qué? |
¿De dónde? |
¿Cuanto? |
| Motor / generador. |
eBay. |
$26,00 = 18,27€ |
| Varios de tubería. |
Ferretería. |
$41,49 = 29,16€ |
| Tubería para las palas. |
Ferretería. |
$12,84 = 9,02€ |
| Varios equipos. |
Ferretería. |
$8,00 = 5,6€ |
| Conductos. |
Ferretería. |
$19,95 = 14,02€ |
| Madera y aluminio. |
Montón de chatarra |
$0,00 |
| Cable de alimentación |
Ya lo tenía. |
$0,00 |
| Cuerda y tensores. |
Ferretería. |
$18,47 = 12,98€ |
| Piezas electrónicas |
Ya lo tenía. |
$0,00 |
| Relé |
eBay . |
$13,87 = 9,74€ |
| Batería. |
eBay . |
$0,00 |
| Inversor |
eBay . |
$0,00 |
| Pintura |
Ya lo tenía. |
$0,00 |
| Total |
|
$140,62 = 98,84€ |
No está mal. Teniendo en cuenta que las turbinas profesionales comparables a esta valen entre 750 y 1000 $.
Modificaciones y mejoras que me gustaría hacerle en el futuro:
- Montar los componentes electrónicos en una caja estanca.
- Añadir medidores para la tensión de la batería y la de la turbina.
- Añadir un tacómetro para saber lo rápido que está girando.
- Añadir más baterías.
- Añadir otra turbina de viento u otro panel solar para producir más energía.
- Obtener un inversor de mayor voltaje.
- Sistema de frenado de emergencia para cuando hayan vientos fuertes.
- Base de hormigón para la torre.
- Una torre más alta con cables y estacas de acero.
Terminé
la reconstrucción del controlador. Ahora está en un recinto semiestanco
y le he añadido un medidor de tensión. Consta con entradas para varias
fuentes y diferentes salidas de cargas externas.
Estas son las entradas del controlador, dos entradas para paneles solares y una para el molino de viento. Esta configuración puede variar a cada gusto.
Esta foto muestra las salidas del controlador. Hay conexiones para las baterías, para la carga y para 3 salidas de 12 v.
Este
es el interior del controlador, básicamente transferí todo lo que había
en el tablero de madera hacia aquí. He añadido un medidor de voltaje y
un fusible por cada salida.
Este
es el esquema del nuevo controlador, es casi igual que el antiguo a
excepción de los dos cambios que dije anteriormente. Pulsa aquí para ver la imagen más grande.
Este diagrama de bloque da una visión general de lo que es el montaje. Pulsa aquí para ver la imagen más grande.
Un
gran tutorial que no podéis pasar de largo, si os ha gustado,
compartidlo, así podremos seguir con tantos y tantos proyectos que
tenemos en mente. Disfrutadlo!!!
Enlaces de interés:
- Preguntas frecuentes acerca del molino de viento (FAQ´s); Link.
- Tutorial completo
PDF en español creado por
Como Hacer;
Link.
- Tutorial del aerogenerador original en inglés;
Link.
Airdrop, un dispositivo creado por el ingeniero australiano Edward Linacre
Una tubería subterránea permite que el agua se condense.
Edward ha embolsado diez mil libras por su trabajo
