¿Cómo hacer una mini turbina eólica con sus propias manos?

Para producir electricidad, la turbina eólica no necesita combustible ni energía solar. Esta característica hace que mucha gente se plantee cómo construir un aerogenerador con sus propias manos, porque comprar e instalar equipos ya hechos no es barato.

Principio y tipos de aerogeneradores

Sólo puedes fabricar un aerogenerador tú mismo si entiendes su construcción. El prototipo de esta máquina es un viejo molino de viento. La presión del flujo de aire en sus alas pone en movimiento un eje, que transmite el par al equipo del molino.

En los molinos de viento, el mismo principio de utilizar la energía del viento para hacer girar el rotor se utiliza para generar electricidad:

1. El movimiento de las palas por el viento hace girar el eje primario con una caja de cambios. El par se transmite al eje secundario (rotor) del generador, que está dotado de 12 imanes. Su rotación genera corriente alterna en el anillo del estator.
2. Este tipo de electricidad no puede cargar las baterías sin un dispositivo especial: un controlador (rectificador). El dispositivo convierte la corriente alterna en continua, lo que permite almacenarla para que los electrodomésticos puedan funcionar sin interrupción. El controlador también cumple otra función: deja de cargar la batería a tiempo y transfiere la energía sobrante generada por el aerogenerador a unidades que consumen grandes cantidades de energía (como las resistencias para la calefacción del hogar).
3. Para suministrar 220 V, la corriente pasa de las baterías al inversor, y luego llega a los puntos de consumo.

Para que las palas estén siempre en la mejor posición para interactuar con el viento, se ha instalado una cola en los dispositivos de las alas que permite girar la hélice hacia el viento. Los modelos de fábrica de los aerogeneradores cuentan con dispositivos de frenado o circuitos adicionales para plegar la cola o alejar las palas de los golpes de viento en condiciones meteorológicas desfavorables.

Hay varios tipos de aerogeneradores, clasificados según el número y el material de las palas o el paso de la hélice. Pero la división principal se basa en la ubicación del eje o del árbol primario:

1. El tipo horizontal implica la colocación del eje paralelo al suelo. Estos generadores se denominan generadores alados.
2. En los aerogeneradores verticales, el eje es perpendicular al horizonte y los planos se disponen alrededor de él. Los generadores verticales pueden llamarse ortogonales o redondos.

Independientemente de la ubicación del eje de rotación, el principio de funcionamiento de la unidad sigue siendo el mismo.

Los modelos de aerogeneradores pueden tener una hélice o una rueda eólica con 2, 3 o más palas. Se considera que los dispositivos multipalas son capaces de generar corriente con vientos bajos, mientras que las hélices con 2 o 3 alas requieren un flujo de aire más fuerte. Una regla importante que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un modelo es que cada pala crea resistencia al flujo del viento y reduce la velocidad de rotación, por lo que es difícil hacer girar una rueda de varias palas hasta la velocidad de funcionamiento.

Entre las variedades de aerogeneradores existen los de vela y los rígidos. Estos nombres hacen referencia al material del que están hechas las alas. En el caso del automontaje, el tipo de vela será más fácil y económico, pero las palas de material plástico (tela, película, etc.) no son duraderas ni resistentes al desgaste.

Versión vertical

Construir un aerogenerador vertical es más fácil que construir uno horizontal. El diseño no requiere un dispositivo de paletas, colocado a baja altura (hasta 2 m). Los comentarios de los que utilizan los aerogeneradores verticales (turbina eólica), dan testimonio del poco ruido al girar y de la comodidad del mantenimiento de las unidades de trabajo. El generador está situado en la parte inferior de la estructura y el mantenimiento puede realizarse sin tener que trabajar desde la altura o bajar el mástil al suelo.

En el extremo superior del eje, que también hace las veces de mástil, se instala un cojinete. Prácticamente no necesita mantenimiento y puede durar años sin reparaciones.

A diferencia de un aerogenerador de palas, los aerogeneradores verticales no requieren un mástil alto. Funcionan independientemente de la dirección del viento, lo que simplifica el diseño de la parte móvil. Para las palas de un generador eólico compacto, se puede utilizar una tubería de PVC de gran diámetro (por ejemplo, una tubería de alcantarillado), y para un aerogenerador más potente es adecuado el acero galvanizado fino. Estos materiales están al alcance de cualquier manitas doméstico y son relativamente baratos.

El diseño de la rueda de viento puede elegirse entre las numerosas opciones disponibles:

• Diseño Dornier con 2 palas planas;
• Sistema Savonius con 4 alas semicilíndricas;
• Aerogenerador multipala ortogonal con 2 filas de planos;
• Aerogeneradores helicoidales con perfil de pala curvado.

Todos los aerogeneradores verticales utilizan el principio de agregación de Savonius. En casa, las cuchillas pueden hacerse con bidones de acero o plástico, cortados por la mitad a lo largo. La peculiaridad del diseño es que la eficiencia de la unidad alcanza el máximo a la velocidad de las palas de la mitad de la velocidad del viento. Por lo tanto, no vale la pena intentar aumentar la velocidad de un aerogenerador vertical.

Modelos horizontales

A diferencia de los generadores verticales, los aerogeneradores de hélice caseros tienen un mayor rendimiento cuando se aumenta la velocidad de las palas. Pero los numerosos y estrechos elementos de la hélice no contribuyen a un mejor trabajo: a una cabeza de viento fuerte no les da tiempo a girar el eje debido al colchón de aire que se forma delante de la hélice.

Los generadores eólicos multipala para el hogar con sus propias manos se hacen mejor en zonas con vientos no demasiado fuertes. Si la fuerza del viento en la región supera a menudo los 10-15 m por segundo, tiene sentido construir un aerogenerador con 2-3 palas. Ambos tipos son capaces de arrancar a una velocidad del aire de unos 2-3 m por segundo.

Un modelo horizontal requiere un mástil alto (6-12 m). Para evitar los trabajos de altura durante el mantenimiento, los artesanos populares instalan un sencillo mecanismo de plegado -un eje- en la base del mástil. Para garantizar la estabilidad de la estructura bajo una fuerte carga de viento, se requieren tirantes para mantener el mástil en posición vertical.

La góndola con el generador y la hélice debe estar montada sobre un cojinete y provista de una veleta para garantizar que la hélice esté siempre en una posición ventajosa con respecto al viento. Los cables que conducen la corriente deben estar dispuestos de manera que no se retuerzan cuando la góndola gire y causen interferencias y roturas. Por eso se llevan dentro del mástil tubular.

¿Cómo hacer un generador eólico de 220 voltios?

El primer paso para construir un aerogenerador es determinar la potencia necesaria de la máquina:

• Para iluminar unas pocas habitaciones, un generador de menos de 1 kW es suficiente; proporcionará energía para bombillas incandescentes o de bajo consumo, y además se puede enchufar un ordenador portátil o un televisor;
• un generador eólico casero con una capacidad de 5 kW proporcionará electricidad para los electrodomésticos (nevera, lavadora, cocina, etc.);
• Para que la casa pase a tener un suministro eléctrico autónomo, se necesita un potente generador con una capacidad superior a 20 kW.

El generador puede ser de fabricación propia o puede adaptarse a partir de un coche viejo. De este modo, es posible generar hasta 2-3 kW de potencia. Para fabricar un aerogenerador de 220 V más potente con tus propias manos, tendrás que hacer cálculos precisos sobre el número de bobinas y vueltas de cable, el tamaño y el número de imanes del rotor y los parámetros de las alas de las palas.

Un diseño sencillo

Para la construcción más sencilla con una potencia de aproximadamente 1-1,5 kW se necesita:

• alternador del coche (12 V);
• batería de ácido (12 V);
• Interruptor de encendido (12 V);
• convertidor de corriente 700-1500 V y 12-220 V;
• metálico de gran capacidad;
• pernos, arandelas, tuercas;
• abrazaderas de fijación para el alternador (2 piezas).

Haz agujeros simétricos en la polea del alternador del coche para los tornillos. Dividir la circunferencia del recipiente en 4 partes iguales. Recorta las cuchillas:

• Marque los rectángulos en el lado del tanque correspondiente a las divisiones del círculo;
• Encuentra el centro vertical de cada elemento;
• Marque la parte superior e inferior del recipiente con un borde sólido de 3 a 5 cm de ancho;
• cortar el metal entre los rectángulos individuales hasta la línea del borde;
• Haga cortes a lo largo de los límites superior e inferior de las marcas, de modo que el centro del rectángulo permanezca intacto y conectado a los bordes;
• desplegar cada hoja con respecto al eje central;
• determinar el centro del fondo circular, marcar las ubicaciones de los agujeros de los tornillos según su ubicación en la polea del alternador.

Al desplegar las alas, conviene determinar el sentido de giro de la rueda de viento para que salgan las partes correctas de los planos. Se deben medir los ángulos de giro de todas las cuchillas para garantizar que se aplique una carga igual.

El montaje consiste en atornillar la polea del generador al fondo del depósito. A continuación se prepara la base del aerogenerador (un mástil hecho con un tubo grueso de unos 2 metros de altura). Lo más fácil es sujetar el generador a este mástil utilizando abrazaderas del diámetro adecuado. Para cargar la batería, la corriente del alternador debe pasar por un rectificador, y la conexión debe realizarse utilizando los diagramas de cableado del vehículo.

Generador casero para una turbina eólica

La unidad para el generador eólico horizontal puede ensamblarse a partir de los cubos de las ruedas de los coches o utilizar un motor eléctrico de una lavadora. El trabajo requiere la compra de imanes de neodimio (una aleación de niobio). Los elementos rectangulares son los mejores.

Se puede determinar el número por el número de bobinas si se utiliza un motor. Para un alternador trifásico, el número de imanes debe ser 2/3 del número de bobinas, y para un alternador monofásico, debe ser el mismo. Los expertos aconsejan optar por un generador trifásico.

Cuando se utiliza un motor de lavadora, los imanes deben estar pegados al rotor del motor. Si se utiliza un cubo de rueda, los imanes se colocan en un círculo de chapa de acero de unos 5 mm de grosor. Siga las reglas al montar el rotor:

1. La distancia entre los imanes debe ser igual. Coloque los elementos rectangulares en el cubo con sus lados largos a lo largo de los radios de la rueda, y en el eje del motor a lo largo de su eje longitudinal.
2. Los polos de los imanes deben ser identificados y marcados antes del trabajo. Móntalos de manera que los elementos opuestos tengan polaridades diferentes. Cuando coloques los imanes, alterna los polos positivos y negativos de las partes vecinas.
3. Es aconsejable rellenar los imanes con epoxi para que se mantengan firmes en la superficie del rotor.

Cuando utilice el eje del motor como rotor, coloque la pieza en su lugar en el bobinado y compruebe el funcionamiento colocando los palpadores de un voltímetro en los cables y haciendo girar el eje con un taladro.

Si se utiliza un buje, las bobinas de alambre de cobre esmaltado de 1 mm se enrollan solas. Cada bobina debe constar de 60 vueltas y tener 9 mm de altura. Las bobinas deben fijarse en la parte plana del cubo de la rueda.

Para un alternador trifásico, conecte los extremos del cable de la siguiente manera:

• deje libre el cable exterior 1 de la bobina y conecte el cable interior 4 al cable exterior;
• Conecte el conductor interior de la bobina 4 con el conductor exterior de la bobina 7 y continúe hasta el final, uniendo las partes del bobinado cada 2 piezas; la última debe tener un extremo interior suelto, que puede ser fácilmente retorcido con el cable ya sobrante o marcado de otra manera;
• repetir el proceso desde la bobina 2, uniendo los cables de la misma manera cada 2 piezas;
• hacer lo mismo con la bobina 3 y las restantes no conectadas.

Al final del trabajo, el maestro tendrá 6 pistas separadas. El bobinado debe rellenarse con epoxi y secarse.

A continuación, el eje debe sujetarse en el cojinete del cubo en el que se coloca el anillo del rotor con imanes. La distancia entre las superficies de las piezas es de 1-1,5 mm. Comprueba la corriente de los cables, ensambla el molinete y móntalo en el mástil.

Mantenimiento

Durante el funcionamiento del molino de viento, una vez al mes se debe realizar una inspección general de las sujeciones, comprobar el sistema eléctrico para ver si hay un desequilibrio de la tensión, el funcionamiento del regulador y la uniformidad de la tensión de los cables. Para un funcionamiento sin problemas, cada 3 ó 4 meses conviene revisar los bornes de la batería y comprobar los niveles de electrolito y aceite de la caja de cambios del generador.

La inspección anual incluye la revisión de las superficies de las cuchillas, la comprobación de los rodamientos y su sustitución. También se rellena el nivel de electrolito y se añade el aceite de la caja de cambios en este momento. El mantenimiento anual consiste en comprobar el buen funcionamiento de todos los conjuntos.

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