Informacion Turbinas Eolicas

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will make up the kits as their ordered If you would like to order parts separately just ask .

Dual Rotor alternator kit The kit includes: 2 8 inch magnet plates with holes completed 1 10 inch stator mounting plate holes completed 1 Bearing hub 2 Bearings 1 1 inch shaft 1 shaft locking collar 1 2" magnet disc spacer machined and drilled 24 wedge shaped neodymium magnets

And... all the parts below to complete the wind turbine head

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You'll provide the stator, prop and tail feather as per the instructions below.. Instructions: assembly and building the stator in .pdf format ( about 1.66mb download) Note: Don't use the 44 turns to lower cut in speed, it will stall the blades and the performance will be lower until higher winds. Use the 40 turn coils. You can increase the blade size to 7 ft and use the 44 turns. Instructions: building the blades and assembly ( 449kb pdf) Wiring the turbine ( 140kb pdf The entire kit including all of the above for

$375.00 + shipping Prop mounting plates shown below are 28.00 and do not come with the kit. There is a blade kit that is available and works well with this kit ... just ask!

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These kits will be available for a limited time. If you have questions feel free to ask This is a trial for these if you'd like to see other options let me know how you want it and I will see what can be done at a reasonable cost This kit is based on the dual rotor project on the projects page with the exception of the stator. The stator will be an easy to build and wire 9 coil design... send an email if your interested elenz(at)windstuffnow(dot)com NOTE: when sending an email you must put something in the subject line pertaining to this site or it will be deleted immediately Below is a chart showing the performance of the alternator based on a 12volt system. Remember just because it will perform better doesn't mean you should make it do so. I've set the furling at around 28 mph so not to exceed 700 watts.

I will be adding things as time goes on so keep checking back from time to time. If you would like to see other items that are not listed send me an email and let me know what your looking for... Large Steel Discs

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Steel Discs I have 3 sizes available right now, 8 inch, 10 inch and 12 inch. All made from 3/16" steel plate. Great for prop mounting hubs, magnetic discs for use with an axial flux machine or a combination of both. (because of the increasing steel costs the prices are subject to change without notice - I try to keep the prices as low as possible ). 8 inch disc $13.50 10 inch disc $19.95 12 inch disc $27.95 All are in stock and ready to ship! I can cut custom sizes from 1/8 inch and 3/16 inch steel sheet - just ask! Also, when time allows I can cut other parts you may need. The basic disc has a 1/4" center hole to allow for easy boring with a hole saw or other method of drilling.

Very Large Neodymium Ring magnet sections If your looking at making lots of power... and I do mean LOTS you may want to investigate the neodymium magnets I've been using for testing. These are custom made and 16 magnets make an 8 inch OD ring with a 4 inch ID. They are

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N35 grade neodymium and measure 1.57 inch at the top, .78 inch at the bottom and are 2 inches tall. These are 1/4 inch thick.

The above shows the magnets mounted on an 8 inch disc using 12 or 16 poles. They also fit nice on a 10 inch or the 12 inch discs I sell above. NOTE: Under no circumstances should you attempt to assemble the rings without a steel backing. They are near impossible to get apart without destroying the magnets or your body!!!! Comparisons done with the standard 1x2x.5 block magnets... The block magnets offer 2 sq inches of magnetic surface area where the wedge magnets have 2.35 sq inches. An example of a 12 pole alternator the blocks would cover 24 sq inches and the wedges cover 28.2 sq inches. That's 15% more area over the blocks! It would take 14 block magnets to cover the same area! The blocks are 1/2" thick and the wedges are only 1/4" thick. In the same layout, the 12 pole alternator the blocks offer 6000 gauss in the air gap where the wedges because of their thickness only offer 5500 gauss so you loose 9% of the flux, but remember you gained 15% in surface area. Overall, building the same alternator using the wedges came out 11% better in performance. Both alternators were identical with the exception of the magnets that were used. I was able to use less wire with the wedges over the blocks which in turn lowered the resistance and increased output and made a much more efficient alternator. Something to consider ! Email me for shipping costs anywhere ! The 3/16 thick wedge magnets are no longer available. I only have the 1/4" thick magnets

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Sale price on the custom 1/4" thick magnets !!! $5.95 each $95.20 set of 16 normally $104.00 $142.80 set of 24 normally $156.00 $190.40 set of 32 normally $208.00 Paypal payments accepted to elenz(at)windstuffnow(dot)com If your interested in any of these send an email to elenz(at)windstuffnow(dot)com Note: you must put a message in the subject line relating to this site or your email will be deleted and therefore not answered.

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Yet another VAWT..... The "Lenz Turbine" I've always had sort of a soft spot for the Vertical Axis Wind Turbines because of the advantages they offer. Unfortunately, most of them such as the Savonius aren't very efficient but do offer low wind characteristics. About a year ago I was emailed a patent of a VAWT that was a bit different. This one used the "Venturi effect" to duct air around the wings. After reading through the patent I decided to build one and see if It was any better or worse than some of the others out there. As it worked out it did outperform the Savonius but still seemed a bit low on the overall efficiency. I started searching for any others that used this principal and found one other like it. I ended up building this one also and found similar characteristics but this one also seemed a bit low on the efficiency return, still it did outperform the Savinous again. I started playing around with small units and built a coffee can model which ended up running at 700 rpm and was named the "700 RPM Coffee can". It really didn't make much power being as small as it was and was basically cut and duct taped together. Below shows a picture of the original coffee can experiment... If you decide to try this be advised the metal is very sharp and you should wear gloves as well as observing all safety precautions...

Basically I divided it up into 4 sections, cut two out and taped them back into the can on the two remaining sections. It ran at 700 rpm in a 12.5 mph wind. I decided to build a larger one using a plastic 5 gal bucket and similar techniques were used in the construction. This was a real dud! It didn't work at all. After some thought as to why it wouldn't work I decided to try a round drum in the

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center. I stacked a couple large coffee cans inside and taped them in. By changing the airflow through the unit it worked although not very well. After trying a bunch of different drums and shapes I decided to get a bit more scientific in my testing instead of my hit 'n miss style up to this point. I was intrigued as to exactly what was going on. I started doing some static tests of the air flow through the machine while in different positions but not spinning. Using a hand held wind speed meter I checked the wind speed in front and behind the unit as well as inside. The air flowing through the can was actually faster than the air entering the can. I found some Venturi formula's and started testing shapes and wings. I figured I had enough information to design something a bit larger, and get some better test results. Using a combination of Savinous design ideas along with the venturi theory I came up with a design that is a bit different than the normal. Although similar to the Darrieus, wings similar to the Savonius, and a triangular drum in the middle to guide the flow of air the design was set. I built a few smaller versions for testing and the results looked promising and showed that I seemed on the right track. A larger one needed to be built. Below is the last one built to this point... Simple construction using plywood and aluminum flashing the machine is a bit under built but all the components are in place for the testing...

The alternator is a homebuilt single phase axial design and the first test run showed 17 watts in a 12.5 mph wind. The alternator serves as a pony brake, the stator has bearings and is allowed to rotate, has an arm attached with a spring scale for taking torque readings. From there the output is calculated. The unit

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stands 2ft tall and 2ft in diameter. I would say it would come close to competing with the Horizontals. It will start turning in a 3mph wind although the alternator doesn't start charging until about 5-6 mph. The turbine ran 240 rpm while driving the 17 watt load which comes out to a TSR of about 1.3. Static testing with my wind meter and unit not turning, 12.5 mph in front of the machine about 3mph 1 ft behind the machine but 17 mph going through the wing. I think there is still a considerable amount of work in improvements to be done and testing will continue. I'm calling it the "Lenz Turbine" and giving credit to all those before me for their unique and innovative work in this field. Also, to Hugh Piggott for helping me with the formula's for working out the wing angles based on the Darrieus type. Below is a diagram representing the dimensions for the machine above based on percentages of the overall size for those who would like to build one for their own personal use and/or for testing purposes.

Lenz v2 ... update 8/28/05

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Another update to the fascinating worl Below shows the beginning of the second version. Using parts from the first one and some quickie fabrication for the wings I began testing the unit. The alternator is a 12 pole 3phase machine I made up just for this project. It took some tinkering to get it where I thought it should be with good and not so good results.

Since the unit was slightly different than the original my wing angles didn't work out real well. I played with one wing on the machine to find out where the torque was as it progressed around the 360 measuring every 10 degrees. I realized at that point the torque wasn't where I had thought and started playing with wing angles again. Finally it was dialed in at 9 degrees and worked like a dream! It was time to take it outside for some real world testing. I mounted it on the front loader of my tractor and out in the wind it went. The wind was dying down by the time I got it in position so I really didn't get a chance to give it a work out. Below are some output readings... 5.5 mph starts charging 7.1 mph 3.32 watts

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8.5 mph 5.12 watts 9 mph 5.63 watts 9.5 mph 6.78 watts Not to bad for a small 2ft by 2ft machine. It was time to build a larger one to see if it could be scaled up and still maintain its efficient run. I built up a larger one 3ft dia x 4 ft tall unit shown below..

. I'm not going to get into a lot of details but it does 52 watts in a 12.5 mph wind. I'm not one to be impressed easily, this machine has definitely impressed me. Now, Its time to take it to another level.... Page on building the wings can be found here... Lenz2 wings

A few details for building the 3ft diameter x 4ft tall Lenz2 turbine... Below is a drawing for the wing ribs cut from 3/4" plywood.

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NOTE: The above drawing shows that only 6 ribs are required, that should actually be 9 ribs required. I originally designed it with only the end ribs in place with a stiffener bracket in the center. The 3rd rib actually makes them much stronger. Wings...

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The wings are basically built from 3/4" plywood for the ribs and the stringers were cut from treated 2x4's. The stringers are glued into the slots and later drilled for wood screws. Simply clamp the stringers into the slots and allow the glue to set. Once the glue has set you can cover the wings with aluminum sheet. I've also used PVC sheet in 1/8" thickness which might be cheaper than the aluminum. The aluminum sheet was .025 thickness and is actually lighter than the PVC sheet. Other light weight weather proof materials will work as well.

Above is another shot of the wing frame The rivets are aluminum 1/8" and are 3/4 to 1 inch long.

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I start by bending a 90 degree angle on the leading edge of the aluminum and rivet it to the top outer leading edge of the wing frame. Flip the wing over and roll the frame over the aluminum. Clamp it to the trailing edge. Start putting rivets evenly spaced around the nose through the aluminum into the wood ribs making sure the aluminum is pulled tight to the rib as you go.

When the aluminum is riveted to the frame bend the trailing edge to form a seal of sorts to the rear stringer. The alternator for the roof top model is simply a modified version of my 500 watt kit. The pdf instructions can be downloaded here . The differences are... the coils have 55 turns of #18 magnet wire and the stator is 1/4" thick instead of 1/2". NOTE: A more efficient stator can be made using 2 strands of 18 awg wire ( 15 awg equivalent ) , winding them for the 1/2" stator thickness. Follow the instructions for the 500 watt kit with the exception of the turns per coil. 2 strands of 18awg with 65 turns per coil ( or 15 awg single strand ). This will make the alternator more efficient in lower winds and add a better load to the turbine in higher winds and ultimately extract more power. Below is a picture of the alternator end of the turbine mounted to the 1 inch square tube frame...

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The magnets for the project can be purchased from my product page as well as the steel discs. The bearings used are standard 1 inch pillow block bearings purchase from Northern Tool ( best price I've found on them so far ). The frame for the turbine was made from standard 1x1 square steel tubing welded together to form a "box" shape with plenty of clearance on the sides. In the above picture you can see the two steel plates just above the bearing that is welded to the frame to hold the stator in place. The top and bottom magnet disc rotate and the stator simply sits centered in the air gap between them. Although it's shown in August 2007 Popular science on my roof, I don't recommend roof mounted turbines. I used this setting because it's very turbulent and it seemed like a good place to test it for this type of wind. It was also quick and easy as I was rushed while installing it in the late fall. The turbine will perform much better on a taller platform in clean un-turbulent air. It works very well where it's placed but it would perform much better and provide a higher more continuous output in a better location. Scaling the turbine and setting the wing angle is shown in the diagram below...

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Below are some formula's to help find the rpm it might run in a given wind as well as how much power you might expect from the unit.... Watts output = .00508 x Area x windspeed^3 x efficiency Area in square feet ( height x width ) Windspeed in mph Example: the 3 x 4 described above in a 15 mph wind and an alternator of around 75% efficient would have a power output of ; .00508 x ( 3x4 ) x 15^3 x ( .41 x.75 ) = 63.26 watts Efficiency would vary depending on the alternator and building techniques. The turbine as tested will function at 41% efficiency at the shaft. The alternators efficiency will vary depending on the load. If you have an alternator performing at 90% and a turbine at 40% then the overall efficiency of the machine would be .9 x .

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4 = .36 or 36% efficient. If the alternator is only 50% efficient then the overall efficiency would be .5 x .4 = 20% . As you can see the alternator efficiency plays a big part in the overall efficiency or what you would see for charging. How large will it need to be to make a specific power output in a given wind... Watts / ( .00508 x windspeed^3 x efficiency) = total square feet of area Example: Lets say we want 63 watts in a 15 mph wind using the number from above; 63 watts / ( .00508 x 15^3 x (.75x.41)) = 11.94 sq ft ( or a 3ft diameter x 4 ft tall ) How fast will it run in a given wind speed... Windspeed x 88 / ( diameter x 3.14 ) x TSR Windspeed in mph diameter in feet the "88" is simply to convert the mph to feet per minute The TSR ( tip speed ratio ) for this machine for peak power is 0.8. Because it is a hybrid lift/drag machine in order for it to extract energy from both the upwind and downwind wings it needs to run slightly slower that the wind. 0.8 seems to be optimum while loaded although it will run at 1.6 unloaded. Example: The same turbine in a 15mph wind loaded to 0.8 TSR... 15mph x 88 / ( 3 x 3.14 ) x .8 = 112 rpm or unloaded - 15 x 88 / ( 3 x 3.14 ) x 1.6 = 224 Some things to consider when designing... if the alternator is weak the turbine will "run away" or overspeed in higher winds. It needs to be well balanced to handle these conditions or it could vibrate and cause something to break as well as burn up the alternator. It's better to overbuild the alternator slightly. You should incorporate a way to control the speed such as a shorting switch or break to slow it down and even stop it in high winds. The shorting switch is simply wired to your output wires from the alternator and shorts the alternator. This loads the turbine considerably, it won't stop it from turning but it will turn very slowly with that high load - here again this depends on the alternator in use. Since VAWT's can't be "furled" out of the wind they do need to be controlled. I've designed the turbine to work very well in low winds, and operate at much safer speed than some of it's counterparts. This wing design is very dirty in winds above 20mph and the efficiency drops off considerably in higher winds although it will continue to produce higher outputs as the wind speed increases. You are responsible for building and controlling the turbine, as with any wind machine mother nature can be cruel so build it strong and mount it well and you'll get years of use out of it...

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Have Fun! Play safe!

Diseño y Construcción de un Aerogenerador de Eje Vertical. En esta página intentaresmos aprender sobre la energía eólica, es decir la energía proporcionada por el viento, con la intención de diseñar y construir un aerogenerador que produzca electricidad para nuestra casa. Empezaremos por nombrar una par de leyes de física relacionadas con la energía eólica, analizaremos brevemente el uso de motores con imánes permanentes como generadores, y echaremos un vistazo a unos aregeneradores especialmente interesantes, ya que disponen de una serie de características que los hacen únicos.

Cáculos Teóricos. La Potencia Eolica es la potencia en Wations que puede proporcionar el viento, y la podemos calcular utilizando la siguiente expresión matematica: Pe = 1/2 * rho * Area * Vv^3 Donde: Pe = Potencia Eólica en Watios. rho = Densidad del Aire en Kg/m3. Area = Superficie frontal del aerogenerador en m2. Vv = Velocidad del Viento en m/s. En la siguiente gráfica podeis apreciar la potencia que puede proporcionar el viento a diferentes velocidades, considerando un area de 1m2, que sería el area correspondiente a un aerogenerador de eje vertical con rotor de 1 m de diámetro y 1 m de altura. También podeis obsersar las potencias de la turbina considerando que ésta tiene un rendimiento del 50%, y la potencia a la salida del generdor, suponiendo que éste tiene un rendimiento del 80%.

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Diseño de la Turbina Eólica. Se ha escogido la turbina tipo Panemoma de eje vertical, por ser el modelo más sencillo de turbina para aerogeneradores y por tanto el de mayor facilidad y economía de contrucción. Turbina que utilizaremos para propulsar un generador especialmente diseñado para aerogeneradores. También podemos utilizar motores de imán permanente como generadores. Aunque por otra parte, tenemos la opción de construir nuestro procio generador integrado en la turbina, más adelante trataremos este tema en esta misma página. Aquí teneis una primera propuesta de construcción de una turbina eòlica, utilizando material que podeis encontrar en cualquier ferretería. La idea consiste en utilizar unos tableros de madera, unas escuadras y unos canalones de recogida de agua de lluvia, que podeis sustituir por tubos de PVC cortados por la mitad.

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Esta segunda propuesta, ya requiere algo de mecanizado. Aquí utilizaremos unas planchas de metal de 2 a 4 mm de grosor y unos tubos cortados por la mitad. La idea consiste en construir un rotor de 1/2 metro de diámetro y un estator que hará llegar las dimensiones del aerogenerador a 1m de ancho por 1m de alto.

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Como tercera propuesta teneis una trubina eolica pensada para ser construirda con herramientas disponibles en la mayoría de ferreterías, como són un taladro, una sierra circular que permita cortar metales y una corona para metales, que permita realizar los agujeros en las plancha para los tubos que previamente habremos cortado por la mitad. La idea consiste en cortar los tubos de aluminio por la mitad con una sierra circular para metales fijada en una mesa, y utlizar la misma sierra circular para metales, ( sin la mesa, pero con una guía, para segurar el corte recto ) para cortar las planchas de aluminio, ( aunque en los primeros prototipos las podemos hace de madera ). Practicando un par de cortes en cada esquina, podemos convertir fácilmente una plancha de aluminio cuadrada en un polígono de 12 lados. Con la ayuda de unas coronos para metales, unas brocas y un talador, realizaremos las perforaciones necesarias para los tubos, y los tornillos de sujeción de las planchas al generador. Las planchas se fijarán directamente en el cuerpo del generador, que en este caso, es el modelo 1100 de Renewable Components. Como podeis ver, se colocarán, una en la parte de arriba del generador y la otra en la parte de abajo.

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El generador va fijado al mástil mediante el tubo inferior, por el que salen los cables del bobinado, y que al mismo tiempo actua de eje de rotación para el tambor que contiene los imanes permanetes.

Uso de Motores de Imán Permanente como Generadores. La particularidad que tienen los motores de paso a paso, es que básicamente están construidos como generadores de imán permanente, con dos bobinados con toma media desfasados 90º. Además de disponer de múltiples polos, lo que los hace ideales para utilizar en un pequeño aerogenerador sin necesidad de una caja de engranajes multiplicadora de

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velocidad, con las consiguientes pérdidas de rendimiento, ja que el rendimento de estas cajas de engranajes, suele estar entre el 75 % y el 50 %. Lógicamente, en el mercado, podemos encontrar motores de pasos de todos los precios, formas y tamaños, desde unos 20 hasta unos 300 Euros. Es importante asegurarse de que sea del tipo imán permanente o híbrido, los de reluctancia variable no sirven, ya que no disponen de rotor de imanes permanentes. Aquí nos centraremos en los más pequeños y económicos, ya que si deseamos construir un aerogenerador de mayor potencia, será más económico adquirir un generador diseñado para aerogeneradores, de los cuales podemos encontrar de 1 kW por unos 250 Euros, de 2200 W por unos 500 Euros, y desde 1.9 kW por unos 650 Euros hasta 32 kW por unos 2200 Euros, aunque estos últimos están diseñados para trabajar a mayores revoluciones. Por otra parte, como alternativa intermedia, también podemos utilizar motores de corriente contínua sin escobillas, ( Brushless DC Motors ). Estos motores se pueden utilizar directamente como generadores trifásicos, ya que cuentan con 3 bobinados, que generalmente estrán conectador en triángulo. Estos motores sin escobillas, o brushless, los podemos encontrar en potencias superiores a los motores de pasos, y con la ventaje de carecer del par de mantenimiento, por lo que giran con mayor facilidad, y por tanto nos proporcionarán un mejor rendimiento, que los motores de pasos. La ventaja de los motores de pasos y de los motores sin escobillas, es que són relativamente económicos y nos permite experimentar con pequeñas potencias, equipos económicos y sobre la mesa nuestra habitación. Por ejemplo, para estudiar el comportamiento de los generadores de imanes permanentes a diferentes velocidades, podemos acoplar nuestro "generador" a un pequeño motor de corriente continua que podemos accionar mediante unas pilas recargables o mediante una simple fuente de alimentación. Esto también nos permitirá experimentar con reguladores de tensión y de carga a diferentes velocidades de rotación. Selección del motor de pasos: •

Ángulo de Paso. Cuanto menor sea el ángulo de paso, más polos magnéticos y por tanto mayor será la frecuencencia de la tensión senoidal que proporcionará.

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Tensión Nominal. A mayor tensión de funcionamiento como motor, mayor tensión nos proporcionará en su salida funcionando como generador.

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Corriente Nominal. A mayor corriente nominal, mayor diámetro del hilo de cobre en su bobinado, y por tanto menos pérdidas en su resistencia interna.

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Par de Mantenimiento. El menor posible. A menor par de mantenimiento menor será la fuerza necesaria para hacerlo girar.

Modificaciones. Para mejorar el rendimiento de nuestro aerogenerador, podemos cambiar el bobinado por uno que nos permita obtener las tensiones deseadas para nuestras condiciones de trabajo. Pero antes deberíasmos estudiar su comportamiento sin modificar nada.

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Un buen modo de familiarizarse con el funcionamiento como generador de electricidad de un motor de pasos es mediante la construcción de una sencillo generador manual, es decir, accionado mediante una manivela. Con esto podremos hacernos un idea de las revoluciones por minuto que necesitamos para obtener la tensión de salida deseada para nuestra aplicación y decidir el uso de una caja multiplicadora y de un convertidor DC-DC para ajustar la tensión de salida de nuestro generador a la apliación a la que va destinado. Por ejemplo: Con un motor de pasos de 12'5 W y un ángulo de paso de 7'5º, al que le he acoplado directamente al eje una manivela de un taladro manual, he obtenido fácilmente 4'5 Voltios RMS, a una frecuencia de 40 Hz, en una de sus 4 bobinas. Con lo podríamos obtener fácilmente unos 9 V en contínua con el correspondiente rectificado y filtrado, de las tensiones de salidas de sus 4 fases, o 2x2, según como se mire. Si deseamos más tensión de salida, y por tanto más potencia, sólo tenemos que añadir una caja multiplicadora de velocidad entre la manivela y nuestro generador, que proporcione mayores revoluciones por minuto al generador. Después de jugar un poco, ya tendremos una idea de las revoluciones por minuto que necesitamos para obtener la tensión de salida deseada. Ahora, ya podemos empezar a experimentar con diseños de turbinas eólicas, y buscar un modelo con las dimensiones adecuadas que nos porporcione más o menos, las revoluciones por minuto que necesitamos para nuestro generador. En el momento de seleccionar un motor sin escobillas, o BLDCMotor, para nuestro aerogenerador podemos determinar las características principales aproximadas del funcionamiento como generador a partir de los características principales del funcionamiento como motor que nos proporciona el fabricante. Es decir, si el fabricante del motor nos ofrece un motor de 24 V, 4000 rpms sin carga, podemos deducir, que funcionando como generador, a 4000 rpms proporcionará algo menos de 24 V, unos 21 V aproximadamente.

AeroGeneradores Interesantes. Generador Eólico WM. El tipo de aerogeneradores que más me gusta, són los más sencillos. Es decir, los de eje vertical, ya que este tipo de aerogenerador no necesita ningún sistema de orientación. Y entre los de eje vertical mi preferido es el Generador WM, que podeis ver en la páginaGenerador Eólico WM. Este nuevo aerogenerador de eje vertical, actualmente en desarrollo por un grupo de técnicos españoles, proporciona un rendimiento superior a los actuales, tanto a los de eje vertical como a los de eje horizontal, además de poder operar con velocidades de viento hasta ahora no aprovechables. Básicamente, consiste en una serie de palas verticales giratorias que oponen máxima resistencia al viento en el sentido de giro del rotor y mínima resistencia en el otro sentido. Un diseño verdaderamente ingenioso y funcional.

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Los aerogeneradores de eje vertical de última generación peden proporcionar un Coeficiente de Potencia de 0,4 aproximadamente, muy inferior al que puede proporcionar un aerogenerador WM, que está muy próximo al límite teórico, que es de 0,59. El Generador Eólico WM puede funcionar a velocidades de viento inferiores a 5 m/s, cuando los aerogeneradores clásicos no pueden hacerlo. También pueden funcionar con velocidades de viento superiores a 25 m/s, cuando los aerogeneradores clásicos tienen que frenarse por no poder soportar velocidades de viento tan elevadas. Esto permite obtener mucha más energía del viento y en una mayor variedad de situaciones ambientales. Este nuevo generador también presenta la ventaja de no requerir de torre de sustenación, por lo que podemos instalarlo directamente en el tejado de nuestra casa.

RaceCom. The Franklin-Thomas Company, Inc. fabrican unos aerogeneradores de eje veritcal tipo panemona mediante utilizando un procedimiento muy adecuado para turbina de radio reducido, con levitación magnética y generador eléctrico integrado en la turbina.

Zephyr. Otro aerogenerador de eje vertical con estator, denominador ZVWT ( Zephyr Vertical Wind Turbine ).

StatoEolian GSE. Un aerogenerador de eje vertical con estator de una empresa Europea, GUAL Industrie.

TESNIC. The Wind Rose Blooming. La empresa Canadiense TESNIC Inc. ha diseñado y patentado la Turbina TESNIC, basándose en los mismos principios de la Turbina Tesla. La Turbina TESNIC es de eje vertical, (VAWT, Vertical Axis Wind Turbine), y está constituida por un rotor formado por más de 200 discos superpuestos y espacidos unos 2mm. Alrededor del rotor tiene un estator, que se encarga de dirigir el flujo del viento y neutralizar las turbulencias del rotor.

Enlaces relacionados. Energía Eólica. Manuales de Energías Renovables del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía. Build a Wind Generator. Homemade Windmills, Battery Welders, Wind Turbine Blades, etc... Efficiente Planer - New Guide to Efficient Living & Home Business. DiYPowerSystem Te invito a visitar periódicamente esta página, ya que tengo la intención de añadir más información respecto del diseño y construcción de aerogeneradores, incluyendo

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simulaciones por elementos finitos, es decir, tunel de viento virtual. En cuanto mi tiempo y presupuesto me lo permitan.

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Aplicaciones ElectroMagnéticas. Vida Autosuficiente y Sostenible. Generador Eolico Generador Eolico hecho en Casa que puede llegar a genera 6500 W. dependiendo del tamano de las aspas, el grado de los magnetos, y la cantidad de bobinas (trifasico o monofacico). video en Ingles - generador ubicado a muy baja altura y con poco viento y a pesar de ello genera 1800 W. Si esta cansado de pagar esas enormes facturas de energia electrica que aun ahorando te siguen costando gran parte de tu economia, y que mes tras mes esos vaciadores de borsillos siguen llegando, puej Tienes entre muchas 2 obciones: Evitarte cualquier fatiga y comprar un generador eolico (1000 euros precio aproximado incluyendo envio y colocacion) o ponerte manos a la obra y hacerlo por ti mismo. Si eres de los primero no nos necesitas pero si eres uno mas de los millones que a sido

@ afectado por la crisis o simplemente deseas probar tu capacidad creadora, no sea mas la electricidad tu problema!! aqui te enseñamos como construir un generador electrico Eolico el cual puedes tu construir en tu casa y con las herramientas que tu tengas a mano, ademas no requiere de ningun titulo universitario para construirlo vasta con tener un poco de conocimientos en el uso de herramientas y alguna habilidad de trabajos manuales previos.

"Izquierda= generador 24vDC 500W precio=740 Euros, Derecha= generador 12vDC 60W precio=640 Euros" Ahora que viste la posibilidad de ahorrarte dinero fabricandolo por ti mismo (costo de este generador casero entre 100 y 200 $us.) y que ademas de ello sabes que en EE.UU hay una ley que obliga a la compania proveedora de electricidad a comprarte el excedente de energia generada por tu persona empecemos.-- Para esto necesitaras el soporte delantero de la llanta de un carro en otras palabras la base de la rueda donde se encuentra el disco del freno de cualquier vehiculo. Si no logras encontrar un soporte de esos puedes improvisar usando un soporte para moto (La llanta trasera con todo y el disco donde gira la cadena) o en el peor de los casos el de una bicicleta (La llanta trasera con todo y el disco donde gira la cadena, tendras que colocar el disco mas grande de la cadena y sujetarlo con pernos a este disco pequeño) pero este generador sera de poca potencia. dependiendo de tus necesidades de energia electrica y el motivo por el cual estas fabricandolo (experimentacion) puede que te sirva.

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"Tren delantero de un carro" Este motor Eolico constara de un alternador que es parecido a todos los que existen (consta de un rotor el cual gira a gran velocidad al rededor de unas bobinas que son las que generan la energia electrica) el cual en nuestro caso sera un poco diferente (seran unos magenetos que giraran al rededor de unas bobinas y dependiendo del grado de estos se le puede colocar mas o menos bobinas una sola fase, o dos o tres.) Materiales necesarios: •

Soporte de la llanta del carro (delantero por que este tiene que occilar a favor del viento) con todo y freno de disco

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12 Magnetos cilindricos 2 x 1.5 (Mientras mas potentes, seran mejor), tambien puedes usar magnetos rectangulares esto depende de tu accesibilidad

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3 Kg de alambre para bobinas o tambien llamado alambre magnetico numero 14 awg

•

un fuerte Pegamento para pegar los magnetos a el disco de metal puede ser algun tipo de silicon (Esto depende mucho del lugar donde vives, en Sud america pueden comprar Fastix)

•

Madera que sean de buena calidad por que recuerda que trabajaran a la interperie (si vives en USA no tiene sentido que compres madera si estas haciendo este proyecto es para ahorar no para gastar puedes usar la madera de algun mueble que ves en la calle tirado) pero solo para el disco donde iran las bobinas.

•

Madera para 3 aspas de la mejor calidad 5 cm x 25 cm x 180 cm puedes variar con las madidas y hacerlas mas largas y mas fuertes no te preocupes por que el alternador lo soportara sin problema alguno, 8 cm x 30 cm x 250 cm. Tambien puedes si lo deseas usar 4 aspas.

@ •

Laca para las bobinas Herramientas Necesarias:

•

Una maquina soldadora

•

Una amoladora o una maquina para cortar hierro

•

Un taladro con distintos tipos de Brocas para metal y madera

•

Una caladora electrica o alguna maquina para cortar la madera en circulo

•

Lijadora de madera electrica, si es de mesa tipo rodillo sera mejor ahorraras mucho tiempo en las aspas

•

prensas para colar la madera

•

tester o multimetro

Una vez que compraste y conseguiste lo necesario lo siguiente que debes hacer y muy importante es visualizar que es lo que va ha ser tu acabado final como quieres que sea este motor que estas apunto de hacer cuando tengas la idea muy clara dibuja un plano de cuales son tus pasos a seguir y ponlos en orden. NO terminantemente NO, por ningun motivo se te ocurra avalanzarte a empezar esto, sin tener una idea clara y sin saber que es lo que estas haciendo recuerda que tienes que tener unos conocimientos minimos de como usar las herramientas por que te pueden llevar a leciones muy serias y te suplicamos que si nunca has realizado ningun tipo de trabajo manual no empieces por este. Y no nos responsabilizamos por cualquier tipo de lesiones u otro tipo de males que puedes causarte. Recuerda que lo que aqui te damos. Las medidas, los disenos y los materiales son simplemente pautas tu puedes variar conforme a tu criterio te dicte, (por ejemplo puedes usas imanes cilindricos en vez de los rectangulares, o usar 2 aspas en vez de 3 o quiza 4 o 5 pero lo recomendable son 2, 3 o 4, puedes variar el largo de estos, variar el diametro de las bobinas en fin lo que tu criterio y la logica te dicten dado que tus necesidades de energia al igual que la razon por la que tu estas construyendo esto no es la misma razon que las mias).

Continuacion Generador Eolico Ahora que has visualizados y has hecho caso a la logica empecemos a plasmar lo que estan en los papeles a la realidad. El armazón contiene Un amortiguador y las piezas de una rueda, tendras que quitar este usando la amoladora para cortar el metal, (si el amortiguador es de aceite puede que al hacerle un hoyo con la amoladora te salpique al ojo para evitar eso y ademas las chispas que desprende al cortar el metal usa gafas protectoras) luego te quedara un tubo de acero que nos sera muy util por que este se ajusta a otro tubo en la torre del generador. La punta del eje no está a 90 grados de La máquina, Esto suena a problemas dado que puede hacer que las aspas golpeen su parante pero no te preocupes por esto por que tampoco esta muy cerca para que eso suceda asi es que por eso despreocupate (amenos que el carro al que sacarte el tren delantero hubiera estado chocado o algo torcido) de eso dado que si eso sucede tendras que modificar un poco el parante (masss trabajo).

@

"Tren delantero empezando a tomar forma" Todo este armazon proporciona una altísima resistencia, que nos permite soportar ráfagas de viento de muy alta velocidad sin daño alguno. Dudo mucho que un motor Eolico que puedas adquirir en el mercado tenga una resistencia siquera cercana a la que este generador tendra. Los pernos que trae de fabrica deben ser retirados y reemplazados por otros más largos para fijar el inducidor a través del estator y su correspondiente espaciador. Este último mantiene alejados el inducidor y el estator lo suficiente para que no se toquen. El estator está hecho de una lámina de madera de 1” de espesor y 12” de diámetro. En su centro hicimos un agujero de 3” para que pase el soporte de la rueda. Asimismo le hicimos una canal de ¼” de profundidad con diámetro interno de 9” y externo de 11".

"Preparacion de las bobinas"

@ En ese canal colocaremos laminillas de material ferroso no magnetizable aisladas entre sí para evitar corrientes no deceadas. Las laminas serán fijadas a su sitio con resina de la empleada en trabajos de fibra de vidrio, Estas laminillas tienen un ancho de ½”, de manera que sobresalen ¼” de la canal hecha en el estator. Hay que recubrirlas bien con resina de manera que las bobinas no entren en contacto con el metal de las laminas y nos causen un corto circuito. Termine recubriendo generosamente el estator con resina para protegerlos del viento, la lluvia y el sol. Pegue bien el estator a la madera de tal manera que no pueda moverse. pero le adelantamos que la puede eliminar. A continuacion puede pegar los imanes al disco del freno los 12 imanes. para ello midalos de una madera muy adecuada para que estos queden bien centrados en el disco de freno, Haga marcas en él y asegúrese de este aspecto del trabajo, que es crítico. Para evitar que los imanes puedan salir disparados de su sitio hay dos opciones: 1Suelde una tira metálica (platino) de 1/8” alrededor del disco. Este platino debe quedar muy bien ajustada en la circunferenciam del disco de manera que no presente irregularidades. 2-Talle un canal de aproximadamente 1/8” de profundidad con un radio interno de 8.5” y externo de 10.5” (O sea, de 2” que es el diámetro de nuestros imanes) pero si sus magnetos son de neodimio estos sumado al pegamento que les coloco sera suficiente para mantener los magnetos en su sitio.

"Magnetos debidamente espacidos y pegados" A estas alturas el rotor esta con sus imanes debidamente espaciados y fijados en su sitio con resina epóxica de alta resistencia. Ahora empesaremos a fabricar un enbobinador, que nos hara el trabajo sencillo para fabricar 9 bobinas de 25 vueltas de alambre 14 AWG. que no es nada mas ni nada menos que una pequena pieza de madera con pernos muy delgados que atraviesan esta para que luego pueden retirarse para quitar la bobina. Nuestro alternador es de una sola fase. Si tuviera dos o hasta una tercera (fila de bobinas) sería mucho más potente, pero la distancia desde los imanes hasta las

@ bobinas aumenta y el poder de nuestros imanes en este caso nos limitan pero si usted decidio comprar imanes de neodimio puede agregar una segunda y si es de grado 52 o superior hasta una tercera fila de bobinas para que este sea un trifasico. El siguiente paso es acomodar las bobinas asi es que tome sus nueve bobinas y acomódelas exactamente como hizo con los imanes y fíjelas con algo de resina epóxica. Luego de asegurarse que están en su sitio, rocíeles una buena cantidad de resina, cúbralas con papel encerado y colóqueles encima el disco del freno. Cualquier superficie plana y rígida servirá. Apriete el conjunto con prensas asegurándose que el espesor es el mismo en todo el perímetro del estator y el disco. Esto asegurará un salto vacío de aire uniforme entre el estator y el rotor. Limpie bien los terminales de las bobinas.

"Bobinas ensanbladas, pernos del rotor cambiados" Lo que es recomendable hacer es dividir el estator en dos mitades de bobinas conectadas en serie y luego las dos mitades conectarlos en paralelo. Así nuestro alternador alcanza el voltaje de 12 Voltios cuando gira a 250 RPM. Es posible hacer las bobinas de solamente diez vueltas y de alambre 12 AWG y conectarlas todas en paralelo. No te olvides de armar una cola para el generador que no es mas que un tubo que esta soldado al parante donde estaba el amortiguador y que tiene una maderas u otro material liviano en la cola que al soplar el viento hace que este gire y coloque las aspas justo frente al viento.

@

"Rotor con sus magnetos y su cola armada" Continuando. Las aspas, primeramente debe cortarse la silueta de las aspas y luego dibuja líneas que indicarán cuánta madera retirar con una escofina en todo lo largo de la tabla. Una vez termines las aspas te sugiero tomes uno de los siguientes consejos. 1. puedes comprar la lanina de metal mas delgada y liviana que encuentres y ajustalo en la parte trasera de las tres aspas. 2. puedes empernar 5 tornillos a lo largo de la aspa tomar un cables e ir enrrollando en cada tornillo. Esto sera util cuando algun viento fuerte rompa la aspa y esta no salga disparada pudiendo herir a alguien.

@

"Aspas y su preparacion" Este generador en general rinde 1600 a 1800 W. con vientos normales pero su maxima capacidad puede llegar hasta 4000 W. con vientos fuerte, con un costo aproximado de 160 dolares americanos, no esta mal el ahorro sobre algunos que solo genera 500 watts y con un costo de entre 800 euros.

"Generador terminado e instalado" “Si tu tienes una Manzana y Yo tengo otra manzana e intercambiamos nuestras manzanas, al final del intercambio ambos seguiremos teniendo de a una manzana cada uno, pero si tu tienes una idea y yo tengo otra idea e intercambiamos nuestras ideas al final del intercambio cada uno tendra dos ideas.” Si tienes algun comentario, sugerencia o pregunta no dudes en hacernolas llegar que con gusto trataremos de responder a tus inquietudes en: Richard

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"Tren delantero desarmado"

Como construir un generador eólico pequeño Enviado por Chumioque Quezada Roberto Carlos | relacionados

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1. Introducción 2. Lista de herramientas y materiales 3. Herramientas y moldes 4. Construcción del estator 5. Construcción del rotor

Ver trabajos

@ 6. Armado de la unidad. 7. Conexión y prueba 8. Bibliografía

INTRODUCCION Este capítulo describe cómo fabricar un generador de imanes permanentes (GIP). Este generador puede ser llamado asimismo un alternador ya que produce corriente alterna (AC). No puede generar electricidad de la tensión de red, pues su voltaje es bajo y de tres fases. La corriente AC es cambiada a DC para cargar baterías. Este GIP consiste de: •

Un tope

•

Un rotor trasero

•

Un eje

•

Un rotor delantero

•

Un estator

•

Una batería de 12 voltios

•

Un rectificador de electricidad

En el diagrama que antecede se pueden apreciar los componentes descritos.

@ El estator contiene seis bobinas de alambre de cobre y está vaciado en la resina que se emplea con la fibra de vidrio. Este estator está montado al tope y no se mueve. La electricidad que se toma de las bobinas se lleva a los rectificadores, que transforman la AC a DC para cargar baterías. Los rectificadores están montados sobre disipadores de calor. Los rotores con los imanes están montados sobre municioneras (Preferiblemente que toleren impulsos laterales, o sea cónicas), que giran sobre el eje. El rotor trasero está detrás del estator y embutido dentro de él. El rotor frontal está del lado exterior del estator y fijado al posterior por pernos largos que pasan por un agujero en el centro del estator. Las aspas de la turbina se colocarán sobre estos mismos pernos. Las aspas harán girar los rotores, que a su vez harán pasar los imanes sobre las bobinas. El flujo magnético de un rotor pasará al otro a través de las bobinas. Este flujo magnético produce electricidad. Es aconsejable que antes de comenzar lea este capítulo en su totalidad para entenderlo bien. La sección 2 es una lista de los materiales requeridos para construir este GIP. La sección 3 explica cómo construir algunas herramientas y moldes que se requieren. Con ellas se pueden construir varios GIPs. La sección 4 habla sobre el estator. Describe como hacer las bobinas y vaciarlas en resina usando las herramientas y moldes de la sección 3. La sección 5 explica como fabricar los rotores empleando imanes y discos de acero también vaciados en resina. La sección 6 describe cómo armar el conjunto en un GIP. Explica cómo armar sus partes mecánicas, balancear los rotores y el cableado del estator. La sección 7 describe cómo probar el GIP. Describe procedimientos para el balanceo final del conjunto y ponerlo listo para su uso con las opciones de cablearlo para aprovechar su capacidad máxima de generación. También explica cómo conectarlo a una batería. QUE PUEDE HACER ESTE GIP Este GIP es pequeño. Además del generador mismo se necesita: •

Una torre, posiblemente hecha de tubos y apoyada en vientos de alambre.

•

Una plataforma u otro elemento rotatorio en el tope de la torre

•

Una veleta que haga que el generador siempre esté de frente al viento

•

Un juego de aspas.

El tope del GIP se fija al elemento rotatorio. Las aspas van al frente del GIP.

@

Este GIP trabaja a bajas velocidades. La tabla que sigue muestra sus capacidades de carga a una batería de 12 voltios. Girando a 420 RPM genera 180 vatios (O sea, 15 amperios a 12 voltios). A mayores velocidades genera más electricidad pero esta calienta las bobinas, lo que induce ineficiencias. Esto se puede resolver empleando alambre de mayor diámetro en las bobinas o variando su cableado. Si las corrientes de viento de su localidad son rápidas constantemente esto no es problema, pues al usar alambre de mayor diámetro y un menor número de vueltas en sus bobinas el generador no funcionará a bajas velocidades. Para usar éste GIP tanto a bajas como a altas velocidades es posible cambiar sus conexiones. Existen dos métodos, el "estrella o Wye" y el "delta". La sección 7 detalla estas conexiones. La conexión estrella es buena a bajas velocidades y la delta a altas.

El gráfico que sigue muestra la generación en relación con la velocidad de giro del GIP. La configuración estrella comienza a generar a 170 RPM.

Una versión mayor de este GIP dará mayor potencia a menores revoluciones

@ • Al armar los imanes asegúrese que no pueden desprenderse de su sitio. En circunstancias extremas la fuerza centrífuga puede despedirlos de su sitio si no están bien fijados, dañándose así el GIP. •

Siga cuidadosamente las instrucciones al vaciar los rotores de los imanes. No se trata sólo de engomarlos a los discos metálicos.

•

No golpee los imanes con martillos en ningún momento.

•

Debe haber no menos de 1mm de distancia entre los imanes y el estator. A altas velocidades permita que esta distancia sea algo mayor.

•

El GIP no debe girar a más de 800 RPM. (Cuando la turbina gira se desarrollan altas fuerzas giroscópicas que doblan el eje siendo posible que los imanes toquen el estator.

•

No coloque las aspas sobre el disco del rotor. Colóquelo sobre los pernos que atraviesan ese disco.

•

El tope del GIP debe quedar vertical.

LISTA DE HERRAMIENTAS Y MATERIALES Unidades

Peso en Kg.

SUMINISTROS DE FIBRA DE VIDRIO Resina (mezclada con el acelerador)

2,70

Catalista (peróxido)

0,05

Talco

1,20

Fibra de vidrio

1 m cuadrado

Mastique ACEROS Alambre de acero inoxidable

2mm x 10m

IMANES Imanes de ferita grado 3

16

ELECTRICOS Alambre de cobre para bobinas 14 AWG Alambre de cobre para bobinas 14 AWG Soldadura de estaño Cinta eléctrica de 1/2"

3,00 6 metros

@ Rectificadores 25A 200W una fase

2

Disipador de calor ACEROS Tubo para el tope (380x50x525)

1

Discos para los imanes (6mmx305mm diámetro)

2

Barra de 10mm roscada

1 metro

Tuercas de 10 mm

32

Arandelas de 10mm

16

Barra roscada de 8 mm

400 mm

Tuercas de 8mm

8

Tornillos y tuercas de 5mm x 20mm para los rectificadores

2

Eje (25mm x 150 mm MECANICOS Rolineras (sección 6)

Materiales para las herramientas y moldes

•

Madera y cola

•

Barniz sellador (A base de poliuretano)

•

Brochas y líquido limpiador.

•

Segueta

•

Esmeril

1

@ • Soldador eléctrico •

Martillo

•

Centro punto

•

Prensa

HERRAMIENTAS Y MOLDES En esta sección se explica cómo hacer las herramientas y moldes para fabricar el GIP. Estas herramientas son útiles para fabricar otros GIPs adicionales. MAQUINA DE BOBINAR

•

1. Más adelante le indicaremos el diámetro del alambre y cuántas vueltas debe llevar cada bobina. En este momento lo que usted necesita es una herramienta sencilla que le permita bobinar veinte bobinas de treinta vueltas rápidamente, cada una siguiendo más o menos la misma forma. En este capítulo le explicamos cómo puede fabricar uno. La salvedad es que si decide posteriormente fabrican otro generador con bobinas diferentes una pieza de este aparato no le sirve, pues sus medidas se adaptan a este caso en especial.

•

2. Consiga un trozo de metal de aproximadamente 10 cm. de largo y suéldele en ángulo recto otro trozo de aproximadamente el mismo largo. Suelde otro tercer trozo de aproximadamente veinte centímetros de largo al extremo del segundo y también en ángulo recto. Al terminar tendrá una manivela

@

•

3. Busque o fabrique un trozo de placa metálica de no más de media pulgada de espesor por 60 X 30 mm y suéldelo al extremo largo de su manivela. Perfórele dos agujeros de no más de media pulgada de diámetro distanciados a 20 mm del centro de la placa. Corte tres trozos de 15 mm de madera como los que se indican

Al alinear esta tres piezas como lo indica el diagrama tendrá un fabricador de bobinas cuadradas de esquinas redondas. La pieza central de madera es la que le dará la forma deseada a sus bobinas y la que deberá reemplazar si debe hacer otras diferentes.

@ Las pestañas debajo de la bobina son para insertar cinta adhesiva que envolverán sus bobinas al retirarlas del molde.

Consiga los apoyos de su manivela y está Ud. listo para bobinar. Observe Como habrá de efectuar este proceso en el diagrama.

MOLDES PARA FABRICAR LOS ROTORES Los imanes de los rotores se montan sobre una plancha de metal. Como Ya hemos mencionado, la fuerza centrífuga puede causarnos problemas. Estos no los podemos evitar. Pero sí que los imanes de desplacen a causa de esa fuerza. Solo basta con tallar (A torno) una canal en la que se puedan insertar los imanes. La canal estará centrada en el DCP (Diámetro del Círculo de Paso) de los imanes .Además de asegurarnos que quedan todos distanciados exactamente del centro del GIP evitamos que la fuerza centrífuga los desprenda.

@

Herramientas para fabricar los rotores. PLANTILLA DEL DCP. La plancha de acero de que hemos hablado tiene varios agujeros. La nuestra tiene cuatro agujeros a un DCP de 102mm (4 pulgadas). Usted decide el arreglo de esos agujeros. Nuestra plantilla será la que usaremos para perforar esos agujeros y balancear nuestros rotores. Los agujeros deben ser marcados y taladrados con mucha precisión.

El proceso es el siguiente: •

Corte un pedazo de plancha de 125mm por 125mm.

•

Trace líneas diagonales desde las equinas de esta plancha. Marque lo más exactamente que pueda el punto de cruce de las diagonales con un centro punto.

@ • Abra un compás a un radio de 51mm y trace un círculo desde el cruce de diagonales. Marque con un centro punto los cruces de las diagonales con el círculo. •

Abra ahora el compás a un radio de 72 mm. Marque nuevamente los puntos de cruce de las diagonales con el nuevo círculo.

•

Ahora puede hacer sus agujeros.

PLANTILLA DE UBICACIÓN DE LOS IMANES

Con esta plantilla posicionaremos los imanes en sitios correctos en las planchas de acero. Solo necesitamos una, que podemos hacer sobre una plancha de 250x250 mm de madera o aluminio. No se debe usar acero. •

Busque y marque el centro del material.

•

Trace tres círculos de 50, 102 y 200 mm diámetro desde el centro.

•

Trace dos tangentes paralelas al círculo de 50 mm

•

Trace dos pares de tangentes paralelas más a éste círculo, uno a 45 y otro a 90 grados del primer par.

•

Marque las posiciones de los imanes y corte la plantilla como se indica.

•

Trace una línea que conecte los centros de las bases de dos imanes opuestos entre sí.

•

Coloque la plantilla de DCP que habíamos fabricado sobre el círculo de 102 mm y marque los cuatro agujeros de ésta plantilla.

MOLDES Los moldes se usarán para vaciar el estator y los rotores. Pueden hacerse también de madera o aluminio.

@ Sobre estos moldes se vaciarán las piezas que necesitamos usando fibra de vidrio. La superficie de cada molde debe ser perfectamente planas, robustas y lisas. A veces resulta difícil separar el vaciado de los moldes y se requiere martillarlos para separarlos. Puede resultar útil tener una bobina a mano para verificar que quepa en su sitio del vaciado. A seguidas describimos un método de fabricar estos moldes empleando láminas de madera

Corte varias ruedas de madera de aproximadamente 500 mm de diámetro por 20 mm de espesor. Deje un disco aparte. A los demás, córteles un círculo de 360 mm de diámetro de manera de formar unos anillos de madera.

•

Marque el centro del disco que reservó y coloque los anillos sobre él. Encólelos formando una pila de anillos con un agujero de 60 mm de profundidad.

•

Corte un pequeño disco de 140 mm de diámetro y encólelo al centro de la pieza anteriormente preparada.

@

•

De lo que se trata ahora es de pulir la parte interna del molde. Esto se puede hacer a torno de madera o a motor haciendo un porta disco. El porta disco consiste en un pedazo de madera (Tenemos varios) con un agujero en su centro. El disco engomado se fija a este pedazo por su base y se monta sobre el motor o el torno. Ahora, con una cuchilla, se pule el molde. Tenga cuidado de que el molde está alineado en su eje central.

ACABADO DEL MOLDE •

Las paredes de los anillos tienen un bisel de aproximadamente 7 grados. De esa manera el vaciado sale más fácil del molde.

•

El diámetro de la cara plana es 380 mm

•

El diámetro del borde exterior es 360 mm

•

En el fondo no debe haber aristas, sino una curva leve.

@

•

Redúzcale el diámetro el disco interno a 130 mm.

•

Si la bobina no cabe en el sitio para ello, haga el disco central más pequeño. El centro de la bobina debe quedar a 250 mm del centro del molde.

@ • Para terminar, divida con un lápiz el fondo del molde en seis campos de 60 grados cada uno. AGUJEROS DEL MOLDE Perfore cuatro agujeros en el lugar del centro que separa los dos moldes.

Inserte varillas de madera en esos agujeros para fabricarles patas al molde. MOLDE INTERIOR DEL ESTATOR

•

Se trata de discos de madera de 370 mm de diámetro.

•

Perfore un agujero de 12 mm en el centro del cada uno.

@ • Encólelos en una pila de 45 mm, mejor si es de 50 mm. •

Hágale un bisel de 20 grados en el costado y redondee las aristas de manera que diámetro reduzca de 368 a 325 mm.

•

Verifique que el molde externo encaja con el interno dejando una luz de 6 mm a lo largo de su filo.

•

Trace dos líneas a una distancia de 340 mm entre ellas sobre la cara del molde.

•

Corte dos caras planas en los lados marcados como aparecen en el dibujo.

•

Estas caras harán que el molde sea más ancho en el sitio por donde van los pernos de montaje.

•

Se necesitan dos vaciados de este molde, a menos que haga dos moldes.

MOLDE DEL ROTOR Este molde es similar al del estator, pero más sencillo.

@

Use la plantilla del DCP para perforarle los cuatro agujeros de las planchas de imanes. Cada molde del rotor requiere de un disco interno con el mismo patrón de cuatro agujeros.

Todos los moldes deben ser lijados para lograr una superficie plana. Deben sellarse con poliuretano y pulirse.

@

Molde siendo fabricado y luego usado Plantillas para el estator. Plantilla De los pernos del stator.

@

Junto con el estator hay que vaciarle cuatro pernos. Esta plantilla se requiere para sostenerlos mientras la resina endurece. Esta plantilla es de madera de 380 X 50 X 25 mm. Tiene que ser exacta o los pernos no encajarán en el tope posteriormente. •

Marque el centro exacto de la cara más larga.

•

Use un compás o un calibrador para hacer un arco a un radio de 178 mm de esta marca.

•

Haga cuatro marcas en estos arcos a 30 mm de distancia y a 10 mm del borde

•

Perfore agujeros de 8 mm.

PLANTILLAS DE PAPEL O CARTULINA La fibra de vidrio se debe cortar siguiendo estas plantillas

@

CONSTRUCCION DEL ESTATOR Esta sección explica cómo se construye el estator empleando las plantillas y moldes de la sección 3. Será prudente disponer de una bobina antes de fabricar los moldes para verificar su ajuste adecuado. Bobinado •

El rollo de alambre de las bobinas debe estar alineado con la herramienta de fabricarlas.

•

Deje un cabo de 100 mm y doble el alambre a 90 grados solamente en el sitio donde comienza la bobina y no en otro lugar. El alambre doblado no permite fabricar bobinas compactas.

•

Tome el alambre con un pedazo de trapo para que lo mantenga tenso.

•

La primera vuelta empieza en el filo por donde el extremo del alambre escapa del bobinado. Las demás vueltas deben ser ordenadas sin pisar el alambre. Construya la bobina en capas ordenadas. Cuente cuidadosamente el número de vueltas. Normalmente sólo serán 100.

•

Al terminar, deslice un pedazo de cinta adhesiva por debajo del centro de la bobina y presiónelo fuertemente. No corte el alambre hasta que haya hecho esto. Deje un cabo de 100 mm proyectándose de la bobina.

•

Coloque las bobinas de modo que todas estén iguales. El cabo de inicio del bobinado debe quedar arriba.

•

Numere las bobinas del 1 al 6.

@

•

Raspe la pintura de los últimos 20 mm de alambre de cada cabo hasta que se vea el cobre brillando.

•

Suéldele a estos cabos un trozo de alambre flexible.

•

Los largos del alambre flexible son:

Bobinas 1 y 6 - 800 mm Bobinas 2 y 5 - 600 mm Bobinas 3 y 4 - 400 mm •

Cubra los empates muy bien no deje metal a la vista.

•

Identifique cada cabo con las letras A y B. El cabo A es el de inicio de la bobina y el cabo B el del final.

•

Coloque las bobinas en el molde externo.

@ • Verifique que caben cómodamente y que sus cables están dentro del molde hasta su punto de salida entre las bobinas 3 y 4.

•

Todas las bobinas deben tener sus caras hacia arriba. Como son seis y ocupan un círculo de 360 grados, cada uno debe ocupar 60 grados. Estos es muy importante.

PREPARACIONES PARA VACIAR EL ESTATOR El vaciado del estator contiene: •

Seis bobinas

•

Resina y talco (Si lo desea algún pigmento de color)

•

Fibra de vidrio

•

Cuatro pernos roscados de 8mm x 100mm

•

Esté seguro de tener los moldes listos. Rocíeles silicona (Viene en potes de spray)..

Corte la fibra de vidrio usando la plantilla correspondiente. Habrá dos discos circulares a tender planos en el molde externo. Necesitará también recubrir los laterales del molde con dos capas de fibra. Permita un solapamiento de 25 mm entre tira y tira de fibra. Al estar seguro de tener todo listo puede iniciar el proceso de vaciado. Sería buena idea leer todo el procedimiento primero para entenderlo. En la Sección 8 hay algunas notas relativas a ese procedimiento. Procedimiento de vaciado

@

El talco se usa para evitar el recalentamiento de la mezcla. No es necesario si se va a mezclar una cantidad pequeña. MEZCLA DE LA RESINA DE POLIÉSTER. Mezcle bien la resina y el catalizador, aunque lentamente para impedir la formación de burbujas de aire. Añada el talco sólo al mezclar el catalizador. Use toda la resina de una sola vez, pues al quedar mezclada se calentará y fraguará. Use solamente la cantidad exacta de catalizador. Los vaciados de resina no requieren tanto catalizador como el trabajo normal de fibra de vidrio (Aproximadamente la mitad). Si tiene dudas, haga algunas pruebas. No tardan tanto. Aplique la resina en una acción de "empuje". •

Coloque el molde sobre papeles de periódico sobre un banco de trabajo.

•

Mezcle 200 gramos de resina con 3 centímetros cúbicos de catalizador. No use el talco todavía.

•

Pinte con esta resina todo el interior del molde exterior. No pinte la parte superior de la isla central.

•

Coloque una capa de fibra de vidrio en todo el interior del molde y píntela también. Evite las burbujas de aire o elimine las que hayan en la capa de fibra.

•

Coloque la segunda capa de fibra y píntela nuevamente.

•

Coloque las bobinas en el molde. Tenga cuidado con el espacio que cada una ocupará. Sus cables saldrán del molde en un solo lugar entre las bobinas 3 y 4.

•

Mezcle otros 100 gramos de resina con 2cc de catalizador. Vacíe esta mezcla sobre las bobinas. Evite hacer "pozos" dentro de ellas.

@ • Mezcle otros 600 gramos de resina y 9cc de catalizador y 600 gramos de talco. Vacíe esta mezcla en los espacios entre las bobinas. La resina debe llenar el molde hasta que esté a nivel con la isla central. •

Sacuda el molde vigorosamente para eliminar las burbujas de aire.

•

Mezcla otros 200 gramos de resina y 3cc de catalizador y 100 gramos de talco. Coloque el último disco de fibra sobre las bobinas y píntela con resina.

•

Coloque el molde interior dentro del exterior y coloque el perno de 12 mm a través del centro de ambos.

•

Acomode los cables en el espacio entre los moldes. Una de las partes planas del molde interior debe quedar en el sitio donde los cables salen del estator. La resina subirá de nivel. Es posible que desborde el molde.

•

Si es necesario, vacíe resina en el espacio entre los moldes hasta que el nivel suba a nivel del molde femenino. Puede necesitar otros 100 gramos de resina y 1.5 cc de catalizador. Tome nota de las cantidades de resina y catalizador utilizador por si se presenta una segunda oportunidad de hacer otros vaciados.

•

Coloque la plantilla para los pernos sobre el molde interno con un extremo sobre los cabos de cable. Apriete el perno de 12 mm con una tuerca e inserte los pernos de 8 mm con tuercas por arriba. Los pernos deben estar sumergidos en la resina por una longitud aproximada de su mitad.

Seis pasos del procedimiento de vaciado ELEMENTOS DE VACIADO DEL ESTATOR

@

Este proceso ha concluido. El vaciado se calentará y fraguará en algunas horas. Para acelerar el proceso, si lo cree necesario, colóquelo en un sitio caliente. Cuando la resina haya endurecido saque el vaciado del molde. Tenga paciencia y no maltrate los moldes. Saque la plantilla de los pernos. Separe los dos moldes golpeando levemente algunos pernos que insertará en el molde central.

@

CONSTRUCCION DEL ROTOR El rotor de imanes también es un vaciado. Más adelante describimos un procedimiento para armarlo. Reúna las planchas metálicas, imanes, alambre de acero inoxidable, etc. Planchas metálicas. Cada rotor se construye sobre una plancha de acero de 6mm. No use aluminio ni acero inoxidable para estos discos, ya que deben ser material magnético. Estos discos tienen agujeros para montar el espaciador. En nuestro caso son cuatro agujeros, cada uno de 10 mm en un círculo a 102 mm (O 4 pulgadas) al centro de los agujeros. Si se usara un espaciador diferente, todos los moldes deben casar con él.

En el centro del disco hay un agujero de 65mm. Deben haber cuatro agujeros roscados para las barras de 10 mm a 220mm del DCP. Estas barras se embutirán a la resina para unir el vaciado al disco. Las planchas deben ser planas. Si no es posible cortarlas sin doblar las planchas, use una guillotina y corte un octágono con una longitud de 116mm entre lados opuestos

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Limpie hasta que brille y quite la grasa que haya sobre la plancha antes de colocarla en el molde para vaciarle la resina. Imanes. En cada rotor se colocan ocho imanes. Cada imán tiene un polo positivo (O norte) y un polo negativo (O sur).

Tenga cuidado al manipular los imanes. Le pueden dañar discos de computador, cintas musicales, tarjetas de crédito y de cajeros bancarios automáticos. Algunos son tan fuertes que al atraerse golpean pudiendo quebrarse. Por ello no se deben usar martillos para ajustar un imán en su sitio. Las caras de los imanes sobre los discos deben alternar sus polos N-S-N-S. Para verificar esa colocación haga que el manual que sigue repele al anterior. O márquelos a partir de un primer imán al cual se le puso arbitrariamente "N" y "S" en sus caras.

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COLOCACIÓN DE LOS IMANES. Los dos rotores deben atraerse mutuamente cuando los imanes han sido debidamente alineados. Esto se verifica por los agujeros del rotor. Gire uno de los rotores hasta que la atracción ocurra.

ALAMBRE DE ACERO INXIDABLE Cuando el rotor esté girando, los imanes tratarán de escapar de su sitio por causa de la fuerza centrífuga. Si no ha tallado la canal en su plancha de acero, la resina puede no resultar tan resistente para contener los imanes. El refuerzo consiste en un anillo de alambre de acero inoxidable alrededor de los imanes. El acero inoxidable es antimagnético y lo puede conseguir con cualquier pescador. La otra alternativa es tallar una canal en el disco de un par de milímetros y colocar los imanes dentro de ella. Esto nos garantiza fijación y precisión de colocación de los imanes y nos permite prescindir del anillo de alambre.

@ Antes de usar la resina, arme sus imanes sobre los discos y denle varias vueltas con el alambre. VACIADO DEL ROTOR Antes de comenzar, verifique que todo está listo: •

Los moldes están listos y están recubiertos de una capa de silicona.

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Los imanes y los discos están limpios (No grasa).

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Tiene 16 tiras de fibra para colocar entre los imanes.

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El alambre de acero inoxidable está en su sitio.

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La plantilla de ubicación de los imanes está lista. Las cantidades de resina que indicamos con suficientes para dos rototes.

@ · Coloque los cuatro pernos en los cuatro agujeros del molde exterior. Coloque ahora un disco de acero entre ellos. Coloque el molde inferior sobre el disco verificando que el bisel le permitirá extraer este molde al final. · Mezcle 200 gramos de resina con 3 cc de catalizador y pinte el disco de acero. Mezcle 100 gramos de talco al resto de la resina y vacíelo dentro del molde hasta que quede a nivel del disco de acero.. · Coloque la plantilla de los imanes en los pernos y coloque los imanes dentro de esa plantilla. Verifique por última vez su situación N, S, N, S. · Retire la plantilla para usarla en el otro rotor. Recuerde el posicionamiento de los imanes en ese rotor, que deberá ser S, N. S, N, etc., de manera que ambos rotores al ser fijados se atraigan mutuamente. Si no es así, su alternador no funcionará. ·

Coloque ahora el espaciador y apriételo con tuercas.

· Mezcle 500 gramos de resina con 7cc de catalizador. Añada 300 gramos de talco. Coloque pequeñas tiras de fibra entre los imanes y en sus extremos. Añada resina hasta que bañe la fibra y elimine las burbujas de aire. · Coloque el anillo de alambre de acero inoxidable alrededor de los imanes y no permita que caiga al pie de los imanes sino que repose sobre la fibra. No mueva los imanes. · Mezcle 500 gramos de resina con 7cc de catalizador. Añada 300 gramos de talco. Llene todos los espacios hasta que la resina alcance el tope del molde. · Déjelo reposar hasta que fragüe. Tenga paciencia al sacar el rotor de su molde. No dañe ni uno ni otro. Golpee el molde, no el rotor.

Cuatro etapas del procedimiento de vaciado del rotor.

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ARMADO DE LA UNIDAD. BALANCEO DEL ROTOR. Cada rotor debe estar balanceado o el GIP vibrará al girar. Todo el conjunto debe ser balanceado al final debido a que los rotores pueden no haber quedado exactamente centrados. Para balancear un rotor, fíjele la plantilla del DCP empleando cuatro pernos y proceda de la siguiente manera:

Si el rotor se mantiene a nivel, está balanceado. Si no, añádale pequeños pasos de manera de lograrlo. Estos pueden ser pequeños trozos de perno insertados en agujeros en la resina Como otra opción, puede sacar pequeños trozos de resina de entre los imanes para hacer esas áreas más livianas.. TOPE Y MUNICIONERA.

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El tope se fabrica con un trozo de tubo de hierro cuadrado de 50x25x4 de 380mm de largo. Márquele el centro exacto de una de las caras y del mismo mada márquele cuatro puntos para agujeros de 8mm. Siga las explicaciones que le dimos al fabricar la plantilla del estator. Puede usar esa plantilla para marcar y perforar los agujeros. El agujero central es de 25mm (O del diámetro del eje). Todos los agujeros deben ser muy precisos. Suelde el eje en el agujero de 25 mm del tope. Este eje debe quedar a 90 grados del plano del tope. El espaciador y la municionera (Preferentemente de cojinetes cónicos) se coloca en el eje. No olvide engrasarla.

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· Corte cuatro trozos de barra roscada de 10mm de 200mm de largo. Estos se usarán como pernos para fijar los rotores al espaciador. Las aspas de la turbina también si fijarán a estos pernos. •

Coloque seis tuercas en cada perno.

· •

Deslice los pernos a través de los agujeros del espaciador desde su frente. Coloque el rotor en los extremos de los pernos.

@ · Ponga una tuerca en el extremo de cada perno de modo que el extremo trasero del rotor se fije a la pestaña del separador. La tuerca exterior del perno debe ser protegida con algún elemento antioxidante (Pintura, sellador).

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Coloque el tope en una prensa con el eje hacia arriba. Coloque el espaciador sobre el eje. No martille sobre el rotor. Asegure el espaciador al eje con una tuerca y una cupilla. No apriete las tuercas en exceso. Coloque un guardapolvo sobre el extremo del espaciador.

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Gire el rotor. Sus caras deben estar a la misma altura, más o menos 5mm. Si no es así use pequeños espaciadores entre le espaciador y el disco para ajustar esta altura.

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Con un nivel, nivele el tope en la prensa.

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Tome el estator y colóquele una tuerca de 8 mm en cada perno de soporte. Lleve estas tuercas hasta el final.

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Coloque el estator sobre el rotor trasero y fije sus pernos de soporte en los agujeros del tope. Coloque m{as tuercas a los extremos de los pernos

@ • Baje el estator lentamente y manténgalo a nivel. Oirá un ruido cuando el imán más alto toque el rotor. •

Eleve el estator una distancia de 1 mm con las tuercas que colocó en los cuatro pernos.

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Colóquele arandelas a los pernos de 10 mm que sostienen los rotores.

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Use siempre el mismo número de tuercas y arandelas en cada perno. Puede que sean suficientes seis tuercas y dos arandelas.

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Si el rotor frontal está a una distancia menor de 1 mm del estator, añada arandelas para alejarlo. Si está muy distante, retire arandelas. Para determinar cuántas arandelas son precisas es necesario quitar arandelas hasta que rotor toca el estator. Entonces se añaden las arandelas para lograr la distancia deseada de 1mm.

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Cuando obtenga esa distancia, añada las tuercas que sean necesarias y apriételas debidamente. No exceda la presión.

PARTES ELECTRICAS. La sección 7 explica cómo conectar el rectificador al estator. Recomendamos usar dos rectificadores de una fase. Estos vienen en dos bloques de 30 x 30 mm.

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Los terminales positivos se conectan al terminal positivo de la batería (Generalmente están en ángulo recto respecto de los demás terminales). Los terminales negativos se conectan al términal negativo de la batería. El resto de los terminales son de AC para ser conectados al estator. Probablemente sólo será necesario usar tres de esos terminales de acuerdo con la velocidad de giro que disponemos, (Ver sección 7). Los conectores son útiles para hacer conexiones a las pestañas de los rectificadores, aunque pueden hacerse soldaduras. No sobrecaliente esas pestañas al soldar. Atornille los rectificadores al disipador de calor, que puede ser parecido al que mostramos, aunque cualquier pedazo o pedazos de aluminio de 250 gramos nos servirá. Las conexiones deben quedar protegidas del agua y los elementos.

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Dos rectificadores

CONEXIÓN Y PRUEBA Verifique que el GIP no tiene fallas. Es mejor corregir cualquier error ahora y no después que lo hayamos montado en su torre. Pruebas mecánicas. Monte el tope verticalmente en una prensa. Los rotores pueden girar libremente. El eje está horizontal. Los cables no se tocan creando cortocircuitos. Denle un impulso a los rotores y escuche por ruidos. No debiera haber ninguno. Debiera rotar y detenerse gradualmente. Si se detuviera muy rápidamente podría deberse a una falla eléctrica o a que las municioneras han quedado excesivamente apretadas. Tome el estator con ambas manos y empuje un lado hacia delante y el otro hacia atrás mientras gira. No debe tocar el rotor. Si lo toca deberá desarmar la unidad y rearmarla para eliminar esta condición proveyendo más espacio entre el estator y uno o ambos rotores. Ponga uno de los pernos del rotor en la posición de las 3 de la tarde del reloj. Cuelgue un pequeño objeto que pese aproximadamente 100 gramos (Una o dos tuercas) de ese perno. El rotor debe bajar. Si no lo hace es posible que las municioneras estén o muy apretadas o excesivamente engrasadas.

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Los rotores ya fueron balanceados en la sección 6. Las aspas de la turbinas también. Cuando se haya armado toda la unidad debe hacerse una verificación final de balanceo de acuerdo al siguiente procedimiento: Repita el procedimiento de la pesa en todos los pernos de la unidad. Use varios pesos buscando el menor que impulsará el rotor. Este peso debe impulsar el rotor en todas las posiciones o no está balanceada. Fije pequeñas pesas donde sea necesario para lograr el balanceo perfecto. PRUEBAS ELECTRICAS Prueba de la conexión de las bobinas. Si para estas pruebas se pudiera disponer de un multímetro estaríamos en una situación ideal. Es sin embargo posible efectuar algunas pruebas básicas con un bombillo de linterna de 3 voltios. •

Conecte los cables 1B al 4A, el 2B al 5A y el 3B al 6A (Conexiones en serie de pares de bobinas que están en fase).

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Fije el multímetro (Si tiene uno) a "10VAC"

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Conéctelo, o en su defecto el bombillo, a los cables 1A y 4B.

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Rote el GIP lentamente a mano, aproximadamente a una vuelta por segundo.

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El medidor debe indicar cercado a dos voltios o el bombillo debe parpadear.

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Repita esta prueba con los pares de cables 2A y 5B y 3A y 6B. En todos los casos el resultado debe ser el mismo.

Si no hay lectura, o ésta es muy baja verifique que la conexión de la serie es correcta (1B-4A, 2B-5A, 3B-6A). Si la falla continúa es posible que una bobina haya sido colocada al revés o invertida. Esto puede ser verificado así:

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Conecte los terminales 4B-2A y 5B-3A como indica el diagrama verifique 1A y 6B. NO DEBIERA HABER SINO UN MINIMO VOLTAJE. Si hubiera voltaje o el bombillo encendiera, invierta las conexiones (A por B) y observe si el voltaje cae. Al localizar la bobina que falla haga ese cambio y repita toda su prueba hasta ahora. Hay la posibilidad de que en esta prueba se detecte un leve voltaje. Si es mayor a 1 voltio, de deberá tener mayor cuidado al fabricar un futuro estator colocando las bobinas a distancia exacta cada una de ellas en el mismo. PRUEBA DE SALIDA DE DC Al concluir las pruebas y resultar todas ellas satisfactorias, conecte el rectificador como se indica:

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Conecte los terminales 1A, 2A y 3A juntos. Conecte los terminales 4B, 5B y 6B a cualquiera de los terminales de los rectificadores identificados con la letra "S". Esta es la configuración "estrella". Conecte un bombillo y si es posible un multímetro a los terminales de salida. Gire el rotor a mano a una revolución por segundo. El multímetro debe indicar v voltios DC (O 3 voltios al bombillo). El bombillo no debe parpadear. Si ello ocurre, existe una conexión errónea o un rectificador dañado. Revise las conexiones o pruebe con otro rectificador. Otro método de verificación es crear un cortocircuito conectando los cuatro cables del rectificador. Trate de girar el GIP. Debe ser duro pero suave al girar. Si tiembla hay una falla. USO DE UN RELE PARA CAMBIAR DE ESTRELLA A DELTA.

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Si no es necesario efectuar cambios entre alta y baja velocidad el GIP funcionará, aunque se inducirán pequeñas ineficiencias. Para resolverlas hay dos opciones: •

Si sólo se esperan vientos suaves basta con emplear la conexión estrella antes descrita.

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Si se esperan corrientes de alta velocidad use alambre 17AWG (1.2mm) y haga sus bobinas de 200 vueltas. Ahora se puede conectar un grupo de ellas en la configuración estrella y otro en la configuración delta. Como ahora se necesitan seis terminales de AC en los rectificadores ahora necesitamos tres de ellos.

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CONEXIÓN ESTRELLA/DELTA

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El cable a la batería puede ser de trifásico de AC ó DC. Si el rectificador se monta en la torre deberá ser DC, que es la corriente que llevará a la batería. Pero si el rectificador está en la casa deberá ser AC. Las diferencias de eficiencia de cada cable son menores. Pero a 12 voltios el cable debe ser grande aún a solo 15 amperios. Para distancias de 20 metros debe usarse 10AWG. De lo contrario el cable se calentará disipando la energía. SEGURIDAD No hay peligro de descargas desde una batería de 12V. Pero si el generador está desconectado de la batería y girando rápidamente podemos estar hablando de hasta 50 voltios, que a 12 amperios son 600 vatios. Esto si proporciona un buen golpe. No haga funcionar el generador a alta velocidad si no le tiene una batería conectada. Nunca está demás colocar fusibles desde el generador hasta la batería. CARGA DE LAS BATERIAS Las baterías de ácido y plomo deben mantenerse cargadas. En el caso de un sistema de viento habrá que esperar a que éste venga para cargar las baterías. Tenga el cuidado de no descargar sus baterías totalmente. Cargar las baterías muy rápidamente también las daña. Es preferible cargarlas lentamente por un periodo prolongado. Vigile el estado de carga de sus baterías. Si su voltaje a m{as de 11.5 voltios están muy descargadas. Por el contrario, si la carga supera 14 voltios están cargadas en

@ exceso. Descárguelas. Si no tiene un instrumento de medición de voltaje, use las siguientes reglas: •

Las luces opacas nos dicen que las baterías están descargadas. Use poca electricidad.

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Las luces muy brillantes indican que las baterías tienen exceso de carga. Use mucha electricidad.

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Para consumir baterías haga que sus vecinos les traigan sus baterías a cargar.

Para obviar el problema de exceso de carga en las baterías existen unos reguladores de voltaje como los de los vehículos que se insertan en el circuito. Para la obtención de corriente AC de 120 voltios en cantidades limitadas de las baterías (Que sólo almacenan corriente DC), es necesario obtener un pequeño convertidor que se conecta directamente a ella. Estos convertidores se consiguen con salidas de voltaje de varios rangos. A seguidas describimos tres tamaños. Modelo

Continuo

Pico

Conector

PC140

140 Watts 200 Watts Encendedor de carro

1

$45

PC300

300 Watts 500 Watts Encendedor de carro

2

$80

PC500

500 Watts 800 Watts

2

$120

Ganchos

# salidas Costo Aprox.

BIBLIOGRAFIA Tomado y traducido de (http:/www.scoraigwind.co.uk) de Dr. Hugh Pigott. Guide To Wind Energy? (Manual de Energía Eólica) J.M. ESCUDERO LOPEZ. Energy of Powerful Wind (?Energía Eolica). Antonio Colmenar, Manuel Alonso Castro Gil. Fundamentos básicos de la electrónica de potencia, Salvador Seguí Chilet. Energía eólica práctica, Paul Gipe, Tupac Canosa, Conrado Moreno.

step 1What you need? What you need: - Old scanner - Rectifier diodes (I used 8 1N4007) - 1000uF Capacity - LM7805 (voltage regulator for 5 volts) - PVC pipe (for blades) - Plastic square (for tail) - Aluminum pieces (i used alumynum, but you can use what you want

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step 2Recycle old scanner Those scanners should have a mini fluorescent tube that can be still used in your projects, some electronic parts and the most important thing, a good stepper motor. In my case i got a 4-phase stepper motor :)

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4-phase motor (back side) Tigrezno i

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step 3Building the rectifier circuit Since stepper motors generate alternate voltage you need to rectify it. Each phase must be rectified with 2 diodes, this is, 8 diodes. The output of the rectifiers will be stabilized with a 1000uF capacity and a 5v voltage regulator (LM7805 in my case). Attach some connectors to allow charging different gadgets. I added a female USB connector since my phone and mp3 use USB to charge. Note 1: this motor can generate easily more than 5V, but i only need 5V by the way. Note 2: there is an issue with the USB female connector. You need to follow the USB specifications in order to make it work. USB2 charging needs two 15KOhm resistances on the data buses to work properly. Check comments on this instructable for more info: USB charger Note 3: I used this free software for circuit simulation: QUCS It lacks of some components right now, but it's great after all. UPDATE Still can't get usb charging on my phone. My mp3 charge ok, i think it's USB1.

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step 3Building the rectifier circuit Since stepper motors generate alternate voltage you need to rectify it. Each phase must be rectified with 2 diodes, this is, 8 diodes. The output of the rectifiers will be stabilized with a 1000uF capacity and a 5v voltage regulator (LM7805 in my case). Attach some connectors to allow charging different gadgets. I added a female USB connector since my phone and mp3 use USB to charge. Note 1: this motor can generate easily more than 5V, but i only need 5V by the way.

@ Note 2: there is an issue with the USB female connector. You need to follow the USB specifications in order to make it work. USB2 charging needs two 15KOhm resistances on the data buses to work properly. Check comments on this instructable for more info: USB charger Note 3: I used this free software for circuit simulation: QUCS It lacks of some components right now, but it's great after all. UPDATE Still can't get usb charging on my phone. My mp3 charge ok, i think it's USB1.

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gstep 4Build the blades I made the blades using the Chispito instructable. Check it now!

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GENERADORES EOLICOS (primera parte) Ir a segunda parte - tercera parte

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Bolivia como país desde el punto de vista económico se encuentra en una posición muy baja, con respecto al desarrollo del continente en su totalidad. Al ser esta posición desfavorable, las consecuencias internas son grandes y variadas, e inciden directamente en la población y sus medios de subsistencia. Uno de estos medios es irreparablemente la energía eléctrica; en Bolivia el tendido eléctrico es reducido y no abastece la necesidad humana, por varias razones entre las cuales la más importante quizás sea la densidad del factor humano (6,48 hab./km ²), la lejanía entre urbes y la mala distribución del mismo.

JUSTIFICACION La tesina esta dirigida hacia la búsqueda de mejores recursos alternativos y económicos que abastezcan las necesidades imperantes en el olvidado altiplano boliviano como ser la dotación de energía eléctrica. La energía de tipo eólica ha dado muy buenos resultados en países desarrollados; este no es el caso de Bolivia debido a que el aprovechamiento de ese recurso tan disponible e inagotable como es el viento no ha sido difundido de una manera significativa; pero, la construcción de un aeromotor casero es sencilla y barata con su consecuente aprovechamiento económico. Por lo tanto mediante este trabajo se busca el proponer una posibilidad de obtener electricidad casera, vale decir a mediana escala, para poblaciones rurales alejadas del cableado eléctrico e incluso para zonas urbanas que deseen un medio limpio y relativamente sencillo de abastecimiento.

HIPOTESIS "Es posible, aprovechar la energía eólica, en el altiplano, como un medio alternativo de abastecimiento interno de energía eléctrica a mediana escala dentro las fronteras de la población rural."

GENERALIDADES AEROGENERADORES: ENERGIA ACCESIBLE

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Los aerogeneradores, tienen diversas aplicaciones específicas, ya sea eléctricas o de bombeo de agua, mediante el aprovechamiento y transformación de energía eólica en energía mecánica. Se entiende por energía eólica a los vientos que existen en el planeta producto de fenómenos que se estudiaran más adelante. Esta energía, es inagotable, no contamina; y aunque la instalación de uno de estos aparatos es relativamente costosa y morosa, a la larga se sentirán los resultados positivos, especialmente en el campo económico. Un punto que vale hacer notar, es la autonomía frente a la fuente más cercana accesible, que en este caso es la Empresa Nacional de Energía (ENDE). Esta última no siempre se presenta en los pueblos alejados, por el costo que supone instalar una red hacia aquellos.

HISTORIA DE LOS AEROGENERADORES. Es importante destacar e interesante además, algunas fechas dentro de la tecnología eólica y de la utilización de aeromotores. En el s. V a.C. se encuentran los primeros aeromotores en Asia: son máquinas de eje vertical iguales a las denominadas panemonas de algunas islas griegas. Más o menos por la misma época, en Egipto se utilizaban molinos de eje vertical para moler grano y bombear agua, también en la zona de Sijistán entre Irán y Afganistán. Todos estos molinos tenían el mismo principio: transformar la energía eólica en energía para el bombeo de agua y la molturación del grano entre otras. En el siglo VII d.C. se da origen a los primeros modelos rústicos de los clásicos molinos holandeses que hoy en día son mecánicamente sofisticados. O los aeromotores para el bombeo de agua que progresa con la invención de las multipalas en 1870 por los americanos. Fue en el año 1802 cuando Lord Kelvin trató de asociar un generador eléctrico a un aeromotor para la producción de energía eléctrica. Hacia el año 1920 la energía eólica obtiene cierto éxito, pues habían trescientos constructores de estos aparatos. El estudio en los campos de la aerodinámica permitió alcanzar enormes progresos en los aeromotores, esto hasta el año 1961; desgraciadamente en ese año el precio del petróleo bajó, poniendo al kilowatt "eólico" a precios inaccesibles. Todas las máquinas fueron desmontadas y vendidas al precio de chatarra. Desde el año 1973 ocurre el proceso inverso, impulsando programas de estudio y realización de aerogeneradores. La demanda en países industrializados es mínima. Pero no obstante la demanda en países tercermundistas aumentó de nivel, esto por el obvio bajo costo de producción e instalación de estos aparatos en comparación a las ganancias retribuidas.

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En Bolivia, existen aeromotores de bombeo particulares, pero hasta ahora, no se hizo ninguna prospección, para la instalación de los aerogeneradores eléctricos o estos trabajos nos son desconocidos.

DISTINTAS CLASES DE AEROMOTOR. Se definen en general, los aeromotores según la posición de su eje de rotación, con relación a la dirección del viento. Así se dividen en: 1) Aeromotores de eje horizontal. * Con el eje paralelo a la dirección del viento. * Con el eje perpendicular a la dirección del viento. 2) Aeromotores de eje vertical. 3) Aeromotores que utilizan el desplazamiento de un móvil 1) Aeromotores de eje horizontal. Eje paralelo a la dirección del viento. Son las máquinas más difundidas, y con rendimiento superior a las demás. Incluyen aquellas de 1,2,3 o 4 palas, además de las típicas multipalas para el bombeo de agua. Debemos distinguir aquellas de "cara al viento" y aquellas que tiene sus palas situadas de "espalda al viento". Los aerogeneradores, generalmente van provistos de rotores bipala o tripala (cara al viento), para potencias inferiores a 1 kW (P<1 kW). Y de espaldas al viento para potencias superiores a 1 kW (P>1 kW). Eje horizontal perpendicular a la dirección del viento. Los aerogeneradores más significativos de eje perpendicular a la dirección del viento, son el de perfil oscilante y el sistema de captación con palas batientes. Estos sistemas se han estudiado ampliamente, también se construyeron prototipos; pero presentan más inconvenientes que ventajas; en especial necesitan sistemas de orientación igual a los de eje horizontal paralelo al viento. La recuperación de energía es en generalmente complicada y no presenta un buen rendimiento. 2) Aeromotores de eje vertical. Son presumiblemente, las primeras máquinas que se utilizaron para la captación de energía eólica,ya que son más sencillas que las de eje horizontal; no necesitan ningún sistema de orientación. Lo que constituye una ventaja constructiva. En funcionamiento las palas, los rodamientos y los ejes, no están sometidos a esfuerzos importantes por cambios de orientación. Son de fácil construcción. El rendimiento es mediocre (el rotor Savonius un 20% del límite de Betz). No se experimentó un gran desarrollo en estos aparatos. Existen 3 grandes familias de aeromotores de eje vertical.

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a) Aeromotores Savonius. Esencialmente utilizan el arrastre diferencial creado por las palas que pueden ser de diversas formas. El par de arrastre es elevado, pero la velocidad máxima es claramente inferior a la de los rotores de eje horizontal. b) Aeromotores Darrieus.(patentes/1931) Emplea la sustentación de las palas y están caracterizados por débil par de arranque y velocidad de rotación elevada que permite la recuperación de una gran potencia. Para mejorar el par de arranque se pueden acoplar otro tipo de rotores haciéndolo mixto (Savonius-Darrieus). Este tipo de máquinas son susceptibles de competir con los aeromotores rápidos, bipalas y tripalas de eje horizontal; son objeto de estudio y desarrollo.

RAZON DE LA ELECCION DEL AEROMOTOR DE EJE HORIZONTAL BIPALA. Los aeromotores de eje horizontal paralelo a la dirección del viento, son los más extendidos, por tener el mejor rendimiento en relación a la energía máxima recuperable, conocida como límite de Betz. En esta tesina, nos limitaremos de este tipo de aeromotores para la generación de electricidad.

CONFIGURACION DE UNA ESTACION EOLICA. Cualquier estación eólica destinada a la producción de energía eléctrica tiene según el siguiente organigrama esta configuración: Organigrama de una estación de suministro de energía por aerogenerador.

CONSTITUCION DE UN AEROMOTOR. Un aeromotor está constituido por las siguientes partes: 1. Un aeromotor de dos palas (o tres, no es nuestro caso), provisto de un sistema de regulación, que confiera al rotor una velocidad de rotación estable a partir de cierta velocidad del viento, y un sistema de seguridad destinado a frenar la máquina en caso de tempestad, si el sistema de regulación es inoperante a altas velocidades. 2. Un generador eléctrico que puede estar: - directamente acoplado al aeromotor. En el caso más sencillo las palas van directamente montadas en el eje del generador.

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- acoplado a un multiplicador, colocado entre el aeromotor y el generador. Se verá que la velocidad de rotación depende del diámetro del rotor y disminuye cuando el diámetro aumenta. Entonces para tener un buen rendimiento, es necesario aumentar las revoluciones del aeromotor antes de acoplarlo al generador. 3. Mecanismo de giro, que permita a la máquina estar siempre orientada en la dirección del viento, cualquiera que sea esta. La energía producida en la parte móvil, se transmite por medio de un dispositivo colector asociado al mecanismo de rotación. 4. Cárter o armazón, que envuelva y proteja a todas las piezas del conjunto del los factores climáticos. 5. Una cola, en el caso de que la máquina funcione de cara al viento, para obtener una orientación según los movimientos de la masa de aire. En la siguiente figura se representa al aerogenerador de cara al viento con las partes descritas: Aerogenerador con aeromotor "cara al viento"

TORRE DE SOPORTE DEL AEROGENERADOR. Es importante su construcción por varias razones, la cual es mecánicamente sencilla. 1. Su altura. El aerogenerador debe estar situado por encima de las perturbaciones causadas por el terreno. La instalación de la torre en el altiplano boliviano no será necesariamente muy alta, debido a la peculiaridad de la configuración geográfica en esta zona. 2. Su frecuencia. Cualquier máquina giratoria es siempre asiento de vibraciones; es por tanto, esencial que la frecuencia propia de la torre sea muy diferente a la frecuencia de las vibraciones (fundamentales y armónicas),engendradas por el aerogenerador. 3. Mantenimiento. El acceso a la torre debe ser fácil para su buen mantenimiento. En nuestro caso la torre abatible es la que mejores bondades presenta. 4. Robustez. La torre deberá resistir las sobrecargas producidas, como ser: esfuerzos ocasionados por funcionamiento anormal, ráfagas de viento, y turbulencias. 5. Forma. Preferiblemente no angular, para evitar esfuerzos innecesarios en la misma torre mejorando así el flujo de corrientes de aire.

DISPOSITIVO PARA EL ALMACENAMIENTO DE LA ENERGIA PRODUCIDA. La estación eólica deberá disponer de un medio para el almacenamiento de la energía producida,esto con el fin de abastecimiento en períodos de calma atmosférica. En general el medio más accesible para este propósito son los acumuladores de plomo.

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Vale hacer notar que una parte importante de la inversión esta dirigida a este campo. Aproximadamente de un 20% a 50% del total del costo.

FUENTE ENERGETICA DE APOYO Según la capacidad del aerogenerador, su utilización y los regímenes de viento, puede ser necesario el uso de fuentes de apoyo. 1. Para garantizar el funcionamiento continuo de la instalación en caso de fallo en el aerogenerador. 2. Para disminuir el uso de almacenadores. A este objetivo, se perfilan dos grandes representantes: 1. Motores de explosión (combustión interna), a diesel o gasolina u otro derivado del petróleo. 2. Batería de acumuladores cargada por células fotovoltaicas.

DISPOSITIVO PARA VIGILAR EL ESTADO DE LAS BATERIAS DE ACUMULADORES A pesar de ser los acumuladores de plomo el medio más barato y fácil de instalar, necesitan una vigilancia muy severa. Los acumuladores de plomo, son extremadamente sensibles a regímenes de descarga y sobrecarga prolongados. Por lo tanto es indispensable instalar un sistema manual o automático de vigilancia. Este dispositivo deberá asegurar prioritariamente: 1. El corte de la corriente de carga de la batería cuando está completamente cargada. 2. La conmutación del circuito de utilización hacia la fuente de apoyo, si existe, cuando la batería esté descargada. 3. La protección de los distintos elementos de la instalación mediante fusibles. 4. Los medios para medir el buen funcionamiento de la estación (valor de la corriente de carga, de la tensión dada por aerogenerador, etc.).

METEOROLOGIA EL VIENTO. La finalidad de este subtítulo es tratar de manera superficial, aquel fenómeno tan perceptible pero que pasa tan desapercibido ante nosotros, el viento. Se abordará solamente algunas características del viento que serán útiles para la construcción de los aeromotores; además se hará una referencia a las características del viento altiplánico y se tomará como

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ejemplo las cercanías de la ciudad de Oruro, por tener este lugar características semejantes a la región en su totalidad.

ORIGEN DEL VIENTO La atmósfera constituida esencialmente por oxígeno, nitrógeno y vapor de agua, se caracteriza por su presión, que varía con la altura. La radiación solar se absorbe de manera muy distinta en los polos que en el ecuador, a causa de la redondez de la tierra. Es pues la energía absorbida en el ecuador mucho mayor a la de la absorbida en los polos. Estas variaciones de temperatura, provocan cambios en la densidad de las masas de aire, por lo que se desplazan en diferentes latitudes. Estas traslaciones se realizan desde las zonas en que la densidad del aire (presión atmosférica) es alta en dirección a las de baja presión atmosférica. Se establece así, cierto equilibrio por transferencia de energía hacia las zonas de temperaturas extremas, que sin esto serían inhabitables. Existen otros desplazamientos que se ejercen perpendicularmente a la dirección del movimiento de las masas de aire, hacia la derecha en el hemisferio norte, y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Sin embargo, estas direcciones, están frecuentemente perturbadas por: * las tormentas que desvían la dirección dominante, como se hace patente en registros. * los obstáculos naturales,bosques, cañadas, depresiones, etc.. Estos obstáculos modifican la circulación de las masas de aire en dirección y velocidad. * las depresiones ciclónicas que pueden desplazarse en cualquier dirección, pero de hecho, tienen ciertas direcciones establecidas, superponiéndose,al sistema general de presión atmosférica. El viento se caracteriza entonces, por dos grandes variables respecto al tiempo: la velocidad y la dirección. La velocidad incide más directamente que la dirección en el rendimiento de la estación.

VELOCIDAD DEL VIENTOVARIACIONES DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN EL TIEMPO Fenómenos instantáneos: Ráfagas Son difíciles de caracterizar; para tener una idea aproximada de estas variaciones, se necesitan registros meteorológicos de vientos periódicos, de por lo menos 20 años hacia atrás. No obstante, nosotros contamos con un registro de estos fenómenos instantáneos de hace 10 años,estos datos fueron recogidos por SENAMHI (Servicio Nacional de Meteorología) con sub- base en Vinto (Oruro). Estos datos se encuentran en el Anexo 6.2.

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Por lo tanto, cuando se quiere utilizar la energía eólica, es importante tener en cuenta las ráfagas. Así, las variaciones bruscas de la velocidad del viento originan variaciones muy considerables de la energía aplicada al aeromotor. Un viento presentado en ráfagas, impondrá condiciones que se deberán tener en cuenta durante la utilización del aeromotor y en el cálculo de su soporte; casi todos los sistemas de regulación tienen generalmente una inercia muy superior a la duración de una ráfaga. En el lugar de emplazamiento se presentaron ráfagas de hasta 22 m/s. Ver Anexo 6.2. Fenómenos diarios. Se deben a los fenómenos térmicos producidos por la radiación solar. Las variaciones de temperatura con la altitud crean corrientes ascendentes. La velocidad media del viento es más débil por la noche, con pocas variaciones. Aumenta a partir de la salida del sol y alcanza su máximo entre las 12 pm. y las 16 pm. horas de T.U. En las afueras de la ciudad se puede hacer tangible esta afirmación, pues a partir de las 12:00 la velocidad del viento aumenta de manera considerable hasta más o menos con variaciones leves hasta las 23:00 horas estos datos se encuentran en el anexo 6.2. "El Viento Foehn". Si el viento recorre un sector montañoso se ve obligado a elevarse, lo que comporta la condensación y la lluvia. El calor perdido por el vapor de agua pasa al aire. En la otra vertiente de la montaña será seco y cálido. Este caso es particularmente aplicable a la planicie precedida por los Andes de la región altiplánica de Oruro. El viento "Foehn". Fenómenos estacionales. Fenómenos mensuales. Las variaciones mensuales dependen esencialmente del lugar geográfico y solo las estadísticas meteorológicas pueden predecir estas variaciones. Según el SENAMHI, y como se ve en el Anexo 6.2.. Los meses más ventosos generalmente, son: septiembre, octubre, noviembre, diciembre y enero; con velocidades de 6 a 8 m/s. estos son promedios mensuales, por lo que las velocidades representadas tiene notable diferencia con las velocidades reales diarias. Fenómenos anuales. Las variaciones anuales son periódicas con buena precisión en los datos, de modo que de un año a otro, es posible hacer una buena evaluación de la energía eólica recuperable en un lugar determinado. Las masas de aire que se mueven en Oruro tienden a disminuir de velocidad con el transcurso de los años. Tomaremos como ejemplo el registro de Noviembre de 1990 la velocidad registrada fue de 6.82 m/s y de Noviembre de 1995 que fue de 6.51 m/s. Variaciones de velocidad del viento con la altitud. Dependen esencialmente del relieve del terreno por el cual se mueven las masas de aire. Estas variaciones se pueden representar por la ley:

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donde V1 y V2 representan las velocidades horizontales del viento a las alturas h1 (altura de la torre) y h2 (altura del radio de las palas del aeromotor). El exponente caracteriza al terreno. En la siguiente tabla se encuentran los valores de para diferentes tipos de terreno agrupados en cuatro familias. Remplazando: h1 = 12 m. h2 = 2,5 m. 1 = 0,08 (mínima) 2 = 0,12 (máxima) Resultado: V2/V1 = 1,13 (mínima) V2/V1 = 1,21 (máxima) Naturaleza del terreno

Irregularidades del suelo, h0 en milímetros.

Exponente 

1. Llano: altiplano 2. Poco accidentado: pastos, cultivos 3. Accidentado: bosques 4. Muy accidentado: ciudad

0 a 20 20 a 200 1000 a 1500 1000 a 4000

0,08 a 0,12 0,13 a 0,15 0,20 a 0,23 0,25 a 0,40

Con = 0,096 lg h0 + 0,016(lg h0)? + 0,24 Esto muestra que los lugares más interesantes para la recuperación de energía eólica son los poco o no accidentados, para los cuales el exponente es bajo. En efecto se beneficia de velocidades elevadas cerca del suelo y la variación de la velocidad con la altura es mínima. Esto tiene como consecuencia la disminución de los esfuerzos cíclicos sobre las palas del aeromotor cuando esta girando. Esta consideración más importante cuanto mayor sea el diámetro del rotor. En general el altiplano de Bolivia, en la parte Este es casi totalmente llano, con algunas elevaciones pequeñas entre montaña y montaña. Especialmente en la zona de Oruro se presenta un embudo demarcado por las serranías Sancaré y las faldas de la Cordillera Real. Este embudo viene desde el departamento de La Paz. Por tanto el exponente es bajo; beneficiable para al recuperación de energía eólica. En esta zona semidesértica existen pequeñas elevaciones geográficas (cerros, montes) que pueden ser aprovechados en favor de la energía recuperable. Al colocar el aeromotor en una pequeña cuesta existe un aumento de velocidad de hasta el 20% del original.

VARIACIONES DE ORIENTACION DEL VIENTO EN EL TIEMPO. Variaciones instantáneas de dirección: turbulencias.

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Son características propias de lugares con terreno accidentado que perturban las masas de aire. Estas variaciones instantáneas imponen esfuerzos muy severos a todos los aeromotores de eje horizontal. Este como se ha visto anteriormente no es nuestro caso, aunque existen ciclones y anticiclones, que son dignos de tomar en cuenta al momento de probar el aeromotor. Los ciclones se producen cuando existe una corriente tropical al este de una corriente polar, por efecto de la rotación de la tierra, tenderán a separarse quedando entre ellas una zona de vació que derivará en un sistema de bajas presiones, si las corrientes son muy potentes se forma un ciclón, de forma que el aire caliente se dirija al centro en sentido contrario a las manecillas del reloj. El anticiclón procede de una corriente tropical al oeste de una polar en el que las presiones disminuyen del centro para afuera y las corrientes que salen lo hacen en sentido igual al de las manecillas del reloj. Variaciones estacionales. A cada estación le corresponde una dirección general del viento. Siendo esta muy particular al lugar en que se estudie tomando en cuenta la latitud y longitud en que se encuentre. En la alcarria, se presentan las siguientes características estacionales: * Verano: Los vientos tienen una dirección predominante de Este; Noreste; Norte. * Otoño: Los vientos tienen una dirección predominante de Este; Norte. * Invierno: Los viento tienen una dirección predominante de Norte; Noroeste. ? Primavera: Los vientos tiene una dirección predominante de Norte. Los datos se detallan en el Anexo 6.2.

IMPORTANCIA DE ESTOS FENOMENOS PARA LA INSTALACION EOLICA. El buen funcionamiento de la máquina requiere de un estudio profundo del lugar en función de los fenómenos antes explicados. En el caso de utilización de aeromotores de pequeña y mediana potencia, la instalación esta adherida a los elementos desfavorables siendo estos en la mayoría de los casos insuperables. Ahí es donde el altiplano encuentra su funcionalidad dentro el proyecto, por sus características favorables.

MEDICION DE LAS VELOCIDADES DEL VIENTO

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Antes de comenzar la explotación de una estación de energía eólica, en un lugar dado, es necesario disponer de un mínimo de datos sobre las características del viento en dicho lugar. Este estudio debe ser llevado con datos anteriores a tres años en un determinado lugar.

LUGARES DE EMPLAZAMIENTO DE LOS AEROMOTORES Para todo tipo de aeromotor la elección del emplazamiento es un elemento determinante, los parámetros varían según la potencia del aeromotor. 1. Para las grandes máquinas (P>100 kW), el número de emplazamientos es casi limitado, puesto que el criterio esencial de elección es: el coste de la unidad de energía kilowatt hora (kW.h) producida debe ser competitiva con otras fuentes de energía. Es por lo tanto necesaria una gran cantidad de energía potencial y también un previo estudio profundo del viento en diferentes partes del lugar de emplazamiento. 2. Para pequeñas potencia (P<10 kW); el número de emplazamientos es también limitado, puesto que el criterio esencial es en este caso es la proximidad al usuario. No es indispensable una gran cantidad de energía potencial. Trataremos desde ahora, criterios para la elección de emplazamientos para pequeños aerogeneradores. Es decir no teniendo en cuenta el precio del terreno.

DETERMINACION DEL EMPLAZAMIENTO Potencial eólico La evaluación de la energía recuperable en un lugar debe conocerse o estimarse antes de cualquier otro trabajo. El usuario debe estar seguro de si el viento puede abastecer sus necesidades energéticas, y que la inversión no será desproporcionada al rendimiento del aeromotor. Es necesario un pequeño estudio económico cuando en el posible emplazamiento se dispone de otra fuente de energía; como una línea de distribución, etc. Aunque este sería un estudio con una aplicabilidad de grandes envergaduras. Entendiendo que este trabajo tiene como finalidad presentar una alternativa razonable de tipo energética a la zonas rurales, y sabiendo que la extensión altiplánica es enorme entre puntos poblados. Sería poco razonable dar datos irreales sobre los costes de instalación de un tendido eléctrico desde las urbes a los ya mencionados poblados. El aerogenerador proyectado es de tipo general es decir este puede ser instalado en cualquier punto favorable, entre las cordillera real y occidental. Los siguientes gráficos muestran las prestaciones del potencial eólico en un lugar no designado. Las abscisas pueden graduarse en %.

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Las ordenadas pueden graduarse en kw/m ². Curvas de duración de velocidades. Consideraciones sobre el lugar de instalación cuando no se dispone de estadísticas apropiadas. Medios para medir la velocidades del viento: existen algunos aparatos para esta medición, pero el más utilizado es el anemómetro de cazoletas cuya rotación es más rápida cuanto mayor sea la velocidad del viento, hallándose en un registrador eléctrico que genera datos lineales (eoleograma). Las lecturas de velocidad deberán hacerse a una hora fija (se harán todas las medidas a una misma hora y lugar). Obstáculos de los alrededores. Perturbaciones del viento con el terreno. (Cada vector representa la dirección y el valor de la velocidad a la altura considerada). I---Colinas de pendientes suaves y cima redondeada: lugar muy favorable, el incremento de velocidad puede llegar a un 20%. II--Colinas de pendientes fuertes y cima acantilada: lugar provocante de la destrucción del aeromotor en un tiempo breve. III-Peñón, árbol, edificio, casa, etc. Producen mucha turbulencia. En el suelo las perturbaciones aumentan con el viento. Cuando se conozca la viabilidad de la energía eólica, será necesaria una selección del emplazamiento en función de las distancias a los posible obstáculos y sobre todo en dirección de los vientos predominantes. Siempre que sea posible, se emplazará el aeromotor en lugares no perturbados por los vientos dominantes y en caso contrario a una distancia que depende de la forma del obstáculo y su tamaño. Torre (cuadrada o cilíndrica) :10 veces el diámetro. Muro :10 veces la altura. Arboles :6 veces la altura. Aeromotor cercano :

6 veces el diámetro.(min) 12 veces el diámetro(máximo)

En el caso particular del relieve se debe hacer el emplazamiento en lugares poco accidentados. El objetivo de este estudio es evitar las tensiones variables con el tiempo en velocidad que son dañinas para la máquina a corto o mediano plazo. Dada la geografía plana del altiplano boliviano y siendo los vientos predominantes constantes, se podría afirmar que este lugar es muy apto para la recuperación eólica en cualquier punto de su extensión; esto desde el punto de vista teórico.

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DETERMINACION EN RELACION A ELEMENTOS FAVORABLES 1. La mínima vegetación posible. 2. Colinas de poca pendiente (ver figura), o estrechamientos de valles. 3. Naturaleza del terreno para los cimientos de la torre. Sería perfecto si el terreno fuera rocoso. Se estudiará en particular la torre abatible. 4. Medios de acceso fáciles para el mantenimiento y construcción. 5. Proximidad del usuario o del almacenamiento; cuanto más cortas sean las transmisiones eléctricas, menos perdidas habrá, por ejemplo la caída de la tensión ?U se puede determinar por: Longitud del cable entre el aerogenerador y el consumo en metros. s Sección del cable en m ². f Resistividad del material utilizado. Cobre: 1,8Å Cobre: 1,8*10-8W m. Aluminio: 2,7*10-8W m. I Intensidad nominal en amperios. n Número de conductores según sea monofásico o trifásico.

TORRE DE SOPORTE Se determina la altura que muchas veces es el único parámetro que se puede variar en los aeromotores pequeños ya que los demás parámetros precedentes son muy poco variables. La altura dependerá de los obstáculos circundantes. Según la ley de variación del viento en función de la altura y de los criterios de turbulencia; la altura se determina por el siguiente criterio: En los lugares favorables el soporte tendrá una altura mínima de 6 metros. Más fácil y económico es disponer de una torre abatible. Los lugares que pueden proporcionar el máximo de energía anual sin crear problemas mecánicos son aquellos en los cuales los vientos son regulares con una velocidad media de 6 a 8 m/s.

MOTOR EOLICO EL AEROMOTOR: ESTUDIO TEORICO

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ENERGIA SUMINISTRADA POR EL VIENTO La energía que el viento proporciona es una forma de energía cinética, en función de la masa y de la velocidad de un determinado volumen de aire. Si se considera que la masa por unidad de volumen o densidad del aire es constante se puede afirmar que la energía proporcionada por el viento está en función de su velocidad. La energía cinética de una masa de aire en movimiento es igual a: m: Masa de volumen de aire dado (kg) V: Velocidad instantánea del viento (m/s) Ec: Energía cinética (Joule) Remplazando: m = 1,25 kg/m ³ V = 7 m/s Resultado: Ec = 30,72 joule Supongamos: un artefacto para recuperar esta energía que tenga una superficie de captación S. Asumiendo la hipótesis de que la velocidad del viento es constante en cualquier punto de la superficie S, el volumen de aire que atraviesa la superficie S en 1 segundo es igual a VS. La energía teóricamente recuperable en un segundo (potencia) será pues igual a: m: Masa de volumen de aire que pasa S en 1 segundo mo: Masa por unidad de volumen (densidad del aire) (1,25 kg/m3) VS: Volumen de aire que atraviesa la superficie S (m ²) Por unidad de tiempo (s). (m3/s) P: Potencia obtenible (Watt) Por tanto, la potencia disponible a partir de una superficie S es: mo: Masa por unidad de volumen (densidad del aire) (1,25 kg/m3) S: Superficie de contacto (m ²) V: Velocidad del viento (m/s) P: Potencia obtenible (Watt) Remplazando: S = 5 m. V = 7 m/s Resultado: P = 1071,87 watts

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Desgraciadamente, no se puede captar toda esta energía ;ya que la velocidad del viento, una vez atravesada la superficie de captación, no es nunca nula y el teorema de Betz demuestra que la máxima energía recuperable (teóricamente), es igual a 16/27 (~60 %) de la energía total. Tomando como densidad del aire (mo) un valor medio de 1,25 kg/m ³, la potencia máxima teóricamente recuperable por un aeromotor de superficie S es igual a: S: Superficie de contacto (m ²) V: Velocidad del viento (m/s) P: Potencia obtenible (Watt) Remplazando: S=5m V = 7 m/s Resultado: P = 634,56 watts En el caso de un rotor, la superficie S es la barrida por las palas. Si el diámetro de las palas es D, el límite de Betz es: V: Velocidad del viento (m/s) D: Diámetro de las aspas del aeromotor (m) Remplazando: D = 5 m. V = 7 m/s Resultado: P = 2486,77 watts Luego la potencia suministrada por un aeromotor es proporcional: - al cuadrado del diámetro o radio del roto - al cubo de la velocidad del viento La energía proporcionada por un aeromotor adquiere la forma de energía mecánica se puede utilizar directamente (bombeo) o transformar según la necesidades y posibilidades (electricidad, calor, etc.). Además el límite de los diferentes aeromotores está limitado por todos los rendimientos propios de las diferentes transformaciones: El rotor: 0,20 < n > 0,85 El multiplicador/reductor: 0,7 < n < 0,98 El generador eléctrico: 0,80 < n <0,98 El transformador: 0,85 < n < 0,98 El rectificador: 0,9 < n < 0,98

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Las baterías: 0,7 < n < 0,8 Las pérdidas en las líneas de conducción: 0,9< n < 0,99 n = régimen nominal Por otro lado, el rendimiento de cada elemento depende del régimen de funcionamiento de la máquina,o sea, de la velocidad de rotación del rotor. Ello implica que, fuera del régimen nominal, aún disminuye más el rendimiento global del sistema. Límite de Betz para diferentes diámetros del rotor. Para los aerogeneradores clásicos, actualmente comercializados, el rendimiento varía entre el 30% y el 50% del límite de Betz. Hay que destacar que, entre los aerogeneradores de potencia superior o igual a 100 kW, citados al principio de ésta tesina, los rendimientos eran en general, más elevados, ya que cada etapa transformadora se había proyectado cuidadosamente. Por ejemplo, la máquina número 0 de la NASA (ERDA) tiene un rendimiento del 82% del límite de Betz, lo cual es, sin duda, muy elevado. Ir a segunda parte - tercera parte • Si utilizaste el contenido de esta página no olvides citar la fuente "Fisicanet" Generadores eólicos de eje vertical Se han realizado numerosos prototipos y experiencias con diferentes eólicas de eje vertical, pero por razones técnicas y económicas su implantación en la práctica es muy limitada, por lo que la mayoría de generadores eólicos son de eje horizontal. El rotor de las eólicas de eje vertical básicamente suele ser de los siguientes tipos: •

Rotor de arrastre diferencial, sin o con pantalla (Savonius).

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Rotor de variación cíclica de incidencia (Darrieus).

Eólica de rotor de arrastre diferencial: rotor Savonius Este rotor se basa en la diferente fuerza aerodinámica que ejerce un flujo de aire sobre objetos de distinta forma. Si se concibe un rotor formado por un conjunto de álabes en forma de cazoletas semiesféricas o semicilíndricas colocadas en la forma que se indica en la siguiente figura, la acción del viento origina fuerzas distintas en las partes cóncava y convexa de estas cazoletas, lo que da lugar a un par que provoca el giro del rotor. Debido a que la fuerza que origina el par es la diferencia entre los álabes o paletas del rotor, este tipo de máquina recibe el nombre de arrastre diferencial.

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Acción del viento sobre un rotor de arrastre diferencial

Para eliminar el efecto nocivo de la fuerza F´que actúa sobre el álabe o cazoleta inferior (que se mueve en sentido opuesto a la velocidad del viento), se puede incorporar al rotor una pantalla orientable por medio de un timón-veleta, junto con un sistema de deflectores adecuado que facilite la canalización del flujo de aire sobre las palas activas, según se muestra en la siguiente figura. La mejora que experimenta el equipo cuando se apantalla el rotor es importante.

Rotor de arrastre diferencial provisto con una pantalla giratoria que impide la acción del viento sobre los álabes situados en la parte inferior de la figura

Eólica de rotor de variación cíclica de incidencia: rotor Darrieus

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El rotor está formado por un conjunto de álabes, unidos entre si, que pueden girar alrededor de un eje vertical y cuya sección recta tiene forma de un perfil aerodinámico. Ver siguiente figura.

Aerogeneradores de eje vertical

Las palas o álabes están arqueadas con una forma parecida a la que forma una cuerda que gira alrededor de un eje. Los álabes son biconvexos y la superficie descripta por los mismos puede tener diversas formas: esférica, parabólica, cilindrica, etc. El giro del rotor está provocado por la cción aerodinámica del viento sobre los álabes, que origina fuerzas aeródinamicas que dan lugar al par de rotación. El par de arranque de un rotor Darrieus es muy pequeño, y en la práctica requiere un arranque auxiliar. En algunos prototipos se combina un rotor Savonius para facilitar el arranque del primero. La principal ventaja que representa el rotor Savonius frente al Darrieus es la sencillez de su construcción y mejores valores para el par de arranque a bajas velocidades. Puede decirse que el rotor Savonius sólo es útil para pequeñas potencias y aplicaciones muy limitadas como el bombeo de agua de pozos.

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Comparación entre generadores de eje horizontal y de eje vertical Las principales ventajas de las eólicas de eje horizontal frente a las de eje vertical son: •

Los de eje horizontal tienen un coeficiente de potencia (Cp) mayor.

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Las eólicas rápidas de eje horizontal presentan una velocidad de giro mayor que las ed eje vertical, por lo que son más adecuadas para el accionamiento de generadores eléctricos que giran a 1000 o 1500 rpm.

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La eólicas de eje horizontal permiten barrer mayores superficies que las de eje vertical, por lo que alcanzan potencias mucho mayores.

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Las de eje horizontal qprovechan el efecto beneficioso del aumento de la velocidd el viento con la altura respecto del suelo. La configuración de las de eje vertical i

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EJEMPLO DE ROTOR SAVONIUS CON GENERADOR INCORPORADO cocodrolo el Jue Dic 11, 2008 7:36 pm

Los rotores savonius, según tengo entendido, giran a menos velocidad que los de palas pero en relación superficie/tamaño tienen más fuerza. Aprovechando esa fuerza, que la velocidad lineal del rotor es mayor a medida que nos alejamos del eje y que la longitud de la circunferencia también es considerable, podemos añadir más grupos de iman bobinapara aprovechar el tamaño y la fuerza total del rotor. Os mando esta imagen para que veáis un ejemplo, lo mismo que los bloques iman bobina están en el dibujo abajo, se podrían poner arriba o los

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dos a la vez. Todo según la fuerza del viento y el tamaño del Savonius.

cocodrolo

Cantidad de envíos: 93 Fecha de inscripción: 02/12/2008

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coneccion de bobinas

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Para quienes desean fabricar este generador con materiales reutilizables, les dejo este post

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Introducción. Para los no iniciados es conveniente explicar en un principio que es un aerogenerador. Sabido es que desde muy antiguo el hombre ha aprovechado la energía del viento, "energía eólica" que está ahora muy de moda. Esta energía se ha aprovechado para muy diversas aplicaciones: para molinos de cereales, mover barcos, sacar agua de pozos, aventar el grano y más modernamente para la producción de energía eléctrica. Esta última aplicación es particularmente útil pues la generación de electricidad se hace a veces muy necesaria en lugares donde no llega la electricidad distribuida por las compañías eléctricas. Además es interesante poseer electricidad sin

@ tener que pagar facturas a nadie por ello, -al menos mientras el uso del aire sea gratis- que no sabemos hasta cuando lo será, o que haya que pedir permiso para usarlo como es el uso del espacio radio-eléctrico o de las aguas publicas. A lo largo de esta página trato de explicar el proceso de construcción de un aerogenerador de tipo artesanal que, aunque no es de un gran rendimiento, sirve para cargar una batería la cual da alumbrado a una pequeña instalación rural. Ha sido una experiencia enriquecedora experimentar con las energías renovables además de los buenos ratos que he pasado construyendo este ejemplar que se puede observar en las fotos. En su construcción he empleado materiales que generalmente se desechan y que se pueden reutilizar para algunas cosas: algunos imanes de forma toroidal de altavoces viejos de mediano tamaño, la horquilla delantera de una bicicleta de montaña, chapas magnéticas de transformadores de alta tensión desguazados y una torre de tipo celosía de una línea de media tensión de unos 8 m de alto. Además he tenido que adquirir otros materiales nuevos que se irán comentando en las distintas fases del proyecto.

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Fundamentos. Sin aspirar a que esto se convierta en un tratado sobre energía eólica creo conveniente exponer unos mínimos fundamentos sobre esta interesante forma de producir electricidad. En general las maquinas eólicas se dividen en dos tipos: las de rotor vertical ( rotor Savonius, rotor Darrieux, ciclogiro) y las de rotor horizontal las cuales presentan las siguientes ventajas sobre las primeras: a) Mayor rendimiento. b) Mayor velocidad de giro. c) Menos superficie de la pala a igualdad de área barrida d) Se pueden instalar a mayor altura donde es mas elevada la velocidad del viento En la siguiente fotografía se puede observar una máquina eólica de eje horizontal del tipo “Savonius” que como se puede comprobar está construida artesanalmente con bidones metálicos cortados a la mitad longitudinalmente.

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Un aerogenerador se compone básicamente de un rotor movido por el viento y un generador eléctrico. Además en el caso de las maquinas de eje horizontal deben disponer de estructura giratoria con un sistema de orientación cara al viento y un soporte (mástil o torre) que eleve a cierta altura el sistema para aprovechar al máximo la velocidad del aire. Hay que tener en cuenta que en las proximidades del suelo el aire es frenado por los accidentes geográficos, los árboles y las construcciones. La energía que transmite el aire en movimiento a una maquina eólica de eje horizontal depende de varias cosas: de la superficie barrida por las palas del rotor, de la densidad del aire (aproximadamente 1,225 Kg/m3), de la velocidad del viento y de los detalles constructivos inherentes a la maquina. Con unos pocos cálculos podemos deducir que sobre un rotor de por ejemplo, 2m de diámetro y

@ con un viento de 10 m/sg (36 Km/h), pasarán por él 38,48 Kg de aire por segundo que son los que le obligan a girar. Si el rotor fuese de 54 m de diámetro la cantidad de aire sería de más de 28.000 Kg (¡28 Toneladas! ¡Imagínate con un viento mas fuerte!). Vistos estos ejemplos deducimos que es sorprendente la cantidad de energía que se puede obtener del viento. El modelo elegido para su construcción ha sido el de eje horizontal con tres palas. Para este tipo de máquinas la potencia nominal teórica en Vatios viene dada por la fórmula:

P = 0,20 d^2 v^3 Donde: P = potencia en W D = diámetro del rotor en m V = velocidad del viento en m/sg En la siguiente tabla se pueden observar diferentes valores de potencia suministrada a distintas velocidades para tres valores supuestos de los diámetros:

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De los valores vistos en la tabla se puede ver que aerogeneradores con un diámetro de solo 1,40 metros sometidos a vientos de unos 50 Km/h pueden ofrecer en su eje potencias de mas de 1.000W o sea 1 Kilovatio. Esto puede parecer en principio algo exagerado pero es cierto. Se están montando bastantes aerogeneradores por parte de las eléctricas, de 54 m de diámetro con una potencia de 1,5 Megavatios (1.500.000W) e incluso mayores. El numero de revoluciones máximo del rotor se calcula mediante la siguiente expresión, si se sobrepasara esta cifra puede ser peligroso para el sistema:

Nº R.P.M. máx. = 2000/diámetro (m) • Existen variados sistemas para evitar que, debido a vientos fuertes, los generadores alcancen velocidades excesivas y puedan averiarse e incluso destruirse.

La anchura media de la pala – cuerda en el argot aeronáutico- se estima en un 5% del diámetro del rotor. En los ejemplos de la tabla se pueden comprobar las tres anchuras de

@ pala para los tres diámetros elegidos. Esta anchura es un promedio entre la anchura en la raíz o parte más próxima al eje y la anchura en punta de la pala, ya que por lo general en la raíz suelen ser mas anchas que en la punta.

El ángulo de calado de las palas respecto al plano de giro suele estar entre 5 y 10 grados. En este proyecto se ha empleado 15 grados. Este aumento produce que el rotor comience a girar a una velocidad del viento reducida y además evita que se embale de revoluciones a velocidades del viento excesivas, ya que al estar el ángulo algo sobrepasado produce un elevado de rozamiento con el aire a altas velocidades de giro.

Rotores. Al decir rotor nos referimos al rotor eólico o conjunto de palas que giran sobre un eje perpendicular al plano formado por ellas.

El numero de palas puede variar desde rotores construidos con una sola pala que debían llevar un contrapeso al otro lado del eje para equilibrar los pesos, hasta los llamados rotores multipala con una docena de palas o más, como los utilizados en los típicos molinos para bombear agua.

Los materiales empleados en la construcción de palas también son muy variados: estructuras de madera revestidas de tela en modelos antiguos, madera solamente, chapas metálicas, combinados de varios materiales y más modernamente materiales estratificados compuestos de resinas y telas de fibras, como resina de poliéster-fibra de vidrio y resinas epoxy-fibra de carbono, poliéster o kevlar. Hay que tener en cuenta que las palas están sometidas a grandes esfuerzos debido a las potencias que deben transmitir al eje. Ello hace que sufran deformaciones debidas a flexión y torsión, además de estar sometidas a una gran fatiga, a las inclemencias atmosféricas y a los rayos solares, por lo que deben tener la suficiente resistencia.

Para el caso de aerogeneradores pequeños de hasta unos 6Kw se suele emplear para

@ construcción artesanal la madera tallada con la forma conveniente de acuerdo con el perfil. En algunos casos se emplean otros materiales como el estratificado de resina de poliéster con fibra de vidrio, materiales empleados en este proyecto. He experimentado con otros materiales que funcionan bien pero que no está garantizada su resistencia a la fatiga y además hacen bastante ruido al no poseer un perfil adecuado. Tal es el caso del PVC procedente de tuberías de conducción de agua como se pueden observar en las fotos.

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Palas de PVC desmontadas. Las mismas montadas en el rotor del generador.

Estas palas de PVC se cortaron de una tubería de 160 mm de diámetro y 10 atmósferas, la cual posee una pared de 4 mm, de forma que tuvieran un ángulo de calaje en la raíz de 10º y 5º en punta. Se comprobó que para el arranque se precisaban velocidades del viento algo elevadas por lo que no se aprovechaba nada de energía los días de vientos flojos, y en cambio con vientos fuertes alcanzaba velocidades de vértigo que eran peligrosas. Por ello se decidió hacer el modelo definitivo en estratificado y con un ángulo de 15º a todo lo largo de la pala con lo que se facilitaba su construcción y además arrancaba con facilidad con suaves brisas. Es preferible que el sistema gire mucho tiempo aunque sea despacio, a que gire muy rápido los días que hace vientos fuertes quedándose parado el resto de los días.

De momento no poseo fotos de las palas definitivas aunque se pueden ver montadas en el aerogenerador en las fotos de la introducción. Su construcción se explica en el apartado correspondiente.

La sección de una pala – perfil- debe seguir una forma aerodinámica bien definida. Aunque

@ las palas se pueden construir de forma plana o con una curvatura aleatoria, el utilizar un perfil aerodinámico incrementa el rendimiento del sistema a la vez que reducirá considerablemente el ruido. Ello se debe a que estos perfiles disminuyen el rozamiento con el aire facilitando la rotación.

Los perfiles mas comúnmente utilizados en palas de aerogeneradores son los mismos que se utilizan en la construcción de las alas de los aviones y palas de helicópteros como los tipos SELIG y NACA, algunos ejemplos de estos últimos pueden verse en la figura.

En este proyecto he elegido el perfil NACA 4412 que por tener la cara inferior plana facilita su construcción. Los detalles del ángulo de calaje del montaje utilizado se pueden observar en el siguiente plano, donde vemos que el lado de la pala expuesto al viento es el lado plano siendo el borde de ataque el más redondeado. De esto se deduce que un rotor con este tipo de montaje girará a izquierdas visto por el frente.

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Generadores. El generador es una máquina eléctrica que convierte la rotación de un eje en una corriente eléctrica. Según el tipo de máquina, la corriente suministrada puede ser continua o alterna y dentro de esta última puede ser alterna monofásica o polifásica. Dentro de las polifásicas la más usada es la trifásica.

Para este tipo de máquinas artesanas los generadores mas empleados son los de corriente alterna con rotor de imanes permanentes. Por ello el campo magnético que se necesita para generar la corriente eléctrica es producido por los imanes que giran montados sobre el rotor. Esto es una ventaja ya que no tenemos que consumir ningún tipo de energía para producir los campos magnéticos necesarios, además de evitar el uso de bobinas giratorias, colectores y escobillas que sufren desgaste y precisan mantenimiento.

Los generadores que se pueden utilizar reutilizando materiales pueden ser de diversos tipos:

@ · Alternadores de coche. Ventajas: se encuentra con mucha facilidad y gratis. Inconvenientes: no se autoexcita y necesita un gran numero de RPM para producir electricidad. Lleva escobillas.

· Dinamos de coche de modelos antiguos. Ventajas: Produce directamente corriente continua. Inconvenientes: Se autoexcita a muy altas revoluciones. Lleva colector de delgas y escobillas.

· Motores asíncronos reconvertidos en alternadores. Es una opción muy interesante. Consiste en vaciar parte del rotor de un motor trifásico para insertarle varios imanes. Ventajas: Funcionamiento asegurado desde incluso bajas revoluciones. Buen rendimiento. Bajo mantenimiento. Inconvenientes: Se necesitan imanes prácticamente a medida y se necesita un correcto mecanizado del rotor con maquinaria específica.

· Alternadores de construcción integral. Esta es una buena solución, sobre todo para los mas arriesgados amantes del bricolaje. Es la solución que he adoptado para mi proyecto. Consiste en la construcción pieza a pieza de todas las partes del alternador, que tampoco son muchas. Ventajas: Funcionamiento asegurado. Diseño a la carta en función de las necesidades y de los materiales utilizados. Bajo mantenimiento. Funciona desde bajas RPM. Inconvenientes: Los resultados finales dependen en gran medida de lo diestro y cuidadoso que sea al constructor. Si se emplean imanes de neodimio el rendimiento es excelente pero su precio es muy caro, pues no se suelen encontrar de desguace. Se pueden emplear imanes de altavoces averiados de gran tamaño, pero tiene peor rendimiento y su forma toroidal puede causar algún problema. Se necesita algunos conocimientos y herramientas específicas.

Si el uso de un aerogenerador va a ser el de carga de baterías se hace necesario intercalar entre el generador y la batería un circuito rectificador y un regulador de carga para no sobrecargarla.

Construcción de nuestro aerogenerador.

@ Construcción del Alternador.

El alternador se compone de dos partes una giratoria llamada rotor y otra fija llamada estator.

ROTOR:

El rotor gira solidario con las palas movidas por el viento. Se compone de un disco de acero en el que se disponen cuatro pares de imanes formando una corona circular, y en el centro va un soporte tubular para un par de rodamientos a bolas, tal como se puede apreciar en las fotos que siguen.

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La polaridad de los imanes es alternativa, es decir, un imán tiene al lado otro imán con la polaridad contraria. Por ello al tener 8 imanes tendremos 4 polos norte y cuatro polos sur alternativos, por lo que tendremos 4 pares de polos.

Se puede observar que los imanes son diferentes al provenir de desguace de diversos modelos de altavoces. Se debe procurar que vaya el rotor los más equilibrado posible por lo que debemos emparejar los imanes mas parecidos en peso, en lados opuestos del eje. De todas formas el equilibrado final del rotor completo se realiza con las palas montadas. Los tornillos se utilizarán para atornillar las palas directamente al rotor del alternador.

Una vez pegados los imanes con pegamento epoxy se deba bañar con resina de poliéster la cara de imanes del rotor y se recubrirá de una fina capa de tela de fibra de vidrio. Con ello aumentamos la solidez y la durabilidad del conjunto.

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La cara superior irá posteriormente pintada con un par de manos de pintura.

@ ESTATOR:

Nuestro alternador va a ser trifásico por lo que tendrá tres juegos de dos bobinas cada uno, o sea que tendrá dos bobinas en serie por cada fase. El estator se compone de un soporte de madera en forma de disco sobre el que se monta una serie de láminas de chapa magnética para formar el núcleo de hierro que servirá para concentrar las líneas de campo magnético que deben atravesar las bobinas. Estas chapas se ranurarán para permitir la introducción de los lados de las bobinas en su correspondiente ranura, aislada con una pieza de cartón en forma de U. En las siguientes fotos se pueden ver las bobinas ya pegadas con resina epoxy situadas en sus ranuras. En la foto derecha ya se han conexionado las bobinas. Al conectar las bobinas opuestas en serie conectamos la entrada de una con la salida de la otra. De esta forma obtenemos seis cables de salida del alternador que podremos conectar de dos formas: en estrella o en triángulo.

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La decisión final fue la de conexión en triángulo para obtener mayor intensidad de salida y mejorar el rendimiento a altas revoluciones. El número de espiras de cada bobina es de 350 espiras y el hilo empleado es de 0,55 mm. de diámetro. En las siguientes fotos se puede apreciar una perspectiva del estator en proceso de montaje y con el rotor presentado para comprobar ajustes. Se fabricó un soporte de hierro donde se atornillará el estator y que posee el eje donde encajarán los rodamientos del rotor.

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Una vez pegado todo el conjunto y cableadas las bobinas se introdujo todo el conjunto del estator en un baño de resina de poliéster con la precaución de dejar libre el círculo interior para que pase el conjunto de los rodamientos del rotor, y de dejar que asomen al exterior los 6 cables de salida. Como molde se empleó un balde de plástico pues desmolda fácilmente y los hay de muchas medidas. En la foto derecha se puede ver el estator

@ terminado y el rotor pintado y con el primer prototipo de palas instaladas.

@ Una vez endurecida la resina se desmolda, se taladran los orificios por donde se atornillará a su soporte de hierro y quedará listo todo para el montaje.

CHASIS:

Empleando una horquilla delantera de bicicleta y unos cuantos perfiles de hierro fabriqué un soporte giratorio vertical que permitiese orientarse al aerogenerador cara al viento. Por ello lleva una barra con un chapa de hierro atornillada en su extremo que hace las veces de timón y de contrapeso para equilibrar el peso del conjunto alternador y palas. Finalmente el soporte del estator se suelda al soporte giratorio, se pinta todo y se monta todo el conjunto del alternador.

Sobre la barra de la cola, junto al eje de giro, se atornilla una caja de plástico en la que se realiza el conexionado en triángulo del alternador y contendrá los rectificadores que convertirán la tensión alterna trifásica en corriente continua, la cual bajará por un cable de dos hilos por el interior del tubo que soportará todo el conjunto. Dicho cable con el tiempo y los giros del aerogenerador buscando el viento se retorcerá algunas vueltas por lo que se

@ debe prever algún dispositivo al pié de la torre para quitar las vueltas de vez en cuando, como una clavija de enchufe a algo similar. Hay que tener en cuenta que la tensión que baja por este cable tiene polaridad, siendo peligroso invertirla por descuido.

En el extremo de la barra de la cola se atornilla el timón de dirección, que en este caso es una chapa de acero recortada de forma rectangular y uno de los lados cortos cortado en forma de punta de flecha.

Construcción de las palas.

Las palas definitivas las he realizado en estratificado de fibra de vidrio con resina de poliéster, para ello he realizado un prototipo de pala en poliestireno expandido empleando dos plantillas de contrachapado de 3mm recortadas con la forma del perfil NACA4412 y con las dimensiones adecuadas a la raíz y la punta de la pala. En las siguientes fotos se pueden ver la pala de poliestireno y la cama resultante de extraer dicha pala.

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El corte de esta pala lo he realizado con arco de corte en caliente realizado con el hilo de una resistencia de brasero eléctrico tensado en un arco de madera tal como las antiguas sierras de carpintero. Este hilo se alimenta con una tensión de 12 V y al calentarse va fundiendo el poliestireno. Este hilo va recorriendo sobre las plantillas todo su contorno con

@ lo que así se va recortando la pala por toda su cara curva.

En el extremo de la raíz se añade un taco de poliestireno cortado con las formas necesarias e inclinación de 15º en este caso, de tal forma que pegado a la pala sirva de extremo por donde se atornillará la pala al rotor de imanes.

Una vez acabada la pala prototipo en poliestireno realicé un cajón de madera desmontable que sirve de encofrado para verter la escayola y realizar el molde. En el fondo del cajón pegué la pala de poliéster con su cara plana hacia abajo. Cuando estuvo bien fijada vertí la escayola y cuando endureció desmonté el encofrado y extraje la pala de poliéster, quedando un molde de escayola sobre el cual se estratifican las tres palas.

En las siguientes fotos se pueden ver un molde que ya ha sido utilizado. Se pueden ver los desperfectos que se han producido como consecuencia de repetir tres veces el proceso de estratificado y desmoldado.

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Mi diseño 3-D de un generador para eólicas. cocodrolo el Jue Dic 11, 2008 8:15 am

Hola Rebollin Un saludo. Yo tambien estoy dispuesto a decir burradas pero ma parecen cosas logicas y si sirven estupendo. Ejemplo 1 Viendo lo que has dibujado y teniendo dos polos ¿porque no pones dos bobinas para aprobecharlos? Ejemplo 2 ¿Tendrian mas efectividad asi las bobinas? Ejemplo 3 Puestos a imaginar vamos a darle trabajo al eje Una pregunta, si eliminamos el material susceptible de ser atraido por los imanes ¿no nos evitariamos muchos problemas?

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Esto podria ser un ejemplo de lo que te estoy diciendo, es como yo lo he hecho pero el mio es mas reducido.

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Espero que sirva para algo Un saludo a todos

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cocodrolo

Cantidad de envíos: 93 Fecha de inscripción: 02/12/2008

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Panémona de palas avatible. Rebollin el Jue Feb 26, 2009 8:07 pm

Hace ya unos 8 años, propuse el siguiente sistema de panemona con palas abatibles a una ONG latinoamericana, me la rechazaron por el motivo de que al no haberse probado nunca, se desconocía su eficacia y viabilidad, un año y medio después, en la exposición de inventores conocida como "Galáctica", dos ingenieros navarros, presentaron un molino basado en el mismo principio, llevándose la medalla de plata de la exposición, ahora lo cuelgo aquí por si alguien quiere que lo comentemos. Su Cr, lo desconozco con precisión, pero debe rondar por 0,35-0,38. Considerar las líneas como la dirección del viento.

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Y aquí, una representación en 3D.

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por Eduardo Abenia el Vie 27 Feb 2009 - 17:24 Amigos La cantidad y calidad de información aquí es fantástica, de verdad muchas gracias. Hace tiempo que trabajo un poco en el tema, tengo una casa donde no llega red eléctrica ni agua, así que mis razones son prácticas. Este hilo va al centro del problema, así que les contaré en que ando, por si es útil y para recibir sugerencias, opiniones y ayuda. Como mi conocimiento en el tema es superficial, busqué soluciones sencillas, como mi bolsillo es escaso, intenté reaprovechar piezas automotrices, que se consiguen por casi nada, la intención es seguir reciclando. No los voy a aburrir explicando mis razonamientos, que por supuesto fueron evolucionando, les expondré lo que pienso hoy, Uds. dirán. Por razones de simplicidad constructiva decidí trabajar con VAWT. Como saben los Darrieus son mas eficientes que los Savonius, pero tienen dificultades para arrancar y al ser mas rápidos pueden ser mas frágiles, intentando tener lo mejor de ambos, estoy analizando la llamada turbina de Lenz. Los ejemplos de su creador y de quienes le siguieron, en general ponen el alternador en la base, elevando el conjunto mediante una torre. En mi experiencia, trabajar subido a una torre no es buena cosa y las torres rebatibles tienen sus problemas, así que parece buena idea dejar las palas arriba, pero bajar la energía mediante un cardán. Buscando reciclar, ese cardán lo acoplo mediante una cruceta de camión a un tren trasero de una camioneta pequeña, puesto vertical, con la caja de satélites soldada, de manera que al girar las palas, gira el cardán, con ello la masa de la rueda y con eso la salida del diferencial, que queda horizontal y a la mano. Ya usé una configuración similar, solo que con un Savonius, acoplando en la salida un compresor de aire para bombear agua, funciona muy bien. Mas allá de experimentar si en verdad la turbina de Lenz funciona o no

@ mejor que el Savonius, quiero que genere electricidad además de aire comprimido. Los puntos a resolver son varios y por supuesto agradezco desde ya toda ayuda. En primer lugar, cual es la configuración ideal de turbina, esto es: ¿cuantas palas? ¿de que tamaño? ¿con que distancia al eje? Un segundo punto es como generar electricidad de manera eficiente y económica. Sería necesario definir los parámetros anteriores para tener una estimación de las RPM de salida, parecería ser razonable esperar con vientos de 2 a 20 mts/s, velocidades de giro de 10 a 400 RPM, que multiplicadas por 4 por el diferencial darían de 40 a 1600 RPM en la platina de salida. Con las poleas adecuadas el compresor andaría muy bien, pero: ¿Cómo construir un generador adecuado? Necesito 12VCC ya que tengo un banco de baterías que se carga con paneles solares y toda la instalación funciona con ese voltaje. Por lo que pude ver, varios de Uds. tienen el conocimiento, la capacidad y lo que es mas importante, la disposición, para responder de la mejor manera, solo quiero agregar un factor mas, que para ciertas latitudes es importante. No siempre se tienen los recursos y facilidades para conseguir los materiales que proponen, además es buena cosa reciclar. Se consiguen por muy poco, motores de 220 VAC de jaula de ardilla ¿es posible reconvertirlos en alternadores que generen de forma eficiente 12 VCC? ¿se pueden usar imanes de parlantes rotos? ¿se pueden usar imanes de neodimio de discos duros obsoletos? Se encuentran en la Web algunos ejemplos, pero seguramente por mi falta de conocimiento, no soy capaz de darme cuenta de cómo hacerlo, les estaría muy agradecido si me dan una mano, creo que no sería el único, ya que mucha de la info esta en inglés y no siempre es muy comprensible. Cordiales saludos

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por Rebollin el Vie 27 Feb 2009 - 17:39

@ Disculpa Eduardo, no había visto tu mensaje, seguro que te recomendaremos alguna cosa pero, ¿podrías indicar qué tipo de molino te gustaría construir?, darrieus, saboius, benz, ..., otra cosa, ¿es una casa de campo y el terreno que pueda coupar no es problema?, ¿conoces la velocidad média anual del viento en tu zona?, si no es así, y nos dices (mas o menos) de qué zonas estamos hablando, podríamos buscar en algún mapa eólico. Una cosa, si usas para bombeo y para producir electricidad, la cosa se complica, ¿no sería mejor conseguir una bomba de agua que trabaje a 12 v y dedicar la eólica solo a la producción electrica?

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por Eduardo Abenia Ayer a las 16:18 Rebollin escribió: ¿podrías indicar qué tipo de molino te gustaría construir?, darrieus, saboius, benz, ..., otra cosa, ¿es una casa de campo y el terreno que pueda coupar no es problema?, ¿conoces la velocidad média anual del viento en tu zona?, si no es así, y nos dices (mas o menos) de qué zonas estamos hablando, podríamos buscar en algún mapa eólico. Una cosa, si usas para bombeo y para producir electricidad, la cosa se complica, ¿no sería mejor conseguir una bomba de agua que trabaje a 12 v y dedicar la eólica solo a la producción electrica?

• Muchas gracias Rebollin por tu buena disposición, te cuento que es una casa de campo, si bien no conozco las velocidades medias, está en una ladera de colina, por lo que el lugar del molino tendrá vientos muy por encima de la media. Las coordenadas son 34*30' latitud Sur y 55* longitud Oeste. Tengo allí un horizontal cuadripala generando aire comprmido para bombear agua desde hace mas de 6 años, también un Savonius que desarmé para mejorarlo. Verás, la falta de agua es peor que la de electricidad, ya tuve bomba electrica con paneles, el bombeo con aire comprimido es muy superior, mas fácil de mantener, mas barato, menos problemas. El horizontal me ha dado bastantes problemas mecánicos, por eso estoy

@ trabajando en verticales. Ahora estoy pensando construir una turbina de Lenz. La salida de potencia será una platina de diferencial automotriz, alli acoplaré mediante poleas un compresor y un alternador. Por lo que veo del hilo Uds. tienen conocimientos y recursos, por lo que buscan un diseño óptimo, a mi me alcanza con algo no tan eficiente pero que pueda construirse reaprovechando desechos que puedan conseguirse por nada o casi. Mis dudas vienen por 2 lados, el diseño de la turbina de Lenz lo tengo en la página de su creador, no se si está autorizado poner aqui direcciones, si quieren la pongo, el punto es dimensionar la turbina a mis necesidades, que son las de una casa promedio, por eso me pareció pertinente postear en este hilo, mi otro problema es construir un alternador sencillo, de bajo mantenimiento y costo inicial, por lo que sugería modificar un motor de jaula de ardilla poniendole un rotor de imanes de parlantes o discos duros, el punto es que no se si es posible y por cierto no se hacerlo. Toda ayuda será bienvenida y agradecida. Me pongo a su disposición para aportar experiencia en el bombeo con aire comprimido. Saludos Eduardo

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por Rebollin Ayer a las 16:54 Creo que debes estar cerca de Minas, Uruguay. Veo también que hay arroyos por es zona, ¿tienes acceso a algún arroyo cercano?. Ahora tengo algo de prisa por que trabajo los fines de semana, pero miraré a ver la velocidad media del viento en esa zona y seguiremos.

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Me pongo a su disposición para aportar experiencia en el bombeo con aire comprimido. Saludos

• Tenemos un apartado sobre hidráulica, puedes contarnos como es tu

@ sistema y si es posible, exponer alguna foto para comprenderlo mejor, gracias

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por Eduardo Abenia Ayer a las 22:41 Rebollin escribió: Creo que debes estar cerca de Minas, Uruguay. Veo también que hay arroyos por es zona, ¿tienes acceso a algún arroyo cercano?

• Correcto Rebollín, estoy 12 Km al Sureste de Minas. Lamentablemente no tengo ningún arroyo en mi propiedad. La solar (3 paneles de 55w c/u), que ya uso para cargar mis baterías (600 Amp x 12V), y la eólica, que uso para bombear, son mis alternativas mas viables. Ahora busco optimizar la eólica, para que me de menos trabajo mantenerla y para que contribuya a cargar las baterías. Según mi experiencia de 6 años, los cálculos que comenzaron el hilo se quedan algo cortos, sobre todo por el refrigerador, aun los pequeños son un cáncer, creo que un valor mas realista está en el entorno de los 2,5 Kw al día. •

Rebollin escribió: Tenemos un apartado sobre hidráulica, puedes contarnos como es tu sistema y si es posible, exponer alguna foto para comprenderlo mejor, gracias

• Respecto del bombeo de agua, como utiliza energía eólica, pensé que este era el lugar, es bastante simple, un Venturi en el fondo del pozo que recibe el aire comprimido y levanta el agua, les pongo una foto que muestra el cuadripla horizontal y el Savonius bipala, ambos generando aire comprimido para bombeo, aunque el Savonius puedo ponerlo a generar electricidad con una polea multiplicadora y un alternador.

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La idea de lo que quiero construir, para mejorar lo que ya tengo, es una base similar a la de la foto, un tren trasero automotriz montado vertical, solo que con un Lenz, para aprovechar las ventajas de los Savonius y los Giromill, con un compresor y un alternador. Aqui les muestro un fotomontaje para explicar mejor la idea.

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Necesito ayuda para dimensionar el Lenz y para definir el alternador adecuado, si es posible a partir de un motor o un alternador viejo modificado. Gracias, saludos Eduardo •

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Sobre este molde se estratifican las palas en resina de poliéster y tela de fibra de vidrio. Se pueden emplear otros materiales mas resistentes como la fibra de carbono y resina epoxy pero su precio es mas elevado.

Es imprescindible hacer las tres palas lo mas exactas posible aplicando la misma cantidad en peso de resina a cada una y las mismas capas de fibra. De esta forma conseguiremos que los pesos y la resistencia de las tres palas sean iguales. De todas formas un vez desmoldadas las tres se deben rectificar para conseguir que sean idénticas tanto en peso como en dimensiones, para ello se deberán limar y seguidamente lijar bien manual, o mecánicamente. El resultado se puede observar en la siguiente foto.

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Una vez terminadas las palas se taladran en la parte soporte los orificios por donde se atornillarán al rotor. Se pueden pintar si se cree conveniente, cosa que solo es necesario como decoración.

Una vez terminado el rotor se procedió al equilibrado para evitar vibraciones al girar. Estas vibraciones pueden ocasionar la destrucción de la máquina. El equilibrado de puede realizar desbastando las palas con lima o mecánicamente hasta conseguir que todas pesen igual.

Ensayos. Los ensayos de la maquina se han dividido en dos: por un lado el ensayo del alternador en banco de trabajo movido por un taladro de velocidad regulable y por otro el ensayo del conjunto alternador-palas contra el viento.

En el primer caso el alternador se fijó a la mesa de trabajo y fue movido por un taladro. Por

@ supuesto las palas no estaban instaladas. El ensayo consiste en medir la tensión en vacío ya rectificada mediante el oportuno puente rectificador trifásico, seguidamente la medición de la intensidad de cortocircuito a las mismas revoluciones. De esta forma se puede deducir la reactancia síncrona de la máquina y prever futuros comportamientos. También se puede ensayar la carga de una batería y medir su intensidad y tensión de carga.

En el segundo caso atornillé las palas y monté todo el conjunto en un soporte instalado en la baca del coche, dispuse los aparatos de medida en el interior del coche y, dando varias carreras por caminos rectos un día sin viento, pude realizar medidas de intensidad y tensión a distintas velocidades de viento. También de esta forma pude comprobar la velocidad del viento a la que va a comenzar el giro y el comportamiento de la máquina a velocidades de viento elevadas.

Instalación. La instalación de este aerogenerador se realizó sobre un poste metálico de celosía reutilizado del desmontaje de una vieja línea eléctrica. Dicho poste se fijó al terreno mediante una zapata de hormigón y un soporte que permite se desmontaje con tornillos. En la parte superior se encaja el soporte del aerogenerador mediante un tubo fuertemente soldado en el extremo del poste. Por el interior de este tubo pasará el cable que baja del aerogenerador.

El poste se arriostró con tres alambres para evitar oscilaciones y aumentar la resistencia general.

El conjunto se puso en pié con la ayuda de una pequeña grúa agrícola.

Este aerogenerador se destinó a cargar una batería de plomo-ácido de 90Ah y 12V. Al ser la corriente de carga pequeña no se instaló regulador de carga, solo un dispositivo de medición de intensidad de carga y tensión de la batería, además de dos fusibles de protección, uno en la línea de bajada del aerogenerador y otro en la salida de la batería a

@ los circuitos de consumo.

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mpide alcanzar alturas el

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Turbinas para aerogeneradores MEWT: La mitad de tamaño y el doble de potencia Martes, 22 Abril 2008 - barracuda

Hoy en día existe la tendencia de construir aerogeneradores cada vez más altos con las aspas más largas, sin embargo la empresa FloDesign acaba de presentar un nuevo concepto en el diseño de turbinas para aerogeneradores patentado bajo el nombre de Mixer/Ejector Wind Turbine (MEWT). Esta nueva turbina, en igualdad de condiciones de viento, es capaz de generar un 50% más de potencia, con un diámetro de turbina inferior en un 50% al de las turbinas normales de 3 palas. Esta reducción de diámetro permite a su vez reducir los costes de producción entre un 25 y un 35 %. Según Stanely Kowalsky, CEO de FloDesign, se ha utilizado la misma tecnología que la usada para la fabricación de las turbinas de aviones como el Boeing o Gulf Stream. Nos encontramos ante un proyecto que pretende ver la luz antes de dos años y que, de funcionar tan bien como auguran, vendría a cubrir la alta demanda de aerogeneradores existente actualmente y le daría un fuerte impulso a este tipo de energía renovable •

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Vertical-Axis Wind Turbines While clusters of horizontal-axis wind turbines are our primary weapon in the war to reduce greenhouse gas emissions to save the planet from the effects of global warming, there are other interesting wind turbine designs. Vertical-axis wind turbines (VAWT) come in a variety of shapes and sizes for those keen to take the path less travelled.

Darrieus Vertical-Axis Wind Turbine The main advantage of a vertical-axis wind turbine over a horizontal-axis wind turbine is its insensitivity to wind direction and turbulence. A vertical-axis wind turbine can therefore be mounted closer to the ground, making it safer and cheaper to build and maintain. It still needs access to plenty of wind though. The major drawback of a vertical-axis wind turbine is the inefficiency of dragging each blade back through the wind on each half rotation. A well-located horizontal-axis wind turbine is continuously driven by the wind once aligned and can be up to twice as efficient as an ideally positioned vertical-axis wind turbine. Still, the simplicity and variety of vertical-axis wind turbines makes for interesting reading as outlined below.

Darrieus Georges Darrieus was the French inventor of the Darrieus vertical-axis wind turbine or 'eggbeater windmill' in 1931 – manufactured by FloWind (no longer trading) for North American customers. A Darrieus is a high speed, low torque machine suitable for generating alternating current (AC) electricity. The device develops lift from 2 or 3 'C'

@ shaped blades. A Darrieus is unable to self start, which necessitates either a manual push or a more elaborate starter mechanism.

Giromill A Giromill (also known as an 'eggbeater windmill') uses the same principal as a Darrieus to capture wind energy, but uses 2 or 3 straight blades individually attached to a vertical axis.

Giromill Vertical-Axis Wind Turbine

Helical Blades By replacing the blades of a Giromill with helical blades wrapped around a vertical axis (in a DNA-like structure), it is possible to minimize the pulsating torque that can cause the main bearings to fail on Darrieus-derived designs.

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Helical Blade Vertical-Axis Wind Turbine The original idea for this wind turbine was inspired by the Gorlov Helical Water Turbine, which in turn was originally inspired by the Darrieus wind turbine design.

Cycloturbine Yet another variation of the Darrieus is the Cycloturbine, which is essentially a Giromill with variable angle-of-attack blades. By varying the blade angle as it rotates against the wind, the blade drag is minimized. This modification improves the overall efficiency of the device, but also increases its complexity. Also varying the blade angle during startup reduces the startup torque required and avoids the need for a starter.

Savonius A Savonius vertical-axis wind turbine is a slow rotating, high torque machine that is ideal for driving pumps. Whereas most wind turbines use lift generated by airfoil-shaped blades to drive a rotor, the Savonius uses drag and therefore cannot rotate faster than the approaching wind speed.

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Savonius Vertical-Axis Wind Turbine To feed the electricity grid, the relatively slow speed of a Savonius needs to be geared up to produce AC frequencies – increasing cost and reducing overall efficiency. Few vertical-axis wind turbines, if any, are available to buy off-the-shelf for personal use. Still that's no barrier for those open to the challenge of building your own vertical-axis wind turbine – give it a whirl. •

By Rich Smith at Jun 4 2007 - 14:05

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Rich Smith's blog

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SymLab Lenz2 VAWT Simulation In our Download area we have a SymLab Lenz2 VAWT airflow simulation. •

By Rich Smith at Jul 7 2008 - 14:02

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Vertical wind turbine Horizontal wind turbines are larger and hence, more useful in rural areas with open spaces. If you are living in an urban or suburban area, you will want to opt for the vertical wind turbine. In fact, vertical wind turbines were specifically designed to address the unique issues associated with electricity production in urban or suburban settings where horizontal winds become vertical when encountering the face of a building. The helical shaped blades of the vertical wind turbine can make use of horizontal or vertical wind bursts blowing in from any direction. •

By Vertical wind turbine at Jun 30 2009 - 00:14

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reply

Different types of Vertical Axis Wind Turbines (VAWT) Vertical Axis Wind Turbines(VAWT) are getting popular over the traditional Horizontal Axis Wind Turbines (HAWT). There are three popular types of VAWT designs. They are; 1. Savonius Wind Turbine – this is easy to build. Simple in shape. Looks better than a traditional wind turbine. But the speeds are limited. Therefore not very popular in industry scale. But for small scale projects this type can be very handy 2. Darrieus wind turbine – Oval shape is the feature of this type. Can achieve high speeds. Therefore popular among the large scale energy producers. Not simple as other types. 3. Helical Wind Turbine – Interesting helical shaped wind turbines are getting very popular in the residential wind market. Can produce electricity even with small wind. And there is no need to place it very high. Complex in design. This can be a major disadvantage. For More Information visit http://www.energybeta.com •

By EnergyBeta.Com at Jun 30 2009 - 01:06

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Combine both Savonius Blade and Darrieus Blade In addition to independent Savonius and Darrieus type blade itself installed, there is another VAWT combining Savonius and Darrieus. Combining both Savonius and Darrieus blade could produce high performance and efficiency because Savonius and Darrieus blade have their own advantages and drawbacks.

@ For example, Savonius blade is able to operate in the low wind speed and rotate at highspeed torsion, but its RPM is not enough to generate power. However, the RPM of Darrieus blade is high with the high wind speed and high rotation, and also using Darrieus Lift-Type blade is able to make low, even no noise, which is beneficial in the residential area, but its disadvantage is not easy to operate at low wind speed. Therefore, combining both of Savonius and Darrieus blade VAWT is able to operate at low wind speed and produce high efficiency to transfer wind energy to electrical power, and if the blade, alternator, material have been particularly designed, selected, and processed like adding damper to reduce vibration and noise, the all wind turbine could produce high efficiency and also is able to be installed any landform or construction. •

By Daphne at Aug 31 2009 - 05:06

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Request for more detail information It looks like a great idea and I am very interesting to this kind of design. Would you please kindly advise how to get the more detail information about it. And, please let me know if there are any products in the market. If so, please show me some pictures of this kind of product for reference. •

By Ted at Aug 31 2009 - 12:32

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Vertical wind turbine has Vertical wind turbine has many advantages in noise, start wind speed and efficiency. We should investment more capital to develop vertical axis wind turbine. If the cost and scale of vertical wind turbine could equal with the large Mw horizon wind turbines. I think it has a bright future. •

By windturbines at Sep 6 2009 - 02:18

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step 1Get some 25mm ID / 50mm OD bearings Go get at least 2, or ideally 4 ball bearings with a 25mm (1inch) inner diameter, and a 50mm (2 inch) outer diameter. I bought mine for aout 6 Australian Dollars each at my local bearings store. Prise the side seals off and scoop out all the grease, then rinse the bearings out with some diesel or turpentine to make them spin easier, then pop the seals back in. They should spin easily now. Head down to the hardware store and find a cheap broomstick handle that just fits inside the bearings. Dont worry if its a tight fit. While you're at the store buy some 50mm (inner diameter) PVC tube and 2 large buckets (I found about 20 litres ideal).Also uy some long screws - I used plaster screws at least 50mm long.

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Dec 29, 2008. 4:53 PMFireBAT says: Just wondering- what do you think about using motorcycle headset roller bearings for the lower bearings? They have cylindrical rollers instead of balls, and should act as a thrust bearing. They're tough, and weather-resistant. They can be a bit expensive compared to standard bearings, though. REPLY

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Oct 7, 2008. 6:47 AMembeddedprogrammer says: Does the removal of the grease effect the longevity of the bearings? REPLY

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S7WN6TDFITUPO

setME!!!

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step 2Make the shaft Cut the PVC tube to be slightly shorter than the room handle, and then cut if in half again. Tap 2 bearings to be close to the center of the broom handle, then slide the 2 lengths of the PVC tube and tap it down so its a nice tight fit, then tap another bearing into each open end of the tube. I also fitted an end cap to one of the tube ends, as well as a bell shaped fitting to keep the rain out (see picture). Screw the top piece to the broom handle in the center so its fixed to the broom handle. The broom handle has now become the center drive shaft. Check out the video - you now have a free spinning drive shaft - I have a small piece of dowel I drilled into the bottom of the broom shaft to show rotation while clamped in the vise.

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step 3Add the VAWT blades Cut both buckets in half so you have 4 blades. It pays to have the dog check your work ;) I used an electric saw and just held it there while gravity did all the work. You could use a handsaw easily. Then use a holesaw to make a hole in the top of each half, so it will fit over the top of the broom handle sticking out of the top of the shaft. Please be careful and take the time out to think at each stage - the author accepts no responsibility for sloppy planning!

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step 4Add a blade Screw on half to the top of the shaft. Add some screws down the side - by using thread on the screw you can the leave a gap between the blade and shaft as it increases efficiency.

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step 5Add another blade Add another blade

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step 6Add the other two blades Add the other 2 blades below, at 90 degrees to the first two. This gives a much smoother running, and a better chance of the blades facing the wind at startup. Remember to cut 50mm holes in the top of each bucket half so they fit onto the center shaft. You can drill small holes where the top 2 blades meet the bottom two, and tie the blade sets together with wire or cable ties. This really stiffens the whole strucure up nicely.

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step 7Trial run You now have a nice lightweight turbine to bolt to something heavy. Unfortunately I had little wind for one of the videos - the unit goes great above 10 kilometers per hour but this short gust is the best I could get yesterday. You can see from the little coloured toy windvane that even though there's no wind, it starts in the lightest of breezes. It has a truckload of torque too when the wind is aout 20 kilometers per hour. In the second video I have added two large blades from large domestic garbage bins. I tried grasping the broom handle and stopping the centre shaft coming out the bottom - too much torque! Tonight I'll add the other two blades. With a much larger blade radius I should be able to pull a lot more watts off of it!

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step 8Time to make some power I'll add a generator set soon. There's plenty on my workbench. With the following assumptions: m(air) = 1.2 kilos per cubic meter area(frontal) = 0.7 square meters windspeed = 5 meters per second (about 15 kph) Then Watts = 0.5 x 1.2 x 0.7 x (53) = 52.5 watts However Savonius Vawts seldom do better than 30%, so I better find about a 20 to 50 watt DC motor somewhere to try it out. Check back soon...

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vadas y por lo tanto no puede

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• Here are some notes to aid in designing your blades….If you purchased the Blade designer program all the numbers will fall in place.

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Understanding 3 phase alternators....

Three phase is nothing more than single phase with 2 extra coils slightly out of phase with first. Basically "Phase" relates to the timing of the magnets passing over the coils at different times. With single phase the magnets and coils all line up with each other and are said to be in "phase". The diagram below shows single phase wiring....

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In a single phase unit the coils are wound opposite of the first. That is to say one is wound clockwise and the next is counter clockwise. If your unit has 8 magnets then it would also have 8 coils. With 3 phase you would have 3 coils for each pair of magnets. A pair meaning one north and one south magnet. There are many combinations for any one set up. For instance you could use 8 magnets and only have 6 coils without overlapping them... or 3 set of 4 coils in series. For now we won't worry about the combinations and stick with the basics. Below shows a diagram of 4 magnets with the placement of each of the coil sets...

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As you can see the first phase covers only the north pole magnets and are wound all in the same direction. The other of the two are identical to the first with the exception they are offset equally. The next diagram shows all the sets in place for a 4 pole alternator. You end up with 3 start wires labeled A,B,C and 3 end wires labeled D,E,F. The output wires to this arrangement would be A, C and E. The reason E is an output or ends up being a "start" wire is because when the magnet passes over the 2nd phase its out of phase between the 1 and 3 so the ends are reversed instead of winding them in the opposite order.

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Now to connect the ends and change the AC to DC for battery charging... Below shows the star and delta symbols and 2 different types of rectifiers. Either rectifier can be used for star or delta. You can use diodes and make your own rectifier set up or you can purchase the standard rectifiers. Notice on the standard rectifiers one AC lead isn't used. Similar to the diodes, a rectifier that is already made up for such use and my personal preference is a unit from a GM alternator. They seem to give the best rectified output out of all of them. I'm not sure why but they do. They are expensive to buy new but usually you can get them from the junk yard fairly cheap. Sometimes get the whole alternator for around 15 bucks. They also make a nice clean set-up. There are basically two ways to wire a 3 phase alternator, star ( or Wye) and Delta. With Delta you get lower voltage but more amps. In star you get higher voltage but less amps. You can calculate these by using the square root of 3 ( or 1.732 ). Each coil set is a "phase" of the alternator so when you measure voltage,ohms or current to test one phase of the alternator you would measure the "phase". Once you know what the output will be from one phase you can calculate the "line" output of either delta or star. The line voltage would be measured from any 2 of the 3 outputs. If one phase measured 22 volts in your test and 10 amps then the star configuration would produce 38 volts and 10 amps ( 22 x 1.732 ). The amps remain the same as the phase measurement because the star is basically series'd to

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another phase. In Delta you would get 22 volts at 17.32 amps (10 amps x 1.73 ). If you calculate this out 22 volts x 17.32 = 381 watts and 38 x 10 = 380 watts... so what is the advantage? Typically the resistance in Delta is 1/3 the resistance of star. If the resistance of star was 1.5 ohms we could calculate the output ( see formula section ). Lets assume the test was at 600 rpm, we achieved 38 volts in star ( about 16 rpm per volt ) so at 1000 rpm we would get 62.5 volts less battery voltage of 12.6 = 49.9 volts / 1.5 ohms = 33.26 amps * 12.6 = 419 watts... not to bad. Now in delta we had 22 volts at the same rpm ( about 27 rpm per volt ). So at the same 1000 rpm we get 37 volts - 12.6 battery = 24.4 volts / .5 ohms = 48.8 amps * 12.6 = 614 watts. Almost a 200 watt gain !!! The advantage of star is the higher voltage at lower rpm which means our unit would have to make 201 rpm to start charging at 12.6V where the Delta would require 340 rpm to start charging.

• • Some Basic factoids about 3 phase.... Most of the electric power in the world is 3 phase. The concept was originally conceived by Nikola Tesla and

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was proven that 3 phase was far superior to single phase power. 3 phase power is typically 150% more efficient than single phase in the same power range. In a single phase unit the power falls to zero three times during each cycle, in 3 phase it never drops to zero. The power delivered to the load is the same at any instant. Also, in 3 phase the conductors need only be 75% the size of conductors for single phase for the same power output. •

And there you have it ! Not really much more difficult than single phase but much more efficient !!! • Step 2: mark width of each station cut out all unnecessary wood Step 3: mark the drop of each station and draw a line

Step 4 mark the thickness at each station ( both sides) then remove the excess material Step 5. Mark each station at 38% of station width, draw a connecting line and carve the material to shape the wing. Make sure you don’t cut the line. This will be the thickest part of the blade. If you don't want to go through all of that you can build a blade from station 4. Using the angle and width and make one straight blade from this. Once the blade is made you can glue angle blocks on the new blade at the angle it will be installed.

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Understanding 3 phase alternators....

Three phase is nothing more than single phase with 2 extra coils slightly out of phase with first. Basically "Phase" relates to the timing of the magnets passing over the coils at different times. With single phase the magnets and coils all line up with each other and are said to be in "phase". The diagram below shows single phase wiring....

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In a single phase unit the coils are wound opposite of the first. That is to say one is wound clockwise and the next is counter clockwise. If your unit has 8 magnets then it would also have 8 coils. With 3 phase you would have 3 coils for each pair of magnets. A pair meaning one north and one south magnet. There are many combinations for any one set up. For instance you could use 8 magnets and only have 6 coils without overlapping them... or 3 set of 4 coils in series. For now we won't worry about the combinations and stick with the basics. Below shows a diagram of 4 magnets with the placement of each of the coil sets...

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As you can see the first phase covers only the north pole magnets and are wound all in the same direction. The other of the two are identical to the first with the exception they are offset equally. The next diagram shows all the sets in place for a 4 pole alternator. You end up with 3 start wires labeled A,B,C and 3 end wires labeled D,E,F. The output wires to this arrangement would be A, C and E. The reason E is an output or ends up being a "start" wire is because when the magnet passes over the 2nd phase its out of phase between the 1 and 3 so the ends are reversed instead of winding them in the opposite order.

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Now to connect the ends and change the AC to DC for battery charging... Below shows the star and delta symbols and 2 different types of rectifiers. Either rectifier can be used for star or delta. You can use diodes and make your own rectifier set up or you can purchase the standard rectifiers. Notice on the standard rectifiers one AC lead isn't used. Similar to the diodes, a rectifier that is already made up for such use and my personal preference is a unit from a GM alternator. They seem to give the best rectified output out of all of them. I'm not sure why but they do. They are expensive to buy new but usually you can get them from the junk yard fairly cheap. Sometimes get the whole alternator for around 15 bucks. They also make a nice clean set-up. There are basically two ways to wire a 3 phase alternator, star ( or Wye) and Delta. With Delta you get lower voltage but more amps. In star you get higher voltage but less amps. You can calculate these by using the square root of 3 ( or 1.732 ). Each coil set is a "phase" of the alternator so when you measure voltage,ohms or current to test one phase of the alternator you would measure the "phase". Once you know what the output will be from one phase you can calculate the "line" output of either delta or star. The line voltage would be measured from any 2 of the 3 outputs. If one phase measured 22 volts in your test and 10 amps then the star configuration would produce 38 volts and 10 amps ( 22 x 1.732 ). The amps remain the same as the phase measurement because the star is basically series'd to

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another phase. In Delta you would get 22 volts at 17.32 amps (10 amps x 1.73 ). If you calculate this out 22 volts x 17.32 = 381 watts and 38 x 10 = 380 watts... so what is the advantage? Typically the resistance in Delta is 1/3 the resistance of star. If the resistance of star was 1.5 ohms we could calculate the output ( see formula section ). Lets assume the test was at 600 rpm, we achieved 38 volts in star ( about 16 rpm per volt ) so at 1000 rpm we would get 62.5 volts less battery voltage of 12.6 = 49.9 volts / 1.5 ohms = 33.26 amps * 12.6 = 419 watts... not to bad. Now in delta we had 22 volts at the same rpm ( about 27 rpm per volt ). So at the same 1000 rpm we get 37 volts - 12.6 battery = 24.4 volts / .5 ohms = 48.8 amps * 12.6 = 614 watts. Almost a 200 watt gain !!! The advantage of star is the higher voltage at lower rpm which means our unit would have to make 201 rpm to start charging at 12.6V where the Delta would require 340 rpm to start charging.

• • Some Basic factoids about 3 phase.... Most of the electric power in the world is 3 phase. The concept was originally conceived by Nikola Tesla and

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was proven that 3 phase was far superior to single phase power. 3 phase power is typically 150% more efficient than single phase in the same power range. In a single phase unit the power falls to zero three times during each cycle, in 3 phase it never drops to zero. The power delivered to the load is the same at any instant. Also, in 3 phase the conductors need only be 75% the size of conductors for single phase for the same power output. •

And there you have it ! Not really much more difficult than single phase but much more efficient !!! •

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Here is the new mini-gen finally...

I spent quite a bit of time on this one and I finally came up with one that I liked. A great little alternator for experimenting with the wind, stirling engines or what ever you need a small energy plant for. This is basically a single phase alternator using a single coil in the center and utilizing the flux change through the case to create energy. It has 8 - N42 neodymium magnets mounted on the prop hub assembly causing the changes through the coil. Very similar to the basic "claw pole" alternators with the exception this one is an axial flux instead of the common radial flux units. It will easily light a dozen bright White LED's with a hand spin. It comes in kit form with only mild skills needed to assemble it as per the instructions at the bottom of the page. Below shows a picture of its components...

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Even though its small in size it does a pretty good job powering small projects. The DC output through the rectifier diodes ( included ) with a hand spin will easily reach 12 volts+ and with the voltage doubler (also included ) can produce 24volts and higher with a hand spin and 120ma output ( .12 amp ). I've played with a half dozen of these making up small wind projects with the MiniLenz2 vertical as well as the prop type horizontals. Charging small batteries isn't a problem with this little unit. Below shows one mounted to a mini-Lenz2 wind turbine (not included with the kit )... the mini-Lenz2 spinner will also be available in the near future.

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The instructions also show how to make a quick set of simple prop type blades that work very well with the unit. Still a lot of things in the works with them but these are ready now... The mini-gen kit is $36.95 plus shipping The kit includes everything needed to assemble the minigen (shown in the parts picture above) as well as the diodes and capacitors to make the rectifier and voltage doubler and the mounting bracket which will work for either a vertical or horizontal wind turbine. The kit is unpainted. email me at elenz(at)windstuffnow(dot)com if your interested sorry about the non-clickable email I simply get spammed to death otherwise I can accept paypal payments

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