Palas de PVC de bricolaje para turbina eólica
Cuchillas de PVC ligero, barato, rápido y fácil de fabricar. ¿Cómo los harás?
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Elige el tamaño correcto.
Primero debes decidir por ti mismo qué tamaño de cuchillas necesitas. Entonces puedes ir a la tienda. No hace falta decir que conviene comprar un trozo de tubo del mismo largo que las cuchillas. El diámetro de la tubería debe ser 5 veces menor que la longitud de la cuchilla. Por ejemplo, para palas de 50 cm es necesario comprar un tubo con un diámetro de 10 cm, de un trozo de tubo se pueden fabricar 4 palas.
Entonces, trajiste a casa una tubería de PVC. En mi ejemplo, para palas de 50 cm, queda así.
Marque la tubería de PVC.
El primer paso es cortar el tubo a lo largo en cuatro secciones iguales. Es difícil marcar la superficie cilíndrica de una tubería sin herramientas. Lo mejor es tomar un trozo grande de papel y envolverlo bien alrededor de la tubería. El borde de la hoja te ayudará a dibujar una línea recta en la tubería. El ancho de la hoja será igual a la circunferencia. Luego dobla una hoja de papel por la mitad y marca la mitad de la circunferencia del tubo. Finalmente, dobla la hoja en cuatro. Con este método, puede dibujar con cuidado líneas rectas a lo largo de toda la tubería. Ahora toma una sierra y corta el tubo en dos mitades.
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Y ahora vuelve a cortar cada mitad por la mitad:
Procese cuatro espacios en blanco.
Ahora, con cada uno de los cuatro espacios en blanco, debemos hacer lo siguiente:
1) Realizar cortes rectangulares de unos 5 cm de largo en la base de las futuras palas. Antes de cortar los espacios en blanco, es necesario perforar agujeros en las esquinas para no violar la integridad estructural del material. Los cortes deben realizarse con cuidado, teniendo cuidado de no tocar los agujeros perforados con la sierra.
2) Cortar las piezas de trabajo en diagonal desde el extremo hasta la base.
Todo está listo.
Ahora todo está listo. Disponemos de cuatro palas.
Un generador eólico fabricado con el generador de un automóvil puede ayudar en una situación en la que una casa privada no tiene la capacidad de conectarse a una línea eléctrica. O servirá como fuente auxiliar de energía alternativa. Un dispositivo de este tipo se puede fabricar con sus propias manos a partir de materiales de desecho, utilizando las mejores prácticas de los artesanos populares. Fotos y videos demostrarán el proceso de creación de una turbina eólica casera.
Diseño de generador eólico.
Existe una gran variedad de tipos de aerogeneradores y planos para su fabricación. Pero cualquier diseño incluye los siguientes elementos obligatorios:
- generador;
- cuchillas;
- almacenamiento de batería;
- mástil;
- la unidad electrónica.
Con algunas habilidades, puedes hacer un generador eólico con tus propias manos.
Además, es necesario pensar de antemano en el sistema de control y distribución de electricidad y dibujar un diagrama de instalación.
rueda de viento
Las palas son quizás la parte más importante de un aerogenerador. El funcionamiento del resto de componentes del dispositivo dependerá del diseño. Están hechos de diferentes materiales. Incluso de una tubería de alcantarillado de plástico. Las hojas de tubería son fáciles de fabricar, económicas y no susceptibles a la humedad. El procedimiento para fabricar una rueda de viento es el siguiente:
- Es necesario calcular la longitud de la cuchilla. El diámetro de la tubería debe ser igual a 1/5 del metraje total. Por ejemplo, si la cuchilla tiene un metro de largo, entonces un tubo con un diámetro de 20 cm será suficiente.
- Con una sierra de calar, corte el tubo a lo largo en 4 trozos.
- De una parte hacemos un ala, que nos servirá como plantilla para cortar las hojas posteriores.
- Alisamos las rebabas de los bordes con abrasivo.
- Las palas se fijan a un disco de aluminio con tiras soldadas para su fijación.
- A continuación, se atornilla el generador a este disco.
Palas para rueda de viento
Después del montaje, es necesario equilibrar la rueda de viento. Está montado horizontalmente sobre un trípode. La operación se realiza en una habitación cerrada al viento. Si el equilibrado se realiza correctamente, la rueda no debería moverse. Si las cuchillas giran por sí solas, es necesario afilarlas hasta que toda la estructura esté equilibrada.
Sólo después de completar con éxito este procedimiento se debe proceder a verificar la precisión de la rotación de las cuchillas; deben girar en el mismo plano sin distorsión. Permita un error de 2 mm.
Diagrama de montaje del generador.
Mástil
Para hacer el mástil, es adecuada una tubería de agua vieja con un diámetro de al menos 15 cm y una longitud de aproximadamente 7 m. Si hay edificios dentro de los 30 m del lugar previsto para la instalación, entonces la altura de la estructura se ajusta hacia arriba. Para un funcionamiento eficiente de la turbina eólica, la pala se eleva por encima del obstáculo al menos 1 m.
Se hormigona la base del mástil y las clavijas para asegurar los vientos. A las estacas se sueldan abrazaderas con pernos. Para los vientos se utiliza cable galvanizado de 6 mm.
Consejo. El mástil ensamblado tiene un peso considerable, si se instala manualmente, necesitará un contrapeso hecho de un tubo con carga.
Conversión del generador
Para fabricar un generador de molino de viento, es adecuado un generador de cualquier automóvil. Sus diseños son similares entre sí y la modificación se reduce a rebobinar el cable del estator y fabricar un rotor con imanes de neodimio. Se perforan agujeros en los polos del rotor para fijar los imanes. Instálelos en polos alternos. El rotor se envuelve en papel y los huecos entre los imanes se rellenan con resina epoxi.
Generador de coche
De la misma forma, puedes rehacer el motor de una vieja lavadora. En este caso sólo los imanes están pegados en ángulo para evitar que se peguen.
El nuevo devanado se rebobina a lo largo de la bobina hasta el diente del estator. Puedes hacer un bobinado aleatorio, dependiendo de con quién te sientas cómodo. Cuanto mayor sea el número de vueltas, más eficiente será el generador. Las bobinas se enrollan en una dirección según un circuito trifásico.
Vale la pena probar el generador terminado y medir los datos. Si a 300 rpm el generador produce unos 30 voltios, este es un buen resultado.
Generador para un molino de viento de un generador de automóvil.
Montaje final
El marco del generador está soldado a partir de un tubo perfilado. La cola es de chapa galvanizada. El eje giratorio es un tubo con dos cojinetes. El generador se fija al mástil de tal forma que la distancia de la pala al mástil sea de al menos 25 cm. Por motivos de seguridad conviene elegir un día tranquilo para el montaje final e instalación del mástil. Cuando se exponen a fuertes vientos, las palas pueden doblarse y romperse contra el mástil.
Para utilizar baterías para alimentar equipos que funcionan en una red de 220 V, deberá instalar un inversor de conversión de voltaje. La capacidad de la batería se selecciona individualmente para el generador eólico. Este indicador depende de la velocidad del viento en la zona, la potencia del equipo conectado y la frecuencia de su uso.
Dispositivo generador de viento
Para evitar que la batería se dañe por sobrecarga, necesitará un controlador de voltaje. Puede hacerlo usted mismo si tiene suficientes conocimientos de electrónica o comprar uno ya hecho. Hay muchos controladores disponibles para la venta para mecanismos de producción de energía alternativa.
Consejo. Para evitar que la pala se rompa con vientos fuertes, instale un dispositivo simple: una veleta protectora.
Mantenimiento de generadores eólicos.
Un aerogenerador, como cualquier otro dispositivo, requiere seguimiento técnico y mantenimiento. Para garantizar el funcionamiento ininterrumpido del molino de viento, periódicamente se realizan los siguientes trabajos.
Diagrama de funcionamiento del generador eólico.
- El coleccionista actual requiere la mayor atención. Los cepillos del generador deben limpiarse, lubricarse y ajustarse preventivamente cada dos meses.
- A la primera señal de un mal funcionamiento de la pala (sacudidas y desequilibrio de la rueda), el aerogenerador se baja al suelo y se repara.
- Cada tres años, las piezas metálicas se recubren con pintura anticorrosión.
- Compruebe periódicamente las fijaciones y la tensión de los cables.
Ahora que la instalación está completa, puedes conectar dispositivos y usar electricidad. Al menos mientras hace viento.
Generador de molino de viento de bricolaje: video
Generador eólico para una casa particular: foto.
El uso de fuentes de energía alternativas es una de las principales tendencias de nuestro tiempo. La energía eólica limpia y asequible se puede convertir en electricidad incluso en su hogar construyendo una turbina eólica y conectándola a un generador.
Puede construir palas para un generador eólico con sus propias manos a partir de materiales comunes, sin utilizar equipo especial. Te diremos qué forma de pala es más eficiente y te ayudaremos a elegir el dibujo adecuado para una planta eólica.
Un generador eólico es un dispositivo que permite convertir la energía eólica en electricidad.
El principio de su funcionamiento es que el viento hace girar las palas, pone en movimiento el eje, a través del cual se suministra la rotación al generador a través de una caja de cambios, lo que aumenta la velocidad.
El funcionamiento de una central eólica se evalúa mediante el KIEV (factor de utilización de la energía eólica). Cuando una rueda de viento gira rápidamente, interactúa con más viento, lo que significa que le quita más energía.
Hay dos tipos principales de generadores eólicos:
- horizontal.
Los modelos orientados verticalmente se construyen de modo que el eje de la hélice sea perpendicular al suelo. Por tanto, cualquier movimiento de masas de aire, independientemente de su dirección, pone en movimiento la estructura.
Esta versatilidad es una ventaja de este tipo de aerogeneradores, pero son inferiores a los modelos horizontales en términos de productividad y eficiencia operativa.
Un generador de viento horizontal se parece a una veleta. Para que las palas giren, la estructura debe girarse en la dirección deseada, dependiendo de la dirección del movimiento del aire.
Para monitorear y capturar los cambios en la dirección del viento, se instalan dispositivos especiales. La eficiencia con esta disposición de tornillos es significativamente mayor que con una orientación vertical. Para uso doméstico, es más racional utilizar generadores eólicos de este tipo.
¿Qué forma de hoja es óptima?
Uno de los elementos principales de un aerogenerador es un conjunto de palas.
Hay una serie de factores asociados con estas piezas que afectan la eficiencia del molino de viento:
- tamaño;
- forma;
- material;
- cantidad.
Si decides diseñar palas para un molino de viento casero, debes tener en cuenta todos estos parámetros. Algunos creen que cuantas más alas tenga la hélice de un generador, más energía eólica se podrá producir. En otras palabras, cuanto más, mejor.
Sin embargo, éste no es el caso. Cada pieza individual se mueve contra la resistencia del aire. Por tanto, un gran número de palas en una hélice requiere más fuerza del viento para completar una revolución.
Además, demasiadas alas anchas pueden provocar la formación del llamado “casquete de aire” delante de la hélice, cuando el flujo de aire no pasa a través del molino de viento, sino que lo rodea.
La forma importa mucho. La velocidad de la hélice depende de ello. Un flujo deficiente provoca la formación de vórtices que ralentizan la rueda de viento
El más eficiente es un generador eólico de una sola pala. Pero construirlo y equilibrarlo con tus propias manos es muy difícil. El diseño resulta poco fiable, aunque con una alta eficiencia. Según la experiencia de muchos usuarios y fabricantes de aerogeneradores, el modelo más óptimo es el de tres palas.
El peso de la hoja depende de su tamaño y del material del que estará fabricada. El tamaño debe seleccionarse con cuidado, guiado por fórmulas de cálculo. Es mejor procesar los bordes de modo que quede redondeado en un lado y un borde afilado en el lado opuesto.
La forma correcta de las palas de un aerogenerador es la base de su buen funcionamiento.
Las siguientes opciones son adecuadas para la producción doméstica:
- tipo de navegación;
- tipo de ala.
Las aspas tipo vela son simples franjas anchas, como las de un molino de viento. Este modelo es el más obvio y fácil de hacer. Sin embargo, su eficiencia es tan baja que esta forma prácticamente no se utiliza en los aerogeneradores modernos. La eficiencia en este caso es de alrededor del 10-12%.
Una forma mucho más espectacular son las palas de perfil alado. Se trata de los principios de la aerodinámica que elevan enormes aviones en el aire. Un tornillo de esta forma es más fácil de poner en movimiento y gira más rápido. El flujo de aire reduce significativamente la resistencia que encuentra el molino de viento a lo largo de su trayectoria.
El perfil correcto debe parecerse al ala de un avión. Por un lado, la hoja tiene un engrosamiento y por el otro una suave pendiente. Las masas de aire fluyen alrededor de una parte de esta forma muy suavemente.
La eficiencia de este modelo alcanza el 30-35%. La buena noticia es que usted mismo puede construir una espada alada utilizando un mínimo de herramientas. Todos los cálculos y dibujos básicos se pueden adaptar fácilmente a su molino de viento y utilizar energía eólica limpia y gratuita sin restricciones.
¿De qué se fabrican las cuchillas en casa?
Los materiales adecuados para la construcción de un aerogenerador son, en primer lugar, plástico, metales ligeros, madera y una solución moderna: la fibra de vidrio. La pregunta principal es cuánto trabajo y tiempo estás dispuesto a dedicar a fabricar un molino de viento.
Tuberías de alcantarillado de PVC
El material más popular y extendido para fabricar palas de plástico para aerogeneradores es una tubería de alcantarillado de PVC común. Para la mayoría de los generadores domésticos con un diámetro de tornillo de hasta 2 m, es suficiente un tubo de 160 mm.
Las ventajas de este método incluyen:
- precio bajo;
- disponibilidad en cualquier región;
- facilidad de operación;
- una gran cantidad de diagramas y dibujos en Internet, amplia experiencia en uso.
Las tuberías son diferentes. Esto lo saben no solo quienes fabrican plantas de energía eólica caseras, sino también todos los que se han topado con la instalación de alcantarillado o suministro de agua. Se diferencian en grosor, composición y fabricante. La tubería es económica, por lo que no es necesario que intente abaratar aún más su molino de viento ahorrando en tuberías de PVC.
El material de mala calidad de los tubos de plástico puede provocar que las palas se agrieten durante la primera prueba y todo el trabajo sea en vano.
Primero debes decidir el patrón. Hay muchas opciones, cada forma tiene sus propias desventajas y ventajas. Quizás valga la pena experimentar primero antes de eliminar la versión final.
Dado que el precio de las pipas es bajo y puedes encontrarlas en cualquier ferretería, este material es perfecto para los primeros pasos en el modelado de palas. Si algo sale mal, siempre puedes comprar otra pipa e intentarlo de nuevo; tu billetera no se verá muy afectada por tales experimentos.
Los usuarios experimentados de energía eólica han observado que es mejor utilizar tubos de color naranja que grises para fabricar las palas de las turbinas eólicas. Mantienen mejor su forma, no se doblan una vez formada el ala y duran más
Los diseñadores aficionados prefieren el PVC, ya que durante las pruebas una hoja rota se puede reemplazar por una nueva, hecha en 15 minutos directamente en el lugar si se dispone de un patrón adecuado. Sencillo, rápido y, lo más importante, asequible.
Aluminio: fino, ligero y caro
El aluminio es un metal ligero y duradero. Se utiliza tradicionalmente para fabricar palas de aerogeneradores. Debido a su bajo peso, si le das a la placa la forma deseada, las propiedades aerodinámicas de la hélice serán excelentes.
Las principales cargas que experimenta un molino de viento durante la rotación tienen como objetivo doblar y romper la pala. Si el plástico se agrieta y falla rápidamente durante dicho trabajo, puede contar con un tornillo de aluminio por mucho más tiempo.
Sin embargo, si comparamos los tubos de aluminio y PVC, las placas de metal seguirán siendo más pesadas. A altas velocidades de rotación existe un alto riesgo de dañar no la propia hoja, sino el tornillo en el punto de fijación.
Otra desventaja de las piezas de aluminio es la complejidad de su fabricación. Si el tubo de PVC tiene una curva que se utilizará para impartir propiedades aerodinámicas a la pala, entonces el aluminio, por regla general, se toma en forma de lámina.
Después de cortar la pieza según el patrón, lo que en sí mismo es mucho más difícil que trabajar con plástico, aún será necesario enrollar la pieza de trabajo resultante y darle la curvatura correcta. No será tan fácil hacerlo en casa y sin herramientas.
Fibra de vidrio o fibra de vidrio - para profesionales
Si decide abordar la cuestión de crear una cuchilla de manera consciente y está dispuesto a dedicarle mucho esfuerzo y nervios, la fibra de vidrio será suficiente. Si no ha trabajado anteriormente con generadores eólicos, comenzar a familiarizarse con el modelado de un molino de viento hecho de fibra de vidrio no es la mejor idea. Aún así, este proceso requiere experiencia y habilidades prácticas.
Una hoja hecha de varias capas de fibra de vidrio unidas con pegamento epoxi será fuerte, liviana y confiable. Con una gran superficie, la pieza resulta hueca y prácticamente ingrávida.
Para la fabricación se utiliza fibra de vidrio, un material fino y duradero que se produce en rollos. Además de la fibra de vidrio, el pegamento epoxi es útil para fijar las capas.
El trabajo comienza creando una matriz. Este es un espacio en blanco que representa un molde para una pieza futura.
La matriz puede ser de madera: vigas, tablas o troncos. La silueta volumétrica de la mitad de la hoja está recortada directamente del macizo. Otra opción es un molde de plástico.
Es muy difícil hacer una pieza de trabajo usted mismo, debe tener frente a sus ojos un modelo listo para usar de una hoja de madera u otro material, y solo entonces se corta una matriz para la pieza de este modelo. Se necesitan al menos 2 matrices de este tipo, pero, habiendo hecho una forma exitosa una vez, se puede usar muchas veces y de esta manera se puede construir más de un molino de viento.
El fondo del molde se lubrica cuidadosamente con cera. Esto se hace para que la hoja terminada se pueda quitar fácilmente más adelante. Coloque una capa de fibra de vidrio y cúbrala con pegamento epoxi. El proceso se repite varias veces hasta que la pieza alcanza el espesor deseado.
Cuando el pegamento epoxi se haya secado, se retira con cuidado la mitad de la pieza de la matriz. Hacen lo mismo con la segunda mitad. Las piezas se pegan entre sí para formar una pieza tridimensional hueca. Ligera, duradera y con forma aerodinámica, la pala de fibra de vidrio es el pináculo de la excelencia para el aficionado a los parques eólicos domésticos.
Su principal desventaja es la dificultad de implementar la idea y una gran cantidad de defectos al principio, hasta obtener la matriz ideal y perfeccionar el algoritmo de creación.
Barato y alegre: pieza de madera para una rueda de viento
Una cuchilla de madera es un método anticuado que es fácil de implementar, pero ineficaz con el nivel actual de consumo de electricidad. La pieza se puede fabricar a partir de una tabla maciza de madera clara, por ejemplo de pino. Es importante elegir una pieza de madera bien seca.
Debe elegir la forma adecuada, pero tenga en cuenta el hecho de que la hoja de madera no será una placa delgada, como el aluminio o el plástico, sino una estructura tridimensional. Por lo tanto, no basta con darle forma a la pieza de trabajo, es necesario comprender los principios de la aerodinámica e imaginar el contorno de la pala en las tres dimensiones.
Tendrás que utilizar un cepillo para darle el aspecto final a la madera, preferiblemente eléctrico. Para mayor durabilidad, la madera se trata con un barniz o pintura protectora antiséptica.
La principal desventaja de este diseño es el gran peso del tornillo. Para mover este coloso, el viento debe ser lo suficientemente fuerte, lo que en principio es difícil de lograr. Sin embargo, la madera es un material asequible. Las tablas adecuadas para crear la hélice de una turbina eólica se pueden encontrar en su jardín sin gastar un centavo. Y ésta es la principal ventaja de la madera en este caso.
La eficiencia de una hoja de madera tiende a cero. Como regla general, el tiempo y el esfuerzo invertidos en crear un molino de viento de este tipo no valen el resultado obtenido, expresado en vatios. Sin embargo, la pieza de madera también tiene su lugar como modelo de entrenamiento o como pieza de prueba. Y una veleta con palas de madera luce impresionante en el sitio.
Dibujos y ejemplos de palas.
Es muy difícil realizar el cálculo correcto de la hélice de un aerogenerador sin conocer los parámetros básicos que se muestran en la fórmula, además de no tener idea de cómo afectan estos parámetros al funcionamiento del aerogenerador.
Es mejor no perder el tiempo si no quieres profundizar en los conceptos básicos de la aerodinámica. Los dibujos y diagramas ya preparados con indicadores específicos le ayudarán a elegir una pala adecuada para una planta de energía eólica.
Dibujo de una pala para una hélice de dos palas. Fabricado con tubería de alcantarillado de 110 de diámetro. El diámetro de la hélice del molino de viento en estos cálculos es 1 m
Un generador eólico tan pequeño no podrá proporcionarle gran potencia. Lo más probable es que no pueda extraer más de 50 W de este diseño. Sin embargo, una hélice de dos palas hecha de un tubo de PVC delgado y liviano proporcionará una alta velocidad de rotación y garantizará el funcionamiento del molino de viento incluso con vientos suaves.
Dibujo de una pala para hélice de aerogenerador tripala realizada a partir de un tubo de 160 mm de diámetro. La velocidad estimada en esta opción es 5 con un viento de 5 m/s
Una hélice de tres palas de esta forma se puede utilizar para unidades más potentes, aproximadamente 150 W a 12 V. El diámetro de toda la hélice en este modelo alcanza 1,5 m. La rueda de viento gira rápidamente y se pone en marcha fácilmente. El molino de viento de tres alas se encuentra con mayor frecuencia en las centrales eléctricas domésticas.
Dibujo de una pala casera para una hélice de aerogenerador de 5 palas. Fabricado en tubo de PVC de 160 mm de diámetro. Velocidad estimada – 4
Una hélice de cinco palas de este tipo podrá producir hasta 225 revoluciones por minuto con una velocidad del viento estimada de 5 m/s. Para construir una pala según los dibujos propuestos, es necesario transferir las coordenadas de cada punto de las columnas "Coordenadas del patrón delantero/trasero" a la superficie de la tubería de alcantarillado de plástico.
La tabla muestra que cuantas más alas tenga un aerogenerador, más corta debe ser su longitud para producir una corriente de la misma potencia.
Como muestra la práctica, es bastante difícil mantener un aerogenerador de más de 2 metros de diámetro. Si necesita un molino de viento más grande según la tabla, considere aumentar el número de palas.
Se familiarizará con las reglas y principios de este artículo, que describe el proceso de realización de cálculos paso a paso.
Equilibrio de una turbina eólica
Equilibrar las aspas de un generador eólico ayudará a que funcione de la manera más eficiente posible. Para realizar el equilibrio, es necesario encontrar una habitación donde no haya viento ni corrientes de aire. Por supuesto, para una rueda de viento de más de 2 m de diámetro será difícil encontrar un espacio así.
Las palas se ensamblan en una estructura terminada y se instalan en la posición de trabajo. El eje debe colocarse estrictamente horizontal, nivelado. El plano en el que girará la hélice debe establecerse estrictamente vertical, perpendicular al eje y al nivel del suelo.
Una hélice que no se mueve debe girarse 360/x grados, donde x = número de palas. Idealmente, un molino de viento equilibrado no se desviará 1 grado, sino que permanecerá inmóvil. Si la hoja ha girado por su propio peso, es necesario ajustarla un poco, reducir el peso en un lado y eliminar la desviación del eje.
El proceso se repite hasta que el tornillo esté absolutamente inmóvil en cualquier posición. Es importante que no haya viento durante el equilibrio. Esto puede distorsionar los resultados de las pruebas.
También es importante comprobar que todas las piezas giran estrictamente en el mismo plano. Para comprobarlo, se instalan placas de control a una distancia de 2 mm a ambos lados de una de las palas. Durante el movimiento, ninguna parte del tornillo debe tocar la placa.
Para operar un aerogenerador con palas fabricadas, será necesario montar un sistema que acumule la energía recibida, la almacene y la transmita al consumidor. Uno de los componentes del sistema es el controlador. Aprenderá cómo hacer esto leyendo nuestro artículo recomendado.
Si desea utilizar energía eólica limpia y segura para las necesidades del hogar y no planea gastar mucho dinero en equipos costosos, unas palas caseras hechas de materiales comunes serán una idea adecuada. No tenga miedo de experimentar y podrá mejorar aún más los modelos existentes de hélices de molinos de viento.
Los generadores eólicos, incluidos los caseros, se utilizan cada vez más como fuente alternativa de energía. Para construir un molino de viento basta con un mástil, una turbina, una veleta y una rueda de viento. De este set sólo tendrás que adquirir un generador eléctrico para convertir la energía eólica en energía eléctrica. Todos los demás componentes se pueden fabricar independientemente a partir de materiales de desecho. En este artículo se tratará el montaje de una rueda eólica y la fabricación de palas de un aerogenerador.
Antes de montar usted mismo un generador eólico, debe decidir la potencia que necesita obtener del molino de viento. Esta potencia depende directamente de la fuerza del viento en la región, del diámetro de la rueda eólica y del número de palas. Y si una persona no puede influir en la fuerza del viento de ninguna manera, entonces los parámetros requeridos de las palas deberán determinarse de antemano. La siguiente tabla muestra los parámetros de la rueda eólica (diámetro de la rueda para un determinado número de palas) y la potencia generada por el aerogenerador a una velocidad del viento de 4 m/s.
La tabla muestra que se puede fabricar un generador eólico con una potencia de 50...100 kV a partir de materiales de desecho.
Después de determinar el número y las dimensiones requeridas de las palas del aerogenerador, puede proceder a su fabricación. Para ello, es necesario elegir el tipo de palas: palas tipo vela (como los molinos de viento) o palas con perfil de ala. Las palas tipo vela tienen un diseño simple, pero son capaces de convertir solo entre el 10 y el 12% de la energía del flujo de viento, ya que no utilizan las capacidades aerodinámicas de los flujos de viento. Los lados interior y exterior de las palas del perfil del ala tienen áreas diferentes, lo que crea una diferencia en la presión del aire en lados opuestos del ala. La fuerza aerodinámica resultante hace que el uso del flujo del viento sea mucho más eficiente, y la eficiencia de la energía eólica puede alcanzar el 0,4 (el 40% de la energía eólica se convierte en trabajo útil).
Se pueden utilizar tubos de PVC, aluminio o fibra de vidrio como materiales o espacios en blanco para la fabricación de palas de aerogeneradores.
Palas de aerogenerador fabricadas con tubos de PVC
Los tubos de PVC ya tienen todas las características necesarias para la fabricación de palas: son ligeros, bastante resistentes y tienen forma curva. Al utilizar tubos de PVC para fabricar palas, conviene recordar que el plástico todavía no tiene buenas características para soportar cargas de tracción. Por tanto, debido a la alta velocidad de rotación de las palas del aerogenerador (la velocidad de movimiento de la parte final de la pala de una rueda de aerogenerador de dos palas es de cientos de metros por segundo), es necesario reducir la longitud de la cuchilla y, por lo tanto, aumentar el número de cuchillas (de acuerdo con la tabla). Además, el espesor de la pared del tubo de PVC debe ser de al menos 4 mm.
Como plantilla para las cuchillas, puede usar el dibujo a continuación, imprimirlo, pegarlo a la pared de la tubería, rodearlo con un marcador y cortar la cuchilla de la tubería. Las zonas cortadas y los bordes de las hojas deben lijarse y redondearse.
Para conectar las palas es necesario preparar una base metálica sobre la que se fijarán todas las palas del aerogenerador. Las dimensiones del disco deben seleccionarse individualmente, teniendo en cuenta los parámetros del generador eléctrico (diámetro del eje de salida) que se utilizará para el molino de viento.
Palas de turbina eólica de aluminio.
Las hojas de aluminio, en comparación con las de plástico, tienen mejores características de resistencia, tanto a la tracción como a la flexión. Sin embargo, una mayor masa de palas requerirá refuerzos adicionales en el diseño de la rueda y el mástil del aerogenerador. A continuación se muestra una de las posibles opciones para la fabricación de palas de aluminio.
Una desventaja importante de las hojas de aluminio es la dificultad de fabricación, porque... en cualquier caso, esto requerirá piezas en bruto de aluminio y herramientas especiales para procesar y soldar metales.
Palas de turbina eólica de fibra de vidrio.
La fibra de vidrio puede considerarse un material ideal para la fabricación de palas de aerogeneradores debido a su excelente resistencia, propiedades aerodinámicas y peso. Sin embargo, fabricar hojas de fibra de vidrio es un proceso bastante laborioso que requiere habilidades especiales y experiencia trabajando con madera y fibra de vidrio.
A continuación se muestran plantillas de una matriz de palas de rueda eólica con un diámetro de 2 metros.
Para fabricar palas a partir de un generador eólico, es necesario preparar una matriz de madera, que se mecaniza a partir de una viga de madera según una plantilla. Posteriormente se encera el molde y se aplica una capa de resina epoxi, sobre la que se coloca una lámina de fibra de vidrio. Luego se aplica otra capa de resina epoxi encima de la fibra de vidrio y otra capa de fibra de vidrio. Una hoja consta de 3 a 5 capas de fibra de vidrio. Después del secado, obtenemos media pala de aerogenerador. Las mitades resultantes de las palas se pegan con resina epoxi y en el extremo interior se pega un tapón de madera, que servirá como base para unir la pala al cubo de la rueda.
Equilibrio de palas de aerogenerador
Una vez fabricadas las palas del aerogenerador y montada la rueda, es necesario equilibrarla.
Al equilibrar, la rueda debe girar libremente en el banco de pruebas, mientras que el plano de la unidad de conexión de la rueda debe ser estrictamente paralelo a la suspensión vertical. La verificación del equilibrio es la siguiente: la rueda se detiene y se suelta. Luego giramos la rueda manualmente en un ángulo igual a 360/número de palas, la paramos nuevamente y la soltamos. Si una rueda que está parada y suelta comienza a girar, significa que la parte de la rueda que tiende hacia abajo es más pesada. Habiendo determinado una hoja más pesada, es necesario pulir uno de sus bordes para reducir su peso.
Después de igualar las masas de todas las palas del aerogenerador, puede realizar una prueba más: instale barras en ambos lados a una distancia de 2 mm de las palas y luego asegúrese de que las palas no toquen las barras al girar.
Después de esto, puede comenzar el montaje final y la conexión del generador eólico.
Si busca y busca en Internet, muchas personas fabrican palas para sus generadores eólicos caseros con tubos de plástico. Bueno, esto es comprensible, ya que las tuberías de alcantarillado son muy adecuadas para estos fines, son accesibles y económicas. Pero, por supuesto, no a todos, no les gusta especialmente el tubo gris, ya que se deforma rápidamente y es muy débil. Los tubos de color rojo son los más adecuados, mantienen su forma y tienen buena resistencia. Los mejores tubos están hechos de PVC puro, pero ahora cada vez más se fabrican de algo desconocido, como polipropileno y otros materiales, que tampoco son adecuados para las palas de los aerogeneradores.
Bueno, está bien, el principal error que comete la gente es fabricar palas sin ningún cálculo y montarlas en el generador, pero las palas son la parte del generador eólico que convierte la energía eólica, y lo bien que lo hagan depende del KIEV general de el generador eólico (coeficiente de utilización de la energía eólica).
Para calcular las láminas de tuberías de PVC se creó un programa sencillo pero eficaz en formato Excel. En este programa es fácil calcular el tornillo para un generador específico. Al ingresar las coordenadas de la futura pala, se puede ver cómo cambian todos los parámetros necesarios de la hélice, estas son revoluciones a diferentes velocidades del viento, KIEV, par, arranque y otros parámetros.
Pero mucha gente corta las hojas a ojo, y yo usé un programa para analizar KIEV como el que se muestra en la captura de pantalla debajo de la hoja; muy a menudo se ven hojas hechas de tubos exactamente de esta forma.
Este tipo de cuchillas se fabrican a menudo, esto es lo más simple, simplemente dibuja dos líneas en el tubo y recórtalas, procesa los bordes y listo. Pero el KIEV de este tipo de palas es 0,2 en la versión de tres palas para diámetros de tubería pequeños. El rendimiento es mejor si aumentas el número de palas a 6, 8, pero la velocidad disminuye y, como sabemos, necesitamos la máxima potencia de las palas a la mayor velocidad posible con cada velocidad del viento.
A continuación se muestran capturas de pantalla de dicha espada.
Se trata de una hélice de tres palas fabricada a partir de un tubo de 110 mm con un diámetro de 1,2 my una potencia máxima a una velocidad de 3,8.
>
Y ya son 6 palas, el resultado es un poquito mejor.
>
Además, un tornillo de un tubo de 160 mm cortado según este principio también tiene un KIEV y una velocidad bajos.
>
Si hay 6 palas, entonces es mejor.
>
También puedes aumentar el diámetro, por ejemplo, a 1,7 my verás.
>
El rendimiento es mejor para tornillos más grandes cortados de tubos de mayor diámetro, por ejemplo de un tubo de 320 mm.
>
>
>
Y aquí hay un archivo Excel con el último tubo de 320 mm de diámetro: rasshet3D2.5Z5.5T3200mm.xls
Cuchilla universal.
Especialmente para aquellos que quieren cortar hojas con un KIEV relativamente alto, utilicé un programa para crear una determinada hoja universal. Es un poco más difícil de cortar, pero tiene un KIEV y una velocidad más altos. En diámetros de tubería de 110-160, dicha pala tiene un KIEV de 0,27-0,33 con una velocidad de Z3,5-5,5, pero en hélices grandes el KIEV supera los 0,4 y la velocidad aumenta.Aquí hay una captura de pantalla del tubo 110 y del 160. Si alargas la hoja, KIEV cae un poco.
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Aquí hay un archivo Excel con esta hoja: rasshet3D1500.xls
Cómo cortar una hoja así sin programa.
Una hoja de este tipo se puede calcular muy fácilmente con una calculadora. Todos los cálculos se basan en el diámetro de la tubería. Primero hay que dividir el diámetro del tubo por 5, por ejemplo para el tubo 110 110:5=22mm, y para el tubo 160 160:5=32mm.22*2=44 mm, distancia desde la raíz de la pala 0%,
Segundo 22*488 mm, distancia 15%,
Tercero 22*2,5 = 55 mm, distancia 50%,
El cuarto es 22*2=44mm, la distancia es 100% punta.
Todos estos puntos deben estar conectados y esta será la parte frontal de la hoja. Para fijar la hoja, debe trazar otra línea en la que se perforan los orificios para fijar la hoja; la línea se dibuja a 22 mm de la primera línea.
Después del corte, los bordes de la hoja deben procesarse de esta manera, ya que el cálculo tiene en cuenta el procesamiento de los bordes de tal manera que todos los ángulos a lo largo de la hoja coincidan con los calculados.
En la imagen de abajo intenté mostrar cómo se debe hacer esto. Como ya escribí anteriormente, se toma como base el diámetro y se divide por 5, la cifra resultante se puede designar convencionalmente como X. Luego, en la figura hay números de esta letra, este es el porcentaje por el cual se debe multiplicar X .
Entonces se obtienen las siguientes coordenadas.
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La primera línea es cero, esta es la parte trasera de la futura pala.
Y luego el primer punto desde la raíz 0%, se puede designar de la siguiente manera, punto A-X-1-0%, donde A es el punto, X es la cifra que se obtiene al dividir el diámetro entre 5, 1 es el multiplicador, 0 es la distancia desde las láminas de la raíz - radio a lo largo de la lámina.
Línea para sujetar la cuchilla.
А-Х-1-0% = 22 mm, radio de la hoja 0 mm
B-X-4-15% = 88 mm, radio de la hoja 112,5 mm
B-X-2.5-50% = 55 mm, radio de la hoja 375 mm
Г-Х-1-100% = 22 mm, radio de la hoja 750 mm
Línea de fijación de la cuchilla.
DX-0,5 = 11 mm
EX-0,5 = 11 mm
11 milímetros desde la primera línea - trasera, hacia el frente, esta línea es para sujetar la hoja.
Aquí espero que todo esté claro. Esta hoja universal se adapta bien a diferentes diámetros de tubería y la longitud de la hoja se puede alargar o acortar. A partir de un tubo de 110 mm se puede hacer una hélice con un diámetro de hasta 1,5 m, después de eso las palas simplemente serán muy débiles. De 160 a 1,8 m, etc. Además, cuanto mayor sea el diámetro de la tubería y el tamaño del tornillo, mejor será el KIEV.
Pero, por supuesto, es mejor calcular individualmente el generador y la velocidad del viento requerida. Y si esto no es posible, puedes utilizar esta cuchilla universal y recordar cómo cortar. Ya he probado una hélice de 1,3 m de diámetro de tubo 110, cuatro palas, funciona bien, es ingeniosa.
