Generador eólico a partir de un alternador de automóvil: técnica de montaje y análisis de errores

Los aerogeneradores – son una alternativa prometedora para la energía tradicional. La energía eólica, convertida en electricidad, promete ser barata, fácil de obtener y de bajo costo. Y si tenemos en cuenta las facturas que llegan actualmente por la electricidad, para ahorrar vale la pena intentar construir su propio aerogenerador, ¿no cree?

Existen ejemplos reales de instalaciones que generan una cantidad considerable de energía. Sin embargo, las posibilidades de los aerogeneradores todavía superan significativamente a los competidores capaces de oponerse a la forma tradicional de obtener electricidad.

Hemos presentado una guía, siguiendo la cual usted podrá ensamblar un aerogenerador a partir del alternador de un automóvil por usted mismo. En el artículo propuesto se analizan detalladamente los errores comunes que se cometen al diseñar aerogeneradores. Para mayor claridad, el artículo se acompaña de materiales fotográficos y de video temáticos.

Sobre los aerogeneradores caseros para el hogar

El interés especial por la energía eólica se manifiesta a nivel doméstico. Esto se entiende si se echa un vistazo a la siguiente factura de energía consumida. Por lo tanto, varios aficionados se activan, utilizando todas las oportunidades para obtener electricidad de manera económica.

Una de estas posibilidades, muy real, está estrechamente relacionada con un molino de viento hecho a partir de un alternador de automóvil. El dispositivo ya está listo – el alternador de automóvil – solo es necesario equiparlo con aspas correctamente fabricadas para poder obtener de los terminales del generador algún valor de energía eléctrica.

Es cierto que funcionará eficazmente solo si hay clima ventoso.

Ejemplo de la práctica de uso doméstico de generadores eólicos. Un diseño práctico de aerogenerador bien desarrollado y bastante eficaz. Está equipado con una hélice de tres palas, algo poco común en equipos domésticos.

El uso de prácticamente cualquier alternador de automóvil es aceptable para construir un aerogenerador. Pero generalmente se intenta elegir un modelo potente, capaz de generar grandes corrientes. Aquí, los diseños de generadores de camiones, autobuses grandes, tractores, etc., están en la cima de la popularidad.

Además del generador, para fabricar el aerogenerador se necesitarán una serie de componentes adicionales:

• hélice de dos o tres palas;
• batería de automóvil;
• cable eléctrico;
• mástil, elementos de soporte, fijaciones.

El diseño de hélice de dos o tres palas se considera el más óptimo para un generador eólico clásico. Pero un proyecto doméstico a menudo está lejos de la ingeniería clásica. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, se intenta seleccionar hélices ya preparadas para la construcción casera.

Ventilador del radiador de un automóvil de pasajeros, que se utilizará como hélice de una instalación eólica doméstica. Su ligereza y gran superficie útil para la fuerza del aire permiten emplear estas opciones.

Por ejemplo, puede ser el ventilador de la unidad exterior de un sistema de aire acondicionado split o del ventilador del mismo automóvil. Pero si se desea seguir las tradiciones de construcción de aerogeneradores, habrá que fabricar la hélice del aerogenerador de principio a fin con las propias manos.

Antes de decidir ensamblar e instalar un aerogenerador, conviene evaluar los datos climáticos del terreno y calcular el retorno de la inversión. Una gran ayuda en esto será la información de un artículo muy interesante que recomendamos leer.

Tecnología de ensamblaje del aerogenerador

La base óptima para el generador de un aerogenerador doméstico parece ser el modelo AT-700, tomado de un tractor de la serie DT. Es cierto que este generador de tractor en su forma original está diseñado para una velocidad de rotación del rotor de hasta 6000 rpm. Para la construcción de un aerogenerador doméstico, este parámetro es claramente excesivo.

Hay dos soluciones posibles:

1. Aplicar algún multiplicador de velocidad que proporcione la relación de transmisión requerida.
2. Rebobinar el devanado del estator existente del AT-700 para bajas revoluciones.

En principio, ambas opciones de modernización del dispositivo son alcanzables. Pero, según las opiniones de constructores experimentados, la opción de rebobinar el devanado del estator es más aceptable. Más aún si se considera el peso del propio generador AT-700, que alcanza los 6 kg.

Generador de tractor AT-700. Numerosos proyectos en el ámbito doméstico se han desarrollado basándose precisamente en este dispositivo, que tiene una alta salida de corriente. Pero se requiere una pequeña modernización.

Si se añade un multiplicador al dispositivo, el peso del módulo completo se duplicará. Y este es un parámetro importante para la construcción del aerogenerador. Siempre se busca reducir el peso.

Al utilizar el generador K 701 en la construcción del aerogenerador, se requerirá alguna modernización:

Paso #1. Hélice del aerogenerador

El material para fabricar las palas de la hélice es un tubo de aluminio de riego (d = 200 mm) con una longitud de 0,7 a 1,0 m. Inicialmente se corta a lo largo en cuatro segmentos, y luego de dos o tres de las partes obtenidas se recortan las palas de la forma requerida.

Como el aluminio es un material fácil de trabajar, recortar la forma deseada de la pala a partir de un trozo de tubería no es un problema. Lo principal es calcular y dibujar correctamente la plantilla.

Las palas fabricadas de la futura hélice deben fijarse de alguna manera y montarse en el eje del generador. Este trabajo es más complejo, requiere un equilibrio preciso y especialmente al realizar una construcción de tres palas. Existen muchas opciones para fabricar el disco de la hélice. Una de ellas es crear esta pieza a partir de placas de aluminio.

Será necesario calcular el diámetro del disco de la hélice teniendo en cuenta la longitud de un metro de las palas. Para una envergadura de 2 metros, el diámetro calculado del disco puede ser de 150-200 mm. Con base en el diámetro calculado, se corta la cantidad necesaria de placas circulares (6-7 uds.) de chapa de aluminio.

Ejemplo de fabricación de una hélice de generador eólico a partir de un tubo de aluminio de doscientos milímetros, utilizado en campos agrícolas para riego de cultivos. Se obtiene una construcción ligera y eficiente.

Las placas circulares cortadas se colocan una sobre otra, se alinean por los bordes y se fijan. Para fijarlas, lo mejor es usar un pegamento epoxi de calidad. Pero no se excluyen otros métodos de sujeción.

En el disco pegado terminado, es necesario marcar y perforar un agujero en el punto central para la fijación en el eje del generador. El agujero debe modificarse con una ranura de chaveta del tamaño de la chaveta instalada en el eje del rotor del generador.

El disco de la hélice preparado de esta manera se marca para la fijación de las palas. A lo largo de las líneas marcadas se perforan agujeros para los pernos de fijación de los soportes. Estas piezas también se hacen de aluminio, seleccionando el grosor suficiente para compensar las fuerzas transmitidas.

A continuación, se procederá a adjuntar las palas previamente fabricadas al disco en los puntos de unión marcados, equilibrarlas sobre una superficie plana y fijarlas con pernos.

Paso #2. Fabricación del mástil a partir de un tubo

El generador de tractor AT-700, equipado con una hélice casera, ya constituye un verdadero aerogenerador. Para obtener el máximo efecto de la estructura, conviene elevarlo unos 5 a 7 metros y, además, dotarlo de un movimiento circular de 360°.

Por lo tanto, la veleta-aerogenerador se coloca sobre un mástil, el cual es más sencillo fabricar a partir de un tubo metálico.

Mástil instalado de tubo metálico de 50 mm de diámetro con el generador eólico en la parte superior. Para garantizar la estabilidad del mástil, se utilizan tensores de cable metálico.

Un mástil de 5 a 7 metros de altura, equipado en la parte superior con un aerogenerador, experimentará cargas significativas. En consecuencia, el diámetro del tubo metálico debe ser suficientemente grande – al menos 50 mm de diámetro exterior.

La fijación del mástil se realiza mediante cuatro tensores de cable, sujetos en la parte superior cerca del aerogenerador y tensados en oposición entre sí.

Debajo del extremo superior del tubo-mástil, en el interior, se presionan un par de cojinetes adecuados o se fijan de alguna otra manera. Este será un bloque de apoyo giratorio donde se colocará la veleta con el generador y la hélice. Solo queda fabricar la veleta misma e instalar en ella todo el equipo necesario.

Paso #3. Cómo hacer una veleta de aluminio

Se recomienda fabricar la estructura de la veleta, con un extremo para el generador de automóvil con hélice y el otro extremo para la «cola», con un material ligero y resistente.

Por ejemplo, un tubo de aluminio de perfil rectangular sería ideal para la base. Como sujeción del generador al tubo perfilado, es más conveniente usar abrazaderas de cinta metálica blanda (mejor de acero inoxidable).

Ejemplo de una posible fijación del cuerpo del generador sobre el tubo perfilado de la veleta. Aquí se utiliza un marco metálico con soportes delantero y trasero para conexión atornillada.

La cola de la veleta se puede construir con la misma lámina de aluminio y fijarla al tubo perfilado con escuadras. En el punto del centro de gravedad, sobre el tubo perfilado, es necesario reforzar un pasador metálico de acero inoxidable.

Esta pieza, en forma de un perno largo (250-300 mm), de aproximadamente 30 mm de diámetro (calculado), atraviesa transversalmente el cuerpo del tubo de aluminio perfilado y se fija por debajo con una tuerca. Sobre la tuerca se coloca una contratuerca.

El diámetro de la rosca del perno debe ser ligeramente menor que el diámetro interior de los anillos de los cojinetes prensados en el tubo-mástil. En el centro del perno, a lo largo de su eje, se perfora un agujero de 7-10 mm. A través de este agujero pasará el cable eléctrico del generador y bajará por el tubo hasta el punto de conexión.

Paso #4. Instalación y conexión del aerogenerador

Después de todas las preparaciones descritas (obligatoriamente en condiciones de tiempo sin viento) se procede a la instalación:

1. En la base de la veleta se fijan con abrazaderas el generador de tractor.
2. Se eleva el mástil del suelo de 1,5 a 2 metros y se instala la veleta con el perno de apoyo sobre los rodamientos.
3. Al mismo tiempo, se pasa el cable del generador a través del cuerpo del perno y luego dentro del tubo hasta el punto de salida inferior.
4. También, justo debajo de la base de la veleta, se instala rígidamente un limitador que permite que la veleta gire 360° en un sentido u otro, pero no más.
5. Se levanta el mástil definitivamente y se refuerza con tensores de cable.
6. Conectan los extremos del cable al dispositivo receptor (generalmente a través de un controlador a la batería).

En este punto, la construcción del generador eólico puede considerarse completada. Sin embargo, todavía hay una gran cantidad de detalles del proceso que se enfrentarán durante el período de uso del dispositivo.

Diagrama estructural de una instalación eólica completa: 1 – aerogenerador, 2 – convertidor de carga de la batería; 3 – batería de automóvil; 4 – inversor 24/220; 5,6 – salidas de voltaje 220V y 24V

Estos detalles ya están relacionados con la automatización que regula la acumulación y distribución de energía. Dispositivos como el controlador de carga, el inversor de corriente y otros son componentes obligatorios de los generadores eólicos.

Ejemplo fotográfico del ensamblaje del aerogenerador paso a paso

Consideremos un ejemplo de construcción de un aerogenerador de 24 V, ensamblado sobre la base de un generador de automóvil. El artilugio casero comienza a funcionar de manera estable con una velocidad del viento de 5 m/s. En tiempo de viento moderado con ráfagas de 15 m/s, la instalación suministra de 8 a 11 A, en días con vientos fuertes la eficiencia aumenta. La potencia no supera los 300 W.

Prácticamente todo el trabajo está hecho, solo queda conectar los componentes dispersos de una instalación útil en el hogar:

La instalación construida con las propias manos genera 24 V, se puede usar para cargar baterías de dispositivos móviles y para suministrar energía a líneas de iluminación con lámparas de bajo consumo.

Análisis de errores de construcción

El montaje de un aerogenerador en condiciones domésticas con las propias manos no es, por supuesto, una tarea libre de errores. Incluso en los diseños de aerogeneradores industriales, los ingenieros cometen errores. Pero de los errores se aprende, como lo confirman los diseños domésticos que ya funcionan.

Así, entre los errores en la construcción de generadores eólicos domésticos aparece con frecuencia un detalle como la falta de un módulo de frenado en el diseño del generador. La versión estándar de estos dispositivos (de automóvil o tractor) no incluye esta pieza. Por lo tanto, es necesario modificar el generador.

Sin embargo, no todos los «diseñadores» quieren ocuparse de esta tarea delicada. Muchos ignoran esta pieza, confiando en la suerte. Como resultado, con viento fuerte la hélice gira a velocidades increíblemente altas. Los rodamientos del generador no resisten y rompen los asientos de las tapas de aluminio. Se produce un bloqueo del rotor.

Aerogenerador destruido debido a deficiencias en el diseño. Los errores de diseño e instalación de tales construcciones conllevan graves consecuencias.

A este mismo tema pertenece la deficiencia relacionada con la falta de un limitador de giro de la veleta. A menudo, este componente simplemente se olvida de instalar y solo se recuerda cuando las corrientes de viento comienzan a hacer girar la «veleta» alrededor de su eje, como un trompo en el programa «¿Qué? ¿Dónde? ¿Cuándo?». El resultado es deplorable.

El daño mínimo es el retorcimiento y rotura del cable eléctrico, y en casos graves, la destrucción total de la estructura.

Otro error notable de ensamblaje es el cálculo incorrecto del centro de gravedad basado en la veleta. En este caso, el dispositivo puede funcionar normalmente durante un tiempo. Pero con el tiempo se produce una desviación en el conjunto del cojinete, la libertad de rotación se limita y la eficiencia de la estructura en la entrega de energía disminuye drásticamente.

Sobre cómo calcular correctamente un aerogenerador, lo aprenderá en el artículo que le ofrecemos.

A menudo, se intenta alimentar directamente la batería con la corriente obtenida del generador. Pronto se sorprenden de por qué la batería no mantiene la carga o descubren la rotura de 2-3 celdas.

Este es un error banal y natural, ya que en cualquier caso la carga de la batería debe realizarse bajo condiciones de corrientes y voltajes específicos. Aquí se necesita controlar este proceso.

A los aficionados al bricolaje interesados en el tema del ensamblaje de un aerogenerador, les ofrecemos conocer otra opción original. En el artículo propuesto se describe la fabricación de una unidad generadora a partir de piezas de desecho de una lavadora.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Incluso un taladro eléctrico común puede convertirse en un aerogenerador si se conocen los fundamentos del funcionamiento de un generador eólico.

El interés por los generadores eólicos no disminuye. Por el contrario, esta opción de obtención de energía eléctrica es considerada cada vez más por los propietarios de viviendas rurales.

Evidentemente, si se combinan varios tipos de energía (eólica, solar, hidroturbinas o centrales nucleares), dicha combinación puede generar un beneficio económico. Con ello, los riesgos de que el usuario se quede sin electricidad se reducen a cero.

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