Generador eólico vertical casero: cómo montar un aerogenerador de eje vertical
El viento posee un potencial energético inmenso. No aprovechar su poderosa capacidad debe considerarse un despilfarro irracional. Y es que se puede construir fácilmente un generador eólico vertical con sus propias manos y obtener energía prácticamente gratuita para cubrir las necesidades domésticas. Es totalmente posible, ¿no cree?
El artículo presentado le ayudará a comprender en detalle esta compleja cuestión técnica. La información sistematizada y expuesta de forma clara explica minuciosamente el principio de funcionamiento de los sistemas populares que transforman la energía de las masas de aire en electricidad.
Sin duda, se sentirá atraído por la idea de crear un aerogenerador, cuya especificidad de montaje se describe en el artículo. Hemos examinado detalladamente diferentes tipos de generadores eólicos verticales, abordando sus diferencias, ventajas y desventajas. La parte textual del material se complementa perfectamente con fotos e instrucciones en video.
Contenido del artículo:
- Ventajas y principio de funcionamiento de los aerogeneradores
- Clasificación de los generadores verticales
- Fabricación manual del aerogenerador
- Elección del lugar para el aerogenerador
- Mantenimiento del dispositivo vertical
- Evaluación de la viabilidad de la instalación
- Conclusiones y video útil sobre el tema
Ventajas y principio de funcionamiento de los aerogeneradores
Moderno generador vertical – una de las opciones de energía alternativa para el hogar. El aparato es capaz de convertir las ráfagas de viento en un recurso energético. Para un funcionamiento correcto, no necesita dispositivos adicionales que determinen la dirección del viento.
El dispositivo de tipo vertical funciona a baja altura. Para su mantenimiento no se necesitan diversos accesorios que garanticen la realización segura de trabajos de reparación y mantenimiento en altura.
El mínimo de piezas móviles hace que la instalación eólica sea más fiable y estable operativamente. El perfil óptimo de las palas y el rotor de forma original proporcionan a la unidad un alto nivel de eficiencia independientemente de la dirección del viento en cada momento.
El generador funciona absolutamente en silencio, no molesta a los propietarios ni a los vecinos, no produce emisiones nocivas a la atmósfera y funciona de manera fiable durante muchos años, suministrando energía de forma constante a las viviendas.
El generador eólico de tipo vertical funciona según el principio de levitación magnética. Durante la rotación de las turbinas se generan fuerzas de impulso, de elevación y de frenado real. Las dos primeras hacen girar las palas de la unidad. Esta acción activa el rotor, que crea un campo magnético que genera electricidad.
El dispositivo funciona de forma totalmente autónoma y no requiere intervención de los propietarios en el proceso.
Clasificación de los generadores verticales
Entre los dispositivos de captación eólica de tipo vertical existen algunas diferencias estructurales. Estas no hacen que las unidades sean mejores o peores, sino que simplemente permiten elegir la opción más conveniente para realizar tareas específicas en un lugar determinado.
#1: Características de los sistemas ortogonales
Estructuralmente, un generador eólico ortogonal consta de un eje vertical robusto y varias palas paralelas separadas a cierta distancia de la base central.
El dispositivo no necesita mecanismos de guía adicionales y funciona normalmente independientemente de la dirección del viento. El eje principal vertical permite colocar el equipo de accionamiento a nivel del suelo, lo que facilita considerablemente la operación, la reparación y el mantenimiento técnico.
Entre las desventajas de los dispositivos ortogonales se encuentran un sistema de palas demasiado masivo y una baja eficiencia en comparación con el rendimiento de los módulos de eje horizontal.
La turbina eólica más simple para alimentar consumidores de baja potencia se puede ensamblar a partir de componentes prefabricados:
#2: Generadores con rotor Darrieus
Un generador eólico equipado con un rotor Darrieus tiene un eje de rotación vertical y 2-3 tiras planas de palas sin perfil aerodinámico característico, fijadas en la base y en la parte superior del eje de rotación.
La unidad en su funcionamiento no depende de la fuerza ni de la dirección del viento, tiene una alta velocidad de rotación y permite la ubicación de los dispositivos de accionamiento en el suelo, lo que facilita y acelera el proceso de mantenimiento programado y posible reparación.
Los componentes de soporte y rotación del dispositivo con rotor Darrieus son vulnerables a cargas dinámicas elevadas, y la eficiencia del sistema de palas es inferior en muchos aspectos a las instalaciones axiales horizontales.
#3: Unidades con rotor Savonius
Un dispositivo eólico vertical con rotor Savonius tiene un sistema de palas semicilíndrico y se diferencia de instalaciones similares por su alto par de arranque y su capacidad para funcionar eficientemente con vientos de baja velocidad.
Se reprocha al complejo vertical con rotor Savonius su mayor consumo de material y su menor eficiencia en comparación con los generadores eólicos de eje horizontal. Precisamente por eso se considera que la producción de equipos de alta potencia de esta clase no es aconsejable.
La siguiente selección de fotos le familiarizará con los pasos para fabricar un aerogenerador Savonius.
Todas las piezas de este modelo de aerogenerador Savonius, excepto el generador de 3200 rpm y 24 V, están hechas a mano.
#4: Aerogenerador con rotor multi-álabe y guía
Este tipo de dispositivo es una versión mejorada del aerogenerador ortogonal clásico. El conjunto del rotor consta de palas dispuestas en dos filas.
El nivel externo de palas permanece estático y funciona como un aparato de guía. Capta el flujo de viento, lo atrapa, lo comprime y, de este modo, aumenta notablemente la velocidad real del viento.
La fila interna de palas es una estructura móvil, sobre la cual incide el flujo de aire desde la primera instalación rotativa bajo un ángulo determinado.
Los expertos consideran que este tipo de dispositivo es el más eficiente en su clase y destacan que la construcción específica le permite funcionar incluso a velocidades de viento extremadamente bajas.
#5: Características de los dispositivos con rotor helicoidal
Instalación eólica helicoidal o generador Gorlov – otra modificación del sistema de rotor ortogonal tradicional. Las palas del modelo están curvadas en arco. Esta característica estructural permite captar rápidamente el flujo de aire y girar suavemente sin sacudidas.
Este principio de funcionamiento reduce significativamente la carga dinámica sobre la base y los componentes móviles, aumentando así su vida útil.
Las palas rotativas curvadas para el aerogenerador helicoidal se fabrican con una tecnología muy avanzada pero compleja. Debido a esto, las unidades tienen un coste bastante alto y no gozan de gran popularidad entre los consumidores particulares.
#6: Características de los rotores de eje vertical
La principal diferencia del generador de eje vertical son las palas dispuestas verticalmente, cuyo perfil recuerda al ala de un avión, con su eje claramente paralelo al eje vertical. La construcción recuerda en cierto modo al rotor Darrieus, pero en condiciones de producción se fabrica mucho más rápido y de forma más sencilla.
Los aerogeneradores con rotor de tipo vertical se caracterizan por su fiabilidad y durabilidad, soportan fácilmente cargas operativas significativas y no cuestan demasiado dinero. Estas cualidades los hacen adecuados para su uso no solo con fines industriales, sino también domésticos.
Las características de la selección de aerogeneradores para una casa particular y una revisión de las mejores ofertas se presentan en este artículo.
Fabricación manual del aerogenerador
Crear un aerogenerador de eje vertical de rotación en casa con sus propias manos no es demasiado complicado. Basta con adquirir las piezas componentes necesarias, ensamblarlas en el orden correcto e instalar el módulo en el lugar elegido. En cuanto aparezca una brisa mínima, el dispositivo funcionará y comenzará a proporcionar a los propietarios la energía necesaria.
Paso 1: Preparación de componentes y materiales
Para la fabricación de un generador eólico vertical con sus propias manos, se necesitarán los siguientes componentes:
- rotor – parte móvil del equipo:
- palas – piezas que captan el flujo del viento;
- mástil axial – para fijar el rotor y las palas (puede tener forma de poste largo, pirámide o trípode);
- estator – se destina a alojar la bobina con un cable de cobre resistente;
- acumulador – un depósito de gran capacidad para almacenar el recurso obtenido;
- inversor – dispositivo para convertir corriente continua en alterna;
- controlador – dispositivo que frena el generador cuando la unidad desarrolla una potencia real que supera los valores base.
Para la fabricación de las palas, es adecuado un plástico ligero de calidad en láminas con un buen índice de elasticidad. Otros tipos de materiales son demasiado propensos a diversos daños y deformaciones y simplemente no soportarán una carga dinámica tan alta.
Las palas pequeñas se pueden hacer de PVC de densidad media, mientras que para piezas grandes y anchas se necesitará un material extremadamente resistente, capaz de soportar un viento fuerte que sople a 15 m/s o más durante un período prolongado.
Paso 2: Preparación previa de los elementos
Para la creación de las aspas de un aerogenerador vertical a partir de un tubo de PVC de alta resistencia, se cortan 4 piezas idénticas. Dos fragmentos semicirculares se recortan de chapa y se fijan a cada lado del tubo. El radio de rotación de las partes de las aspas en este caso será de 690 mm, y la altura de cada aspa será de aproximadamente 700 mm.
Para ensamblar el sistema del rotor se toman imanes de neodimio (6 piezas), discos de ferrita de 230 mm de diámetro (2 piezas) y pegamento. En el primer disco se colocan los imanes, alternando su polaridad y manteniendo un ángulo de 60 grados entre ellos, con un diámetro de ubicación de 165 mm. El segundo disco se hace siguiendo el mismo esquema, y luego se vierten los imanes con pegamento.
Para el estator se preparan 9 bobinas y se enrollan en cada una de ellas 60 vueltas de cable de cobre de 1 mm de diámetro.
La siguiente soldadura se realiza en el siguiente orden:
- el inicio de la bobina 1 con el final de la bobina 4;
- el inicio de la bobina 4 con el final de la bobina 7.
La segunda fase se ensambla siguiendo el mismo principio, pero se comienza con la bobina 2, y la tercera con la bobina 3. Se hace un molde especial con una hoja de madera contrachapada, se cubre el fondo con un trozo de fibra de vidrio y se colocan encima las fases soldadas de las bobinas.
Se vierte pegamento sobre la estructura y se deja reposar durante 1-2 días para que todas las piezas se fijen y ocupen su lugar. Luego se procede a unir las partes individuales en un sistema de trabajo único.
Paso 3: Montaje de todas las piezas del generador
Para conectar todos los elementos del generador, se hacen 4 agujeros para los pasadores en el rotor superior. Sobre el soporte, con los imanes hacia arriba, se coloca el rotor inferior. Luego se coloca el estator, habiendo hecho previamente en él agujeros para la fijación al soporte.
Los pasadores se apoyan contra una placa de aluminio y luego se cubren con el segundo rotor, colocándolo con los imanes hacia abajo.
Los pernos se giran alternativamente con una llave inglesa para que el rotor superior descienda sobre el inferior de manera uniforme y sin tirones. Cuando ocupa su lugar, se desenroscan los pernos y se retiran las placas de aluminio. Al final, toda la estructura se fija con tuercas y se aprietan con precisión, pero no demasiado fuerte, para no dañar la rosca.
Paso 4: Instalación final del equipo
Para el mástil se toma un tubo metálico resistente de 4-5 metros de largo y se atornilla a él el generador ya ensamblado. Luego se une el marco con las aspas de plástico al generador y se instala la estructura del mástil en una plataforma preparada previamente con una base armada de tres puntos.
Adicionalmente, la posición del sistema se fija mediante un tensor.
La red eléctrica se conecta al aerogenerador en una secuencia determinada. El controlador recibe el recurso del generador y convierte la corriente alterna en corriente continua, necesaria para cargar la batería. Se puede montar el controlador manualmente según un esquema simplificado.
La batería acumula la energía generada, y el inversor convierte la corriente continua en corriente alterna, que alimenta la mayoría de los electrodomésticos y sistemas de servicio doméstico.
En nuestro sitio web hay una selección de artículos sobre la fabricación casera de aerogeneradores de diferentes tipos.
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Otra opción interesante para construir un aerogenerador vertical se puede hacer con materiales de desecho, gastando no más de 2,5 € en la compra de componentes adicionales. Los artesanos necesitarán una rueda de bicicleta, 12 radios de bicicleta, un eje de la rueda trasera de bicicleta con tres tuercas, una tira de acero, 11 placas de aluminio.
También se necesitarán 150 remaches, pernos M4 con tuercas en cantidad de 18 piezas, pernos M6 con tuercas en cantidad de 3 piezas, 27 arandelas grandes y 24 pequeñas.
Brevemente, las etapas de ensamblaje se muestran en la siguiente galería:
El siguiente video instructivo detallará todos los pasos:
Elección del lugar para el aerogenerador
La correcta selección del lugar para instalar el aerogenerador es un paso importante. Lo mejor es colocar el dispositivo en un punto abierto y lo más alto posible, y asegurarse cuidadosamente de que no quede por debajo del nivel de las edificaciones residenciales y de servicio cercanas. De lo contrario, los edificios se convertirán en un obstáculo para el flujo de aire y el rendimiento del equipo se reducirá considerablemente.
Si el terreno limita con un río o lago, el aerogenerador se coloca en la orilla, donde los vientos soplan con especial frecuencia. Las elevaciones del terreno o grandes espacios abiertos sin obstáculos artificiales o naturales para el flujo de aire son ideales para ubicar el generador.
Cuando la vivienda (casa, chalet, apartamento, etc.) se encuentra dentro de la ciudad o en las afueras pero en zonas densamente edificadas, el complejo eólico se instala en el tejado.
Para instalar el generador en el tejado de un edificio de apartamentos, se obtiene el consentimiento por escrito de los vecinos y se solicita un permiso oficial de las autoridades correspondientes.
En una casa particular con un gran terreno, es mucho más fácil elegir un lugar adecuado. Lo principal es tener en cuenta que la estructura se encuentre a una distancia de 15 a 25 metros de las viviendas. Así, los efectos sonoros de las aspas giratorias no molestarán a nadie.
Mantenimiento del dispositivo vertical
Para que el generador eólico vertical funcione de manera óptima, clara y lo más eficientemente posible, todas las piezas móviles de la estructura deben lubricarse. Este procedimiento se realiza al menos 2 veces durante todo el año calendario.
Paralelamente, durante el mantenimiento, se aprietan las tuercas que se hayan aflojado por el uso, se refuerzan las conexiones eléctricas, se revisan los componentes mecánicos en busca de signos de corrosión, se tensan los cables de sujeción debilitados y se inspeccionan cuidadosamente las aspas en busca de roturas o daños.
La pintura de las piezas se realiza según sea necesario y una vez al año se realiza una inspección completa de toda la estructura para detectar posibles fallos. Este cuidado garantiza el funcionamiento correcto de la instalación eólica y prolonga su vida útil.
Evaluación de la viabilidad de la instalación
Antes de comenzar a fabricar un generador eólico de tipo vertical, se estudia la situación meteorológica en la región y se intenta determinar si el aparato podrá proporcionar la cantidad necesaria de recurso.
Los especialistas recomiendan evaluar los siguientes parámetros:
- número de días ventosos – se toma el valor medio anual en el que la ráfaga supera los 3 m/s;
- volumen de electricidad consumido diariamente por la vivienda;
- ubicación adecuada en el propio terreno para el equipo eólico.
El primer indicador se obtiene a partir de los datos de la estación meteorológica más cercana o de los encontrados en internet en portales correspondientes. Adicionalmente, se coteja con publicaciones geográficas impresas y se elabora un panorama completo de la situación del viento en la región.
Las estadísticas se toman no de un solo año, sino de 15 a 20 años; solo entonces las cifras medias serán lo más correctas posible y mostrarán si el generador podrá satisfacer completamente la necesidad de electricidad de la vivienda o si su capacidad será suficiente solo para cubrir necesidades domésticas individuales.
Si el propietario dispone de un gran terreno ubicado en una ladera, a la orilla de un río o en un espacio abierto, no habrá problemas con la instalación.
Cuando la casa está en el interior de una zona poblada y el patio tiene dimensiones compactas y está muy cerca de las construcciones vecinas, instalar uno mismo un modelo vertical de aerogenerador no será fácil. La estructura deberá elevarse de 3 a 5 m sobre el suelo y reforzarse adicionalmente para que no caiga con una ráfaga fuerte.
Es necesario considerar toda esta información en la etapa de planificación para entender si el generador eólico puede asumir el suministro completo de energía o si su función se mantendrá como fuente de energía auxiliar. Previamente, es recomendable realizar el cálculo del aerogenerador.
Conclusiones y video útil sobre el tema
El video n.º 1 mostrará cómo hacer en casa, por sí mismo, un generador eólico vertical con sistema de rotor Darrieus. En el video se presentan claramente las características y los interesantes detalles del proceso de montaje. Se incluye la determinación de la potencia máxima del dispositivo fabricado:
El video n.º 2 mostrará cómo funciona un generador eólico vertical y cuánta energía produce. En él se ofrece una descripción detallada del módulo y una explicación de cómo realizar correctamente las mediciones de la potencia real y otros parámetros:
En el video n.º 3 se presenta la prueba de un generador eólico vertical casero. De qué es capaz un dispositivo fabricado por sí mismo con materiales disponibles:
Una fuente de energía alternativa tan moderna y práctica como los aerogeneradores verticales no es difícil de montar por sí mismo. Con la experiencia adecuada en trabajos domésticos, se puede fabricar cada pieza y luego conectar todos los componentes en una estructura única y completa.
Si no se desea complicar la tarea, es muy adecuado adquirir componentes ya preparados y, en casa, sin prisas ni agobios, montar una unidad eólica confiable capaz de proporcionar un suministro ininterrumpido de electricidad a una vivienda.
Cuando no se tiene total confianza en las propias habilidades, es mejor encargar el trabajo a profesionales. Ellos lo harán todo muy rápido y en plena conformidad con los requisitos básicos de funcionamiento.
¿Tiene experiencia en la construcción y operación de un aerogenerador? Por favor, comparta la información con nuestros lectores, proponga su propio método de montaje. Puede dejar comentarios y añadir fotos de sus creaciones en el formulario que se encuentra a continuación.
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Algunos hogares avanzados ya utilizan la fuerza del viento para abastecer de energía necesaria a su hogar. Para librarse de los pagos de servicios públicos, y más por curiosidad, monté un aerogenerador yo mismo. Necesité un rotor, aspas de plástico, un mástil (sobre un trípode), una batería y un controlador. Durante el proceso de giro de las turbinas y las aspas se generan dos fuerzas: la fuerza de sustentación y la eléctrica. Las aspas giran, el rotor se activa y se produce electricidad.
Bueno, ¿y los resultados? ¿Se obtiene algún rendimiento de él? Yo mismo hace tiempo que tengo ganas de intentar montar un aerogenerador en la casa de campo. Por supuesto, no confío en él como fuente principal de energía. Por ahora lo veo más como un pasatiempo y una experiencia interesante, pero nunca se sabe. Otra cosa es que no he avanzado mucho más allá de la idea. Voy recopilando piezas poco a poco – ya encontré palas decentes y sé dónde conseguir un mástil largo. Este verano, por supuesto, ya no alcanzaré, pero el año que viene intentaré ocuparme más activamente del molino desde la primavera.
¿Qué puedo decir? Los aerogeneradores verticales – no son una dirección prometedora a largo plazo. Sí, es más fácil montar esa estructura, pero a escala industrial prácticamente no se utilizan. ¿Por qué? En realidad, aquí hay varios puntos principales:
– No se utiliza toda la superficie de las palas (1/3 está expuesta al viento, 1/3 ofrece resistencia, 1/3 no está en uso);
– se necesitará un eje largo para transmitir el par motor;
– Bajo rendimiento de potencia a la salida.
Pero para empezar, estas estructuras son muy adecuadas para iniciarse en algo. Al mismo tiempo, los aerogeneradores verticales tienen sus ventajas:
– No es necesario “capturar el viento” (no temen a los vientos fuertes y no se necesitan colectores);
– Coste de realización del proyecto;
– Facilidad de mantenimiento.
Pero a largo plazo es mejor orientarse hacia el diseño clásico de los aerogeneradores.
¡En la descripción de la fabricación del generador se indica incorrectamente la relación de imanes y bobinas! Para 9 bobinas se necesitan 12 pares de imanes (24 unidades). Quizás por eso el resultado en el video es lamentable.