Construcción de un aerogenerador casero

Re: Aerogenerador

Hola,

continuando con el tema, lo que queremos obtener del aerogenerador es la máxima potencia posible que el diseño permita. Habrá que buscar una relación adecuada entre turbina y generador para que el aprovechamiento sea el mejor dentro de un amplio margen de velocidades de viento.

Atendiendo a la fórmula de la potencia:

P=Cm*Ce*Cp*1/2*A*ρ*v³ donde

Cm = Eficiencia mecánica
Ce = Eficiencia del generador
Cp = Eficiencia de la turbina (<0'59 - Límite de Betz)
A = Área de barrido de la turbina
ρ = Densidad del aire (1,225 a 15ºC)
v = Velocidad del viento

El coeficiente de eficiencia mecánica (Cm) depende únicamente de lo finos que hayamos sido en la construcción siendo de importante relevancia los rozamientos por lo que la elección de unos buenos rodamientos es esencial así como la solidez del conjunto para evitar las vibraciones.

El coeficiente de eficiencia del generador (Ce) viene a ser la potencia eficaz dividida por la potencia total (eficaz+pérdidas disipación) y que no es difícil de calcular aproximadamente según las fórmulas del mensaje 19. Como ya expuse en ese mismo mensaje, introduciendo todas las fórmulas en una hoja de cálculo podemos obtener de forma automática estos datos. Por ejemplo, éstos son los gráficos procedentes de mi primera versión de la hoja donde para una configuración de imanes y bobinas dada calcula la disipación de cada topología así como la de la escogida y las pérdidas en el rectificador:



En estos dos gráficos el eje horizontal representa la potencia eficaz en watios. El eje vertical y los números sobre las barras representan la potencia disipada en el generador. El gráfico izquierdo corresponde a las subbobinas en serie o sin dividir y el derecho a las subbobinas en paralelo. Salta a la vista que el rendimiento aumenta espectacularmente con el voltaje.



En el izquierdo podemos ver la disipación en el rectificador para 12/24/48V y que es independiente de la configuración (Izq.). En el derecho están las curvas de disipación según los diferentes cambios que automáticamente se producirán en el generador. Como está calculado para 12V he tomado la configuración de todas las bobinas en paralelo salvo la tercera velocidad que irá en delta. Par1=paralelo subbobinas en serie, Par2=paralelo subbobinas en paralelo, Delta=delta subbobinas en parlelo.

El coeficiente de potencia eólica captada (Cp) tiene su límite en 0,59 siendo 0,4 el típico de las turbinas eficientes. Después de una lectura detallada a la página del diseño de la turbina me he dado cuenta su coeficiente lo anuncian mayor al que yo había interpretado en una vista rápida situándolo cercano al límite de Betz. Haré los cálculos dejándolo en 0,4.
Despejando la fórmula anterior tenemos entonces que el área de la turbina será:

A= 2P/(Cm*Ce*Cp*ρ*v³)

El área es algo difícil de establecer de forma precisa porque son muchas las variables que no son constantes, p.ej.: Cp depende de v, ρ depende de la temperatura y la humedad, etc. Y de v ya ni hablemos.

Pero en algo nos hemos de basar así que calcularemos ese área para obtener la máxima potencia a una velocidad concreta. Pongamos que queremos obtener una máxima potencia de 1000W a 15m/s teniendo un Cm=0.9, Ce=0.8, Cp=0.4.

A=2*1000/(0.9*0.8*0.4*1.225*15³)=2000/1191=1.68m²

Éstos cálculos son totalmente arbitrarios y a modo de ejemplo. A la hora de la construcción del aerogenerador, si no seguimos alguno de los múltiples ejemplos que hay por Infernet habrá que tener en cuenta que cada paso condiciona el siguiente. De poco valdrá hacer un generador eficiente si la parte mecánica no está a la altura y viceversa.

En primera instancia voy a probar con una turbina de 1m² por aspa, que si no me equivoco equivaldría a A=2m². Una vez montada haré la curva rpm. de la turbina/rpm anemómetro para ver su respuesta y afinar el cálculo del generador.

El anemómetro sigue registrando vientos para hacer la gráfica correspondiente y decidir el emplazamiento. Estoy tentado a hacerme otro para abreviar tiempos.




Un saludo.

 

Re: Aerogenerador

Hola,

sólo faltan unos últimos conceptos para concretar el diseño teórico del aerogenerador y comenzar con la construcción.

Con los conceptos anteriormente expuestos podemos calcular la velocidad del viento necesaria para obtener la potencia eléctrica en el alternador despejando de nuevo la fórmula anterior para la potencia en la turbina quedando así:

P=Cm*Ce*Cp*1/2*A*ρ*v³ ===> v³= 2P/(Cm*Ce*Cp*A*ρ)

Por otro lado tendremos que tener en cuenta que para estimar las rpm. en un alternador sin carga conectada el voltaje es casi proporcional a esas rpm. El casi viene motivado por la caída de tensión en el rectificador que viene a ser de 1,4 V aproximadamente.

Denominando ese voltaje dependiente de la velocidad angular como fuerza electromotriz (fem) cuando conectamos las baterías al generador, éstas mantienen el voltaje de salida enclavado en su valor nominal.

Esto quiere decir que teniendo baterías a x Voltios, una vez alcanzada la velocidad de carga, aunque se duplique esta velocidad las baterías mantendrán el voltaje de salida del alternador más o menos constante.

El alternador tratará de elevar el voltaje según aumenta su velocidad pero sólo conseguirá un mínimo incremento de forma que la fem mandará más corriente a la batería.

Según la ley de Ohm, la diferencia entre la fem y el voltaje de carga dividida por la impedancia nos dará la corriente. Tenemos un nuevo concepto, la impedancia, que es similar a la resistencia pero no igual.

La impedancia es un poco complicada de calcular pero dándole un valor de R*1,3 tendremos una buena aproximación. Entonces para calcular las rpm. habrá que saber el voltaje añadido que nos proporcionará la corriente necesaria para lograr la potencia requerida.

Un ejemplo para simplificar todo este rollo. Pongamos que queremos conseguir 500W a 24V teniendo una resistencia del estator de 2Ω. Procedemos a multiplicar esa resistencia por 1,3 teniendo 2,6Ω de impedancia a lo que habrá que añadir la resistencia del cable que conecta a la batería.

Si éste es corto, del orden de menos de 15-20 mts. y sección adecuada, podemos despreciarlo. En caso contrario, consultando la tabla de secciones de hilo o los parámetros del cable que compremos sumaremos su resistencia a la impedancia anterior.

Pongamos que para una longitud dada tenemos una resistencia de 0,5Ω por lo que la impedancia total aproximada sería de 3,1Ω.

Necesitamos que la corriente sea 500W/24V≈20,8A entonces el voltaje añadido será de 20,8A*3,1Ω≈64,5V. La fem necesaria será la suma de este voltaje y el de la batería 64,5+24=88,5V.

Con estos datos podemos hacer la tabla de potencias según las rpm. o rps. y calcular a que rpm. o rps. obtenemos una potencia dada.

rps=(fem+1,4)/(A*B*N*2,7)

A=Área de los imanes
B=Densidad de flujo
N=Nº de espiras de hilo por fase

Hay que hacer constar que todos estos cálculos son una aproximación que nos darán una idea bastante ajustada de la realidad pero que depende de otros factores como la disipación y la temperatura de las bobinas.

Para hacer una estimación de la disipación y saber de antemano si corremos riesgos de fundir el estator tenemos que calcular el área de la bobina expuesta superficialmente a ambos lados del estator y teniendo su resistencia junto con la corriente aproximada que la atraviesa.

La pérdida por disipación será (2/3)*Rb*I² y la disipación por unidad de superficie será el resultado de lo anterior dividido por la superficie expuesta por bobina.

Tremendo coñazo, pero insisto en que si nos queremos calcular el aerogenerador con las particularidades de cada diseño no queda otra y que el empleo de una hoja de cálculo hará de todo esto un juego de niños con la posibilidad de obtener todos los parámetros instantáneamente ante cualquier modificación. En caso contrario con copiar cualquier modelo tendremos también un probablemente buen aerogenerador pero que no aprovechará tanto las diferentes condiciones de los distintos emplazamientos y sus cualidades eólicas.

Ahora a esperar a Papá Noel o a los Reyes Magos, a ver quién es más rápido, para que me traigan una máquina de soldar y comenzar el montaje.

Un saludo, pasad una felices fiestas y que esa felicidad perdure hasta el fin de los días.

 

Re: Aerogenerador

Espero ansioso las primeras fotos
Un saludo y felices fiestas

 

Re: Aerogenerador

tio pon un manual de construccion pa lerdos pq sino...

 

Re: Aerogenerador

eso mismo Aloxis, me has leido el pensamiento, un manual para torpes. saludos a tod@s.

 

Re: Aerogenerador

Aquí os dejo un nuevo concepto de aerogenerador por si os puede interesar
http://www.ison21.es/2009/12/07/aerogeneradores-por-friccion-mas-economicos-y-duraderos/

Un saludo

 

Re: Aerogenerador

Hola buenas,

pero si todo eso es mentira. Que sólo era pa impresionar. Es que lo de agarrar el soldador como no lo vistas un poco...

Realmente estamos todos igual, deseando montar un cacharro de éstos. Lo único que he hecho ha sido recopilar toda la información posible pero viendo venir la cosa con la hoja de cálculo abierta y metiendo todo.

No me queda otra que comprobar la teoría expuesta, y si funciona dentro de un margen aceptable sólo hay que saber lo que se quiere y con lo que se cuenta que la hoja se encarga del resto, hasta de decirte que ni de coña.

Lo primordial es tener claro lo que se quiere, por ejemplo aloxis que sólo necesitas el generador, cuántos watios, a qué velocidad, qué voltaje, el generador va directo como si fuera la rueda o lo quieres mover tipo polea, y más cosas que se te ocurran.

Te puedo hacer los cálculos sin ningún problema según mi teoría de la teoría pero al igual que yo, te expones a que haya algún fallo o más. O esperas a los resultados.

Bedoya, estuve buceando en ese mundo embriagado por unas cifras que no necesitaba y no tiene nada que ver. Aquí vamos con la directa, sin problemas añadidos de engranajes. El eje de las aspas es común al generador, por eso trataremos de conseguir diseñarlo a medida y reducir pérdidas tanto energéticas como económicas.

El tipo de generador que quiero hacer dicen que tiene un margen de hasta 50kW, a partir de los cuales tienes que cambiar de concepto constructivo para mejor rentabilidad. Soy algo escéptico con esa afirmación pero como el límite supera en mucho mis necesidades ni me lo planteo de entrada.

Si tu planteamiento va más allá, este tema no tiene límite de potencia. Bienvenidas sean todas las aportaciones y entre todos haremos lo que se pueda.

Lo dicho, un saludo.

 

Re: Aerogenerador

Hola! me interesa el tema! ando indagando, aquí os dejo un vídeo que encontré en youtube

http://www.youtube.com/watch?v=oxHU4qrTWYc&feature=fvw

 

Re: Aerogenerador

http://www.repoweringsolutions.com/catalogos_aerogeneradores_nuevos/repowering/CATALOGO_AEROGENERADORES_2009.pdf

 

Re: Aerogenerador

Hola, acabo de conocer la existencia de este "proyecto" gracias a Delfinio y Biel. Me apunto, por lo menos, a seguir el asunto.

Saludos.

 

Re: Aerogenerador

Hola,

trasgo escuro y merlincanario, gracias por vuestro interés que también es el mío. Vamos a ver en qué queda la cosa .

biel, buenísimo el documento. Llevaba tiempo buscando algo así, un catálogo con consejos y precios. Su lectura es muy recomendable, de la que he sacado como resultado el que como siempre nos la quieren vender con queso.

No dudo de la calidad del producto pues la oferta añadida es muy buena. Además de poder comparar el coste de autoconstruirlo, algunos vienen con gráficas siendo una pena que no sean los modelos domésticos de hasta 10Kw pero para el tema son igualmente válidos.

Toda la literatura es realmente educativa pero sigo sin entender, y mira que le he dado vueltas, la frase de la página 1, la que describe el objetivo de la empresa.

Pasamos a la P.2 y tras una sencilla introducción siguen con un párrafo curioso. En el penúltimo dicen que la instalación es muy sencilla de manejar y de mantener por sus propietarios, no tardarán muchas líneas en empezar a meter el miedo en el cuerpo.

La diferencia entre el diseño vertical y su diseño horizontal hace que muchos puntos no tengan el problema que del otro modo si tendrían.

Luego llegan a conclusiones también curiosas: "Dependiendo del recurso eólico una turbina eólica puede reducir la facturación eléctrica entre el 50% y el 90%". Nunca podré ser autosuficiente y mi idea de empezar con 1KW o menos está condenada al fracaso, venga yaaaa. Eso, ya empezamos con los límites y éstos no son los de verdad, así nos derivan.

El punto sobre la eficiencia del hogar respecto al consumo de energía da buenos consejos así como el resto del documento sobre la energía eólica aunque desde la perspectiva horizontal.

Pero si vamos a la página 5 al apartado "Turbina eólica" empieza diciendo que la mayoría de las turbinas fabricadas son de eje horizontal aunque cada día son más los fabricantes de turbinas verticales, principalmente para el uso en ciudades (la peor calidad de viento).

O cada día son más los fabricantes chalados o entonces por qué si no pones en el campo una turbina horizontal con una pedazo torre no puedes poner nada porque no es eficiente. Ya basta de engañar a la gente no mostrándole las diferentes opciones salvo para diversificar las áreas de negocio. Como decían mis compatriotas, todo por la pasta.

En la p.6, vemos como en el segundo apartado empieza el miedo, ¿os acordáis de la sencillez de mantenimiento?. Sigue con una encuesta de la que hay sólo dos salidas, por supuesto aprender no cuenta. Y acaba con una descripción de los horrores a los que nos enfrentaremos para los que no estamos preparados.

Claro que en la pag.8 lo rematan diciendo que de acuerdo a varios expertos un sistema híbrido combina las tecnologías eólica y fotovoltaica. Si hace falta más de un experto para llegar a esto, para mantenerlo ni te cuento.

Lo que sigue es muy discutible pero no acabaríamos nunca. Generalización aquí, límite por allá y unos varios expertos dicen que no merece la pena meterse a esto. Ya veremos.

Pero realmente es un buen documento sobre todo para comparar con la realidad así que me lo quedo de guía.

Buenas uvas.

Un saludo.

 

Re: Aerogenerador

Hola Os Castros y tod@s.
me alegro que te haya gustado aunque como dices es bastante sesgado, además los precios de los productos, en mi opinión, se salen de madre. Todo por la pasta y cuánta más mejor, lástima que se siga con esos criterios en algunas empresas.
Miraré que más cosas puedo ir aportando, así como consultar dudas también.

feliz fin de año y que los que vengan sean muy buenos para tod@s.

 

Re: Aerogenerador

otro enlace que he encontrado en meneame.net

http://www.revolucionenergetica.info/2009/12/la-energia-eolica-genera-en-diciembre.html

 

Re: Aerogenerador

instrumentos meteorológicos caseros, en un foro:
http://foro.meteored.com/tecnica+e+instrumentos+meteorologicos/recopilacion+instrumentos+meteorologicos+caseros-t11350.0.html

 

Re: Aerogenerador

Buscando videos de autoconstrucción de un venturi para riego me encontré esto... Por mi falta de conocimientos del tema, empezando por estas cosas sencillas, para luego extrapolar a dimensiones más propias del aerogenerador, esta clase de información básica es la que me abre las puertas, si acaso, a entender algo del tema.

[ya se que és muy básico, pero és lo que hay... ]


y cosas como este nivel de explicaciones...


​

...aparte de que, ahora mismo, no tengo ni idea de donde va uno a buscar imánes de esos, si tienen que tener alguna medida de fuerza de atracción o eso dá lo mismo,... en fin, ya vere.

A estos niveles de bachillerato sí que lo entiendo todo. Para mi, para empezar, estuvo bién. De ahí para adelante, todo lo que sea información básica brico-casera en estos términos, sobre todo acerca de almacenamiento de la energía generada y mantenimiento de esa energía almacenada en ¿"acumuladores" se llamarían?, pues eso, que será muy bienvenida.

Saludos.