Si tiene la sensación que por su hogar el viento sopla muy a menudo, construir un generador eólico casero en su jardín para generar electricidad gratis sería una excelente idea para no desaprovechar. Para su fortuna, esta no es una turbina costosa de hacer, sino que puede hacerla revisando chatarra que tenga por su casa. Si tiene algunas habilidades básicas de fabricación y algunos conocimientos de electrónica, también puede construirlo sin problema.
Herramientas y materiales para el generador eólico casero
Herramientas
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Materiales
- Motor/Generador Ametek de 30V, u otro motor de características similares que sea de imanes permanentes (como los de cintas transportadoras)
- Tubería de ABS de 15cm de ancho y 61cm de largo (negra o blanca)
- Polea dentada de meta de 70 o 100mm de diámetro
- Disco de aluminio de 127mm de diámetro y 6,4 mm de grosor
- Tornillos autorroscantes de 76 x 19 mm
- Tirante de madera 2 x 4 de 50 cm o más
- Lámina de aluminio pesada de 40 cm x 25 cm (Aproximadamente)
- Trozo de tubería de PVC de 10 cm diámetro
- 3 bridas de piso de hierro de 25mm de diámetro
- Niple de tubo de hierro de 25 cm de lago (250mm)
- Disco de madera contrachapada de 60 cm de diámetro
- Tubería de conducto eléctrico EMT de acero galvanizado de 32mm de diámetro y 3 metros de largo
- Varios accesorios de tubería de 25mm (2 codos y una Tee)
- Varios accesorios de tubería de 32mm (una Tee y un reductor 32-25mm)
- Niple de tubo de hierro de 30cm de lago (300mm)
- Estacas de acero para asegurar el generador eólico casero al suelo
- Pintura de Látex Blanco
- Regulador de carga de 12V o los componentes electrónicos necesarios para construir uno (ver Paso 7 del instructivo)
- Baterías de ácido-plomo o de ciclo profundo (capacidad de almacenamiento a elección)
- Inversor de corriente (su potencia dependerá del consumo de energía en su hogar)
- Diodo de bloqueo de 30 – 50 A (unidireccional)
- Carga fantasma de 50 ohms (carga secundaria)
- Soga de yute o soga de acero de 6mm de diámetro
- 4 soportes para cercos o más
- 4 abrazaderas de acero o más para tuberías de 32mm
- Dos rollos de cable N°8 de distintos colores (para distingir polaridad positiva o negativa)
- Varios terminales de cable con forma de oreja
- Tapón de ventilación PVC de 130mm de diámetro
Cómo construir un generador eólico casero paso paso
Cuando construya su generador eólico casero, es importante tomar medidas de seguridad para prevenir lesiones y riesgos eléctricos. Algunas medidas que se deben considerar incluyen:
- Protección personal: Utilice equipo de protección personal, como guantes aislantes, gafas de seguridad y calzado antideslizante, para prevenir lesiones y protegerse de los riesgos eléctricos.
- Herramientas adecuadas: Asegúrese de utilizar las herramientas establecidas en este instructivo y materiales de calidad para la construcción del generador, y siga estas instrucciones sin improvisar en ningún momento.
- Conexiones eléctricas seguras: Asegúrese de que las conexiones eléctricas estén aisladas y protegidas adecuadamente, para prevenir descargas eléctricas y cortocircuitos.
- Ubicación adecuada: Construya el generador eólico en una ubicación adecuada, lejos de cables eléctricos y áreas de tráfico, y en terrenos nivelados.
- Protección contra sobrecargas: Utilice dispositivos de protección contra sobrecargas, como interruptores y fusibles, para prevenir daños en el generador y lesiones eléctricas.
Es importante tener en cuenta que los riesgos eléctricos son una de las principales preocupaciones al construir un generador eólico casero, por lo que se deben tomar las medidas adecuadas para prevenir lesiones y garantizar la seguridad de los usuarios. Si no se tiene experiencia en la construcción de generadores, se recomienda buscar la asistencia de un profesional calificado.
Paso 1: Adquirir un Generador
Deberá conseguir un motor de corriente continua de imanes permanentes (específicamente este, cualquier otro no funcionará) y transformarlo en un generador para su proyecto. Existen muchos lugares en donde obtener estos, pero lo general se utiliza motores viejos de unidades de cinta magnética de computadora (reliquias excedentes de los días en que las computadoras tenían gran tamaño). Aparentemente, los mejores son un par de modelos de motor fabricados por Ametek. El mejor motor fabricado por Ametek es un motor de CC de 99 voltios que funciona muy bien como generador. Desafortunadamente, son casi imposibles de localizar en estos días. Sin embargo, hay muchos otros motores Ametek. Un par de sus otros modelos hacen generadores decentes y todavía se pueden encontrar en lugares como Ebay o mercado libre.
Para este proyecto se utilizará unos motores Ametek de 30V comprado por internet en buen estado y que ha funcionado muy bien. Sin embargo de otras marcas también funcionarán, así que no se preocupe por el precio de los Ametek. Estos motores funcionan muy bien como generador, produciendo fácilmente un par de cientos de vatios con esta configuración. Si tiene otros motores en su casa puede probar con alguno de ellos como de cintas transportadoras o para aplicaciones de robótica, pero lo importante es que sea de imanes permanentes.
Paso 2: Hacer las aspas
Para fabricar las palas o aspas del generador eólico casero cortaremos secciones de tubería de PVC y le daremos forma aerodinámica. Para este proyecto se utilizó una tubería de ABS negra de 15cm de ancho y 61cm de largo. Se cortó en 4 cuartos un trozo de tubería de esas dimensiones alrededor de su circunferencia y a lo largo en cuatro pedazos. Luego se cortó un aspa y se utilizó como plantilla para cortar las otras. Con tres aspas bastará, pero se hizo una adicional como repuesto.
A continuación, alisar y moldear usando una lijadora de banda o de mano en los bordes cortados para tratar de convertirlos en mejores superficies aerodinámicas.
Paso 3: Construir el eje
A continuación, necesitará un eje para atornillar las aspas y unirlas al motor. Para este proyecto se utilizó una polea dentada que encajaba en el eje del motor y se unió (luego de mucho taladrar, roscar y atornillar) a un disco de chatarra de aluminio de 127mm de diámetro y 6,4 mm de grosor que luego se atornilló a las aspas. La solución simple, por supuesto, fue atornillar estas dos piezas para formar el eje con tornillos autorroscantes.
Paso 4: Construcción del montaje de la turbina
Necesitará un montaje para la turbina, para ello amarre el motor a una pieza de madera de 2 x 4. La longitud del montaje seleccionada fue un tirante de madera de 84 cm. Además, deberá cortar un trozo de tubería de PVC de 10 cm de diámetro para que haga de un escudo y sirva para cubrir el motor y protegerlo del clima.
Para una cola que mantenga girado la turbina hacia el viento, utilice una pieza de lámina de aluminio pesada de 35,5 cm x 21,6 cm. Si piensa cortar el aluminio, no se preocupe tanto por las dimensiones en esta parte, ya que el tamaño de la cola no es un factor crítico para el generador eólico casero.
Ahora necesitará construir la torre y algún tipo de soporte que permita que el montaje gire libremente hacia el viento. Para ello, usar una pieza larga de conducto eléctrico EMT de acero de 32mm como torre y accesorios de tubería de 25mm en cada extremo. Para la unidad principal, colocar una brida de piso de hierro de 25mm centrada 190mm hacia atrás desde el extremo del generador sobre el tirante 2 x 4, y atornillar un niple de tubo de hierro de 25 cm de largo en él.
El niple se deslizará en la parte superior de la pieza de conducto que hará de torre y formará un buen cojinete. Los cables del generador pasarían a través de un orificio perforado en el tirante 2 x 4 por el centro de la unidad de tubería y saldrían por la base de la torre.
Paso 5: Montar la base de la torre
Para la base de la torre, corte un disco de 60 cm de diámetro de madera contrachapada. Hacer un ensamblaje en forma de U con accesorios de tubería de 25mm. En medio de ese montaje colocar una unión Tee de 32mm. La Tee puede girar libremente alrededor del tubo de 25mm y formará una bisagra que le permitirá subir y bajar la torre. Luego agregar una niple cerrado, una reducción de 32mm a 25mm y un niple de 30 cm. Luego agregue una T de 25mm entre el reductor y el niple de 30 cm para que haya un lugar para que los cables salgan de la tubería. Perfore también agujeros en el disco de madera para permitirle usar estacas de acero y asegurar toda la estructura en el suelo.
Paso 6: Pintar todas las piezas de madera
A continuación, pintar todas las partes de madera con un par de manos de pintura látex blanco, esto le servirá para proteger la madera del clima. Puede agregar, si lo desea, algún contrapeso de metal al lado izquierdo del tirante 2 x 4 debajo de la cola para equilibrar en peso al montaje de la turbina.
Paso 7: Construir el regulador de carga
Ahora que ya tenemos todas las partes mecánicas resueltas, es hora de pasar a la parte electrónica del proyecto. Un sistema de energía eólica consta de una generador eólico, una o más baterías para almacenar la energía producida por el generador, un diodo de bloqueo para evitar que la energía de las baterías se desperdicie haciendo girar el motor/generador, una carga secundaria para descargar la energía de la turbina cuando las baterías están completamente cargadas y un regulador de carga para hacer funcionar todo.
Se pueden comprar muchos reguladores de carga para sistemas de energía solar y eólica en cualquier lugar que se venda cosas de energía alternativa o por internet. Pero aquí, y como tutorial adicional al generador, le enseñaremos a crear su propio regulador.
Nota: Recuerde que puede saltarse este paso completamente si va utilizar un regulador de carga comprado. Le recomendamos hacer esto si no tiene conocimientos avanzados de electrónica.
Materiales eléctricos para el regulador de carga
- IC1 – 7805 Regulador de voltaje positivo de 5 voltios
- R3, R4, R5 – 1K Ohm 1/8 Watt 10%
- IC2 – Chip temporizador NE555
- R6 – 330 ohmios 1/8 vatio 10%
- PB1, PB2 – NO Botones pulsadores de contacto momentáneo
- R7 – 100 ohmios 1/8 vatio 10%
- LED1 – LED verdeQ1 – 2N2222 o transistor NPN similar
- LED2 – LED amarilloQ2 – IRF540 o MOSFET de potencia similar
- RLY1 – Relé automotriz SPDT de 40 amperios
- C1 – 0.33uF 35V 10%D1 – 1N4001 o similar
- C2 – 0.1uF 35V 10%
- R1, R2: potenciómetros de ajuste de múltiples vueltas de 10000
- R8*-R9*: resistencias opcionales de 330 ohmios y 1/2 W
Cómo construir un regulador de carga
Construir el regulador de carga prototipo atornillando todas las piezas a una tabla de madera contrachapada, como se en la imagen de arriba. El principio general detrás de este aparato es el de monitorear el voltaje de la batería (o las baterías) en su sistema y enviar energía desde la turbina a las baterías para recargarlas, o descarga la energía de la turbina en una carga fantasma (carga segundaria) si las baterías están totalmente cargadas para evitar la sobrecarga y la destrucción de las mismas.
Conecte los componentes siguiendo el esquema de arriba. No es crítico duplicar exactamente este diseño. La mayoría de los valores de resistencia no son críticos. Si tiene el conocimiento para hacerlo, siéntase libre de sustituirlo.
Configuración del regulador de carga
En funcionamiento, la turbina eólica estará conectada al regulador de carga. Luego, los cables irán conectados desde el regulador hasta la batería (o baterías). Todas las cargas se toman directamente de la batería. Si el voltaje de la batería cae por debajo de 11,9 voltios, el regulador cambiará la potencia de la turbina para cargar la batería. Si el voltaje de la batería sube a 14,8 voltios, el regulador cambiará para descargar la potencia de la turbina en la carga fantasma. Hay potenciómetros para ajustar los niveles de voltaje en los que el regulador alterna entre los dos estados. Seleccionar 11,9 V (para una tensión de sistema de 12V) para el punto de descarga y 14,8 V para el punto de carga completa para baterías de plomo-ácido.
Cuando el voltaje de la batería este entre 11,9 V y 14,8 V, el sistema se puede cambiar entre carga o descarga. Con un par de botones podrá cambiar entre estados en cualquier momento, con fines de prueba. Normalmente, el sistema se ejecuta automáticamente. Al cargar la batería, el LED amarillo se encenderá. Cuando la batería esté cargada y se descarga energía a la carga secundaria, se enciende el LED verde. Esto da un poco retroalimentación sobre lo que está pasando con el sistema. También utilice un multímetro para medir tanto el voltaje de la batería como el voltaje de salida de la turbina.
Utilizar una fuente de alimentación de banco de voltaje variable para simular una batería en varios estados de carga y descarga para probar y ajustar el controlador. Podría configurar el voltaje de la fuente de alimentación a 11,9 V y configurar el potenciómetro para el punto de disparo de bajo voltaje. Luego podría aumentar el voltaje hasta 14,8 V y configurar el potenciómetro de alto voltaje.
Precaución
Es importante, con este diseño de regulador, conectar primero la batería y luego conectar el generador eólico casero. Si conecta la turbina eólica primero, la carga de la batería no suavizará las oscilaciones bruscas de voltaje que provienen del generador, el regulador se comportará de manera errática, el relé hará clic y los picos de voltaje podrían destruir los circuitos integrados. Por lo tanto, siempre conéctese primero la o las baterías y luego conecte el generador. Además, asegúrese de desconectar primero el generador eólico casero cuando desmonte el sistema. Desconecte las baterías a lo último.
Paso 8: Erigir la torre y el generador eólico casero
Cuando tenga todas las partes del proyecto acabadas, estará listo para montar y apuntalar la torre. Necesitará una tubería de conducto eléctrico EMT de acero galvanizado de 32mm de diámetro y 3 metros de largo para un montaje rápido. Utilice una soga de yute para anclar el poste a cuatro grandes estacas de acero clavadas en el suelo. Los tensores en los extremos inferiores de cada línea de sujeción le permitirán aplomar la torre. Al soltar la soga de cualquiera de las estacas en línea con la bisagra de la base, podrá subir y bajar la torre fácilmente. Cuando todo esté en posición, podrá reemplazar la soga de yute y las estacas de madera por estacas y cables de acero.
Utilizar soportes para cercos de metal como puntos de amarre para las cuerdas de sujeción. Probablemente, los soportes de cerco no se ajustan con fuerza a la torre, que tiene un diámetro más pequeño que los postes de la cerca con los que normalmente se usan. Por lo tanto, utilice abrazaderas de acero para manguera para mantenerlos en su lugar.
Con base de la torre clavada al suelo, el cable del generador eólico debe salir de la T debajo de la torre de conductos. Utilizar un cable de extensión N°8 para conectar la turbina y el regulador. Cortar ambos extremos y poner terminales de cable oreja. Pasar el cable a través de la torre debería resultar fácil. Pero si trabaja en un día caluroso, probablemente tenga que utilizar una cinta pasacables o una cuerda para tirar del cable a través del conducto.
Instalar el generador en la parte superior de la torre. Engrase el tubo en la parte inferior del montaje y deslícelo en la parte superior del tubo de conducto eléctrico.
Paso 9: Conectar la electrónica
La imagen de arriba muestra la configuración electrónica. La batería, el inversor, el medidor y el prototipo del regulador de carga están colocados sobre una tabla de madera contrachapada.
Una vez que el viento comienza a soplar, el montaje de la turbina se alinea y comienza a girar. Lo hará rápidamente hasta que el voltaje de salida exceda el voltaje de la batería más la caída del diodo de bloqueo (alrededor de 13,2 voltios, según el estado de carga de la batería).
Una vez que se excede ese voltaje, la energía del generador se dirigirá a la carga fantasma y comenzará a descargar energía en la batería. Una vez con carga baja, las RPM solo aumentan ligeramente a medida que aumenta la velocidad del viento. Más viento significa más corriente en la batería, lo que significa más carga en el generador. Así que el sistema es prácticamente autónomo. No deben verse signos de exceso de aceleración.
Paso 10: Agregar una nariz a la turbina (Opcional)
Este último paso es meramente decorativo e implica colocarle una nariz en el generador para hacer toda la estructura más vistosa. Tomar una tapa de ventilación de PVC de 130mm y corte tres muescas en la tapa para que encaje sobre las raíces de las tres aspas del generador. Luego usar Epoxi JB Weld para unir tres pernos de montaje a la tapa. Una vez que el epoxi se endurezca, quitar el cono de la nariz (ahora con los pernos adjuntos) y untar un poco más de epoxi para lograr una buena conexión entre la tapa y los pernos. Luego, colocar la nariz en el eje y usar algunas tuercas y arandelas de seguridad para mantenerlo en su lugar.
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