Un buen aerogenerador de una potencia media, digamos de 500 W-1000 W puede costar más de 3000 euros fácilmente. Como dato real, un aerogenerador pequeño, de 60 W pico y palas de tan solo 25 cm de radio cuesta unos 600 euros. Se trata del modelo Rutland 503. Una previa disección del mismo demostró una calidad mucho más inferior de la anunciada. Consta de anillos magnéticos de ferrita y de tan solo 8 bobinas en el generador de corriente. Es un aerogenerador que necesita un viento muy fuerte para producir algo de electricidad.
Otro modelo de unos 400 W ( suelen indicar estas potencias para un viento nominal de 12,5 m/s ( 45 km/h ) ) cuesta la friolera de 900 €. A día de hoy el watio solar está entorno a unos 4 € de precio de venta al público. El watio eólico casero puede estar muy por debajo de esa cantidad y llegar a los céntimos. Tan solo se requiere un poco de paciencia y un coste al alcance de casi todos los bolsillos.
Este aerogenerador puede suminstrar 500 - 600 W en 12 V y 1200 - 1500 W en 24 V con un diámetro de 2 metros. Aumentando el tamaño de las palas se puede conseguir más potencia.
Fig. 1. Rotor delantero derecho.
Fig. 2. Imanes de neodimio.
Fuimos al desguace y utilizamos el eje delantero derecho de un Renault Clio con su disco y solo el disco de la otra rueda. Hoy día la mayoría de los coches lleva discos con refrigeración incluida. Desechamos estos por ser más pesados. Ya disponíamos de un eje super robusto con un rozamiento bastante bajo. El siguiente paso fue diseñar en autocad las plantillas para los imanes y para las bobinas. Después de mirar en internet los imanes en muchos sitios, los compramos a Alemania, de neodimio en una página muy buena que se llama www.supermagnete.es, donde tienen una variedad impresionante de imanes de la más alta calidad a un precio muy bueno, además de estar la web en varios idiomas y entre ellos el español. Los imanes tienen unas dimensiones 40x20x5 mm.
Fig. 3. Rotor desmontado sin el disco de freno.
Fig. 4. Rotor con las extensiones para sujetar las bobinas.
Puede verse en las figuras y el eje desmontado. Estos ejes van a presión, si no se tiene cuidad pueden desmontarse y salirse todos los rodamientos a bolas. Utilizamos un perno con tuerca antideslizante de nylon para evitar ese problema.
El siguiente paso fue tornear el disco y alojar los imanes. Después se echó la típica capa de resina de poliester. La experiencia con la resina que tuvimos fue la siguiente: Si se trabaja con una buena temperatura fragua rápidamente. Se puede añadir polvo de talco para aumentar la resistencia. Probamos la proporción del 50% en resina y talco y resultó ser demasiado poco fluido. Una buena proporción está en torno al 10-20%. Se le puede añadir mucha rigidez utilizando trozos de fibra de vidrio. Si se trabaja con bajas temperaturas no se debe de exceder en el catalizador puesto que se fraguaría muy rápidamente y formaría grietas. Se debe de trabajar siempre al aire libre.
Fig. 5. Plantilla para alojar los imanes.
Fig. 6. Imanes pegados.
Las plantilla las realizamos en Autocad. Se imprimen y se pegan sobre plancha de madera contrachapada de 3 mm. Luego se cortan con una sierra de marquetería de pelo plano. Se montan como se ve en las figuras y se van pegando los imanes. Para pegar los imanes se puede utilizar una gota de loctite o un poco de pegamento de dos elementos para metales. Hay que tener mucho cuidado en colocarlos correctamente y en no romper la delicada piel de níquel que los recubre. Dentro están formados por un polvo sinterizado y si se rompe el recubrimiento se oxida muy rápidamente. Todos deben quedar igual de altos, para lo que conviene tornear una base bien plana en el disco.
La colocación de los imanes siempre será alternativa N-S, tanto en los imanes adyacentes como en los que están enfrentados, siempre quedará una cara de un polo a lado de otra cara de otro polo distinto como se aprecia en las siguientes fotografías. Los polos vienen en las caras de más superficie. Para saber cual es cual se puede utilizar una brújula o coger un imán y marcar una de sus caras con el N o S y pasarlos por los otros imanes, si marcamos N cuando se repelen marcaremos N en el otro y si se atraen marcaremos.
Fig. 7. Resina con poca cantidad de talco.
Fig. 8. Resina con demasiada cantidad de talco.
En la figura 7 se puede apreciar el moldes para alojar la resina. Si se echa talco en exceso la masa se convierte en una pasta muy poco fluida y cuesta llegar a todos los rincones. Hay un total de 24 imanes, 12 por disco. Cuantos más imanes se instalen tendremos más tensión a menos revoluciones.
Fig. 9. Disco con los imanes ya instalador.
Fig. 10. Centro y extremos torneados.
Luego vuelta a tornear para eliminar la resina que sobresalga de los imanes y redondear el borde exterior. Una vez conseguido esto ya se pudo montar y realizar las primeras pruebas para construir las bobinas. Para ello se arman los discos y se utiliza el montaje de las siguientes fotografías.
Fig. 11. Montaje para probar bobinas.
Fig. 12. Ciclocomputador.
Se utiliza un computador de bicicleta para medir el número de revoluciones por minuto. Sabiendo el diámetro programado en el ciclocomputador y la velocidad que marca en km/h calculamos las revoluciones por minuto. Dándole con la mano al máximo que pudimos llegamos fueron unas unas 150-200 rpm. Esto sirve para saber cuantas espiras necesitamos y así determinar la velocidad de corte del aparato.
La velocidad de corte consiste en la velocidad de giro mínima a la cual el aerogenerador empieza a cargar baterías. En caso de 12 V a partir de 14 V. En este montaje se optó por una velocidad de corte de 100 r.p.m.
Fig. 13. Bobina baja prueba.
En la fotografía de la izquierda se aprecia el montaje realizado. Según las pruebas las bobinas fueron construidas de 60 espiras de hilo de cobre esmaltado con un diámetro de 1,5 mm.
Al haber 12 imanes nos caben un total de 9 bobinas. También pueden ser utilizadas 12 bobinas. Normalmente se utiliza un montaje trifásico que puede ser en estrella o en triángulo para que el generador tenga el mayor rendimiento posible. Conectando en estrella las bobinas podemos trabajar a una tensión de 24 V en baterías y en triángulo a 12 V.
Optamos por conectar en estrella ya que el viento en la zona de prueba no es muy intenso. Una conexión en estrella genera más tensión en bajas revoluciones, apto para cargar baterías de 12 V.
La máxima potencia del aerogenerador se obtiene en conexión en estrella con la máxima tensión de trabajo posible y en las condiciones de viento óptimas.
Después se enrollan las 9 bobinas en carretes de madera. Utilizamos el torno para bobinarlas más fácilmente. Es importante que las bobinas estén enrolladas siempre en la misma dirección, que tengan el mismo número de vueltas y alcancen los espesores más iguales posibles. En cuanto al espesor de las bobinas debe de ser lo más pequeño posible para que los imanes estén los más cercanos y se genere un campo lo más intenso posible. Hay que tener en cuenta que el campo de los imanes de neodimio se dispersa muy rápidamente con la distancia. Sin embargo no deberán de estar tan juntas que no se pueda bobinar al menos 50 espiras. También deberemos de bobinar la mayor cantidad posible de espiras para generar la mayor cantidad de f.e.m ( fuerza electro motriz ) posible. Es preferible para esto bajar un poco el diámetro del hilo de cobre. Se obtiene mejores resultados con más tensión y más espiras de hilo menos grueso que con poca tensión y espiras de hilo muy grueso.
La sección del hilo lo determina la corriente máxima por el cobre. Hemos empleado una densidad de corriente de entre 4 y 12 A mm2. Utilizar un hilo demasido delgado significaría pérdidas importantes en forma de calor en las bobinas. Este calor puede afectar a los imanes. Por encima de 80º C pierde por completo su magnetismo.
Fig. 14. Bobinas con sus extremos.
Fig. 15. Discos montados.
Sobre la disposición de bobinas y fases.
Con 12 imanes, tenemos 9 bobinas, se utilizan 3 bobinas en serie por cada fase y se conectan en estrella o triángulo como mencionamos antes. Para esto, se numeran las bobinas del 1 al 9. Se conecta la 1 con la 4 y la 4 con la 7, siempre todas las bobinas enrolladas en la misma dirección y siempre finales con principios. Cada bobina en serie con la siguiente tiene un ángulo de desfase eléctrico de 120º. Luego la 2 con la 5 y la 5 con la 8. La 3 con la 6 y la 6 con la 9. Al final tendremos 6 hilos que corresponderán a 3 principios y 3 finales.
Fig. 16. Finales embornados.
Se pueden poner 12 bobinas y tendremos 4 bobinas en serie por cada fase con lo cual se generará más tensión y potencia con menos r.p.m.
Otra opción es emplear un sistema bifásico o incluso monofásico. Para realizar esto tendrán que haber igual número de bobinas que imanes por disco. En el bifásico habrá dos fases con 6 bobinas por fase y en monofásico habrá 1 fase con todas las bobinas conectadas en serie.
Recomiendo realizar un sistema trifásico, para optimizar el rendimiento del generador. Un sistema monofásico generará mucha tensión pero tendremos limitada la corriente a la que soporte un solo hilo. Con dos fase la corriente será el doble y con tres el triple.
Queda para los más pacientes más de 3 fases, 4 o más. Sin embargo 3 fases es una solución de compromiso entre complejidad de montaje y eficacia de funcionamiento.
Nosotros hemos optado por dejar todos los hilos de las bobinas fuera del disco.
Otra opción es unir los hilos antes de echar la resina y dejar solamente 6 hilos fuera de ella o incluso solamente 3 ( en caso de haber decidido por estrella o triángulo según la aplicación ). Dejando 6 hilos podemos realizar un sistema automático que conmute de estrella a triángulo mediante relés.
De esta forma, la máquina podrá arrancar en estrella para llegar pronto con bajas revoluciones a la tensión de carga de 12 V y luego conmutarse automáticamente a triángulo cuando dispongamos de mayor cantidad de viento para mantener los 12 V y generar más corriente. De todas formas la máxima obtención de potencia se obtendrá trabajando siempre a la tensión máxima posible en las condiciones necesarias puesto que la sección de cobre limita la corriente máxima que podremos emplear.
Fig.17. Detalle de las sujeciones al disco de bobinas.
Fig. 18. Detalle de sujeción al tubo vertical.
Fig. 19. Sujeción tubo.
Después se soldaron los perfiles de acero en L sobre los que van atornillados las varillas roscadas de 8 mm de diámetro para soportar el disco de las bobinas.
Al mismo tiempo se soldó un perfil para alojar el tubo del eje vertical que soporta todo el peso del aerogenerador.
Conviene realizar bien y en abundancia las soldaduras puesto que se trata de aceros de distinto tipo y esto afecta a la calidad de la soldadura.
Las siguientes figuras muestran la forma de montaje del eje vertical con el rotor. Se ha utilizado tubo de acero de 30 mm de diámetro y 1,5 mm de espesor. Este tubo es importante que sea lo más resistente posible y conviene que el espesor de la paredes no baje de 1,5 mm. Tiene que ser hueco para que pasen los cables del generador al colector de corriente.
Fig. 20. Tubo calibrado para los rodamientos.
Fig. 21. Sujeción del tubo con bridas de tubo de escape.
La abrazaderas son las que se utilizan en los tubos de escape de los coches.
Fig. 22. Equilibrado de la cola.
Fig. 23. Todo el peso descansa sobre el tubo.
Después de construir la cola pasamos al equilibrado. Para ello utilizamos una botella de agua que llenamos hasta que se equilibro perfectamente. La longitud de la cola se calcula multiplicando por 4 la distancia desde el plano de rotación de las palas al eje de rotación vertical. El extremo de la cola debe de estar situado en el centro del rectángulo. Se reforzaron con varilla corrugada de acero las conexiones al disco generador para soportar las fuerzas de giro de la máquina. Fundimos una cantidad aprox. de plomo de 3 kg para realizar el contrapeso. El plomo puede proceder de baterías de coches o de pesas para bucear.
Fig. 24. Disposición de los rodamientos del eje vertical.
Fig. 25. Eje vertical montado.
En las figuras 24 y 25 se aprecian los dos rodamientos para el eje vertical. Se construyeron con varilla roscada y tuercas largas para mantener la separación y altura correctas. Los rodamientos deben de ser de carga axial y tienen una montura especial que permite que moverlos para que haya una buena alineación entre el eje superior y el inferior. Esta estructura alojará el colector de corriente que impedirá que el aerogenerador gire y retuerza los cables hasta arrancarlos.
Fig. 26. La parte que más problemas nos dio de construir.
Fig.27. Soporte del bloque de escobillas.
Para el colector de corriente utilizamos las escobillas de un motor de arranque. El proceso de construcción fue laborioso. Primero construimos la caja que contiene las escobillas y los muelles con resina talco y fibra de vidrio. En la figura 26 se trata del bloque marrón por el que sobresalen las escobillas. Luego se utilizaron dos anillos de cobre de diámetro mayor al del eje los cuales se rellenaron de resina por dentro y luego se tornearon por dentro y por fuera para que encajaran sobre el tubo. Previamente se habían soldado unos tornillos debajo de los anillos para que no deslizaran al girar. Después se tornearon dos tubos de PVC para hacer los tapones de los dos lados. En la figura se puede ver en el anillo de la derecha el diente de encaje del tubo PVC con el anillo de cobre.
Dos agujeros permiten el paso del cable de cobre de 10 mm2 de sección y van soldados a los anillos de cobre. Los tapones tienen tornillos que atraviesan el tubo para impedir que patinen cuando gire la máquina.
Fig. 28. Colocación de la palas.
Fig. 29. Montaje de prueba.
El proceso de fabricación de las palas del rotor está descrito aquí y parte de tubo de PVC de 1 m de longitud. El acoplamiento fue realizado de forma sencilla mediente una pletina de acero. Se han utilizado palas de 1 m, sin embargo el eje del rotor puede soportar sin problemas palas de 1,5 m de radio o más en madera u otros materiales.
La torre.
Una buena torre puede resultar igual o más cara que el propio aerogenerador. Tiene que ser lo más alta y robusta posible para evitar los obstáculos y turbulencias del viento. Para su construcción se empleo tubo de acero de 32 mm de diámetro y anclajes de cable de acero. Inicialmente se construyó para soportar el pequeño aerogenerador Rutland 303 y posteriormente se reforzó para soportar la flexión del aerogenerador grande que tiene un peso de 20 kg.
Fig. 30. Anclajes caseros.
Fig. 31. Anclajes al mástil.
Se puede apreciar la construcción de los anclajes a las vigas del techo mediante varilla roscada de 15 mm de diámetro y tuercas soldadas. La torre tiene un mástil de 5 m aproximadamente de altura como se puede apreciar en las siguientes fotografías.
Fig. 32. El pequeño Rutland ya instalado.
Fig. 33. Detalle de los tiravientos.
Los tiravientos deben de estar situados lo más altos posible del aerogenerador, de forma que quede el tubo lo más corto posible hasta el mismo. Deberán de tener preferentemente un ángulo de 45º con la horizontal. Se pueden disponer 3 en 120º o cuatro. Conviene duplicar esta cantidad en 6 u 8 para garantizar la seguridad del mismo.
En la siguiente figura podemos ver todas las piezas ya terminadas y pintadas que conforman el aerogenerador grande.
Fig. 34. Despiece de la máquina.
Tuvimos que construir una grúa de 6 m en madera para poder subir el aerogenerador completamente montado. Se reforzaron los tiravientos y ahora dispone de 8 cables de acero a dos alturas y 4 cables de cuerda redundantes de seguridad. Además se agarró la parte del aerogenerador a la torre mediente dos latigillos de acero para sostenerlo en caso de caída.
Fig. 35. Máquina instalada.
Fig. 36. Grúa abatible de madera.
Proceso de instalación. Subida al mástil.
Fig. 37. Grua levantada.
Fig. 38. Aerogenerador dispuesto.
En las fotografías se puede apreciar el aspecto de la torre abatible. Tenía que ser izada a mano mediante dos personas y resultaba bastante pesada. Una vez izada debía atarse al mástil y colocar dos tiravientos de seguridad.
Pruebas del generador en el banco.
Decidimos llevar el generador a una empresa de energía eólica para probar si realmente producía la potencia estimada en los cálculos. La máquina fue probada en configuraciónes de 12V y 24V funcionando perfectamente y generando la potencia estimada con apenas calentamiento. Fue desechada la prueba a 48 V puesto que los diodos rectificadores tan solo aguantaban hasta 40 V. En esta configuración es muy probable que se supere la cifra de 1500 W. Las siguientes fotografías muestran el banco de pruebas.
Fig. 39. Polea con canal V.
Fig. 40. Detalle de las baterías.
Rotor tripala alabeado.
Las palas de PVC pueden funcionar bastante bien para modelos pequeños de aerogenerador. No se recomienda usarlas en modelos de potencia media y alto rendimiento. En nuestro caso, fueron destruidas en un día que hacía demasiado viento. Tienen tendencia a vibrar mucho, lo cual hace que frenen el rotor a velocidades altas de rotación. Decidimos realizar unas palas construidas en madera laminada con forma de ala de avión.
El perfil utilizado ha sido el FX-163 al cual modificamos la parte cóncava y la hicimos plana para simplificar la construcción. Para el corte de la láminas se recomienda el uso de una pequeña sierra circular que se adapta al taladro de mano.
Fig. 41. Láminas para las palas.
Fig. 42. Prensado y encolado para obtener una
pala lo más recta posible.
El proceso de construcción fue laborioso. Primero se cortaron 6 planchas de madera laminada de 3 mm de espesor ( contrachapado ) y se utilizó un listón macizo de madera de pino plano a ser posible sin nudos de 9,5 cm y 1 cm de espesor. Las láminas van encoladas con cola de carpintero y apiladas de forma que conformen el perfil utilizado. Se pegan y se sujetan con gatos durante 24 h para el fraguado de la cola y para conseguir que sea lo más plana posible tal y como se aprecia en la figura 40. Todas las láminas tienen una longitud de 1,2 m. En total 21 placas para las tres palas.
Las dimensiones son, numerando desde abajo hacia arriba en anchura: 1) 14 cm, 2) 4cm, 3) 3 cm, 4) 2cm, 5) 8,5 cm y 6) 6,5 cm. Van apilados conforme a la siguiente figura:
Fig. 43. Sección transversal. Pinchar para descargar.
El rectángulo rojo corresponde al listón de madera de 9,5x1x120 cm. Se ha optado por un ángulo de calaje constante de 12º para todo el perfil y una anchura de pala igual a todo lo largo, para simplificar notablemente el proceso de construcción. Sin embargo, para futuras mejoras lo ideal es construir una pala con una anchura más fina en los extremos y ángulo de calaje variable para un rendimiento aerodinámico óptimo.
Después se procede al laborioso lijado de la pala. Se utiliza un disco de lija de grano 40 para el desbaste gordo y un grano 80 para el acabado. Después se lija con una lijadora orbital con grano de 100. Lo ideal es utilizar una lijadora de banda. Lijar en dirección de la vetas de la madera.
El siguiente paso consiste en entelar las palas con fibra de vidrio gruesa desde el principio hasta unos 40 cm y con tela fina desde ahí hasta el final. Se refuerza con más fibra de vidrio y poliester la zona cercana al cubo del rotor. Fragua durante unos días y vuelta a lijar. Ya tenemos tres palas terminadas y montadas como puede verse en las siguientes figuras.
Fig. 44. Disco del buje.
Fig. 45. Rotor de 2,6 m diámetro.
El buje ha sido realizado con dos discos de madera prensada de 2 cm de espesor. Estos discos conforman un sándwich. Dentro tenemos 6 cuñas de madera torneadas a 12º de inclinación y las palas. La sujeción se realiza mediante 9 varillas roscadas de 6 mm de diámetro. Tenemos así conformado un diámetro de 2,6 m de rotor.
Balanceo de las palas del rotor.
Damos una mano inicial de pintura impermeabilizante, flexible y resistente a los rayos ultravioleta a todas las piezas del rotor. Procedemos al correcto balanceo de las palas Un correcto equilibrado es crucial para mantener a salvo la máquina de vibraciones muy peligrosas. Para que las palas estén correctamente balanceadas tienen que cumplirse los dos requisitos siguientes:
1) Que las tres pesen igual y tengan las mismas dimensiones geométricas y
2) Que sus centros de gravedad estén situados a la misma distancia del eje de rotación.
Esto hará que sus momentos de giro sean iguales y estarán equilibradas. Los contrapesos están hechos de lámina de plomo. Se puede obtener fundiendo una cantidad de plomo y vertiéndola en una superficie plana. Después se aplana con un martillo y se corta al peso correcto. Para balancear las palas se realiza el siguiente proceso:
a) Pesamos con una balanza digital las tres palas. La más pesada será la referencia y no necesitará llevar contrapeso de plomo. Calculamos el centro de gravedad de esta pala. Para ello la colocamos horizontal sobre una cuchilla y marcamos con una línea donde se equilibre.
b) Dibujamos una línea a la misma distancia en las otras dos palas.
c) Pesamos la cantidad de plomo necesaria para igualar el peso de la pala de referencia para las restantes dos palas, incluyendo el peso de los tornillos de sujeción.
d) Colocamos la pala sobre la cuchilla en la línea que habíamos dibujado antes y movemos el plomo a lo largo de izquierda a derecha hasta encontrar la posición que equilibra la pala. Allí se atornilla el plomo. Esto se hace con las dos palas restantes.
Ya tenemos tres palas que pesan igual y tienen su centro de gravedad situado en el mismo sitio. En nuestro caso, se obtuvo un peso de 1800 g. por pala. Al montarse no hubo que ajustar nada y el rotor estaba perfectamente equilibrado. Si queremos comprobar esto debemos de hacerlo girar y comprobar que cuando se para no lo hace siempre en el mismo lugar.
También podemos ir girando poco a poco el rotor y ver que permanece quieto para cualquier ángulo.
Fig. 46. Rotor montado y pintado.
Fig. 47. Detalle del polipasto.
Fig. 48. Detalle del sándwich.
Fig. 49. Detalle de la forma del perfil y el ángulo de ataque.
Está demostrado indudablemente que tres palas es mejor que dos. ¿ por qué?.
Un rotor de tres palas no presenta las desventajas de un bipala. En un rotor bipala, las fuerzas que experimentan las palas, no están compensadas en todo su radio de giro. Cuando las palas están en posición vertical, la inferior sufre un menor empuje debido a las turbulencias provocadas por la misma torre. Para compensar esta diferencia de fuerzas en grandes aerogeneradores es necesaria la instalación de un complicado buje oscilante. Su régimen de giro es superior y el ruido producido también. Su par de aranque es menor. Cuando el conjunto rota sobre sí mismo para orientase al viento, lo hace de manera inestable, ya que su inercia es mayor cuando las palas están en horizontal.
Todos estos problemas pueden evitase añadiendo una tercera pala. Las fuerzas experimentadas se distribuyen y se compensan mejor ente ellas; son más silenciosas, con mayor par de arranque y más estable en la rotación para su orientación.
Regulador de carga.
El regulador de carga utilizado no puede ser más sencillo. Puede ser utilizado conjuntamente con cualquier regulador solar. Lo único que hace es derivar la potencia a una carga cuando la tensión supera los 15,5 V. Esta carga pueden ser bombilla o cualquier otra cosa que queramos alimentar cuando las baterías estén llenas. Del resto se encarga el regulador solar. El enlace lo tenemos aquí de otro proyecto de electrónica: Regulador. Para conectar a cualquier regulador solar para que trabaje conjuntamente con los paneles se debe de seguir el siguiente sencillo esquema:
Fig. 50. Conexionado mixto.
El regulador shunt se deberá de conectar entre la salida del aerogenerador y las dos entradas del dibujo del aerogenerador. Si no colocáramos este regulador extra, el regulador solar podría llegar a quemarse debido a no poder soportar una sobretensión producida por el aerogenerador cuando las baterías están completamente cargadas. También protege a los diodos rectificadores del aerogenerador.
Potencia máxima en función del diámetro.
La siguiente tabla indica, para condiciones normales de temperatura (25 ºC) y presión (1 atm), considerando una velocidad del viento constante de 12 m/s y un coeficiente global de la máquina de 0.25, la potencia de un pequeño aerogenerador en función de su diámetro será:
Diámetro ( m )
Potencia ( W )
1
203
1,5
456
2
812
2,5
1568
3
1827
3,5
2486
4
3248
Estos valores son solamente orientativos, los valores reales dependen del cuidado en la construcción de la máquina.
Aquí vemos unos video de funcionamiento de la máquina con distintos tipos de palas.
Rotor Bipala.
Rotor Tripala.
Mejoras y reparaciones.
Las mejoras han consistido en lo siguiente: Se cambió el rotor de dos palas de curvatura de PVC por un rotor de tres palas más eficiente con perfil aerodinámico. Se protegió la zona de los anillos colectores de corriente con una tapa de plástico. El esqueleto de la cola se ha recubierto por una tapa de aluminio. La cola ha requerido reparaciones y refuerzos ya que se ha notado un estress importante en cuanto a vibraciones debidas a turbulencias que hacen que la veleta coletee. El rectificador trifásico se averió dos veces y fue reparado. Una de ellas se tuvo que bajar el aerogenerador y la otra reparación fue en altura, desmontando el rectificador y bajándolo. Ante la posible siguiente avería se ha decidido montar un anillo colector de corriente suplementario.
Nueva Grúa.
Debido a estos problemas se ha construido una grúa ligera que se adapta a la torre y que tiene un soporte que puede girar 360 grados. Con la pesada torre de madera se ha construido un andamio. Todas estas mejoras facilitan que una sola persona pueda subir y bajar el aerogenerador por sí misma. Puede soportar sin problemas pesos de 70 kg.
Fig. 51. Parte que se fija al mástil.
Fig.52. Grua giratoria.
Todas las barras se ha soldado utilizando la energía solar almacenada en tres baterias. Se dispusieron tres baterías de coche en serie para soldar con electrodos de 2,5 mm de diámetro. Las soldaduras quedan de mejor calidad soldando con corriente continua.
Fig. 53. La parte más crítica fue el descenso.
Fig. 54. Detalle de la polea y el andamio.
Con esta disposición fue más sencillo bajar el aerogenerador. La subida se realizó desmontando las palas. Las palas fueron situadas más tarde en altura. En la figura se puede apreciar que el contrapeso de la polea eran botellas de plástico llenas de agua.
Tercer anillo colector de corriente.
Para tener que subir y bajar lo menos posible a la torre para reparaciones, se decidió construir un tercer anillo colector de corriente. Ahora, en lugar de tener dos cables de bajada en corriente continua tenemos tres en corriente alterna trifásica. La corriente alterna se transmite a distancia con menos pérdidas que la corriente continua. Gracias a esto se puede medir con exactitud las revoluciones por minuto del rotor midiendo la frecuencia eléctrica del generador. Con estos datos y la velocidad del viento podemos sacar de manera sencilla la curva de potencia y el rendimiento global de la máquina.
Fig. 55. Portaescobillas casero. Escobilla de motor de arranque.
Fig. 56. Discos para el anillo de corriente.
El porta escobillas tuvo que ser construido a medida. Se utilizó un disco de plancha de latón de 1,5 mm de espesor para el anillo de corriente. Se tuvo que tornear una arandela de acero adicional. El disco queda horizontal y sigue la rotación vertical del aerogenerador. La escobilla desliza por debajo del mismo sobre el anillo de latón.
Fig. 57. Disposición de anillos.
Fig. 58. Colector montado.
Con este montaje bajan tres cables que pueden ser conectados a cualquier regulador eólico para 12 V. Teniendo toda la electrónica abajo podemos experimentar con distintos reguladores tanto caseros como comerciales.
Circuitería electrónica.
La conexión actual consta de un rectificador trifásico, seguido de un regulador-limitador shunt. Este regulador limita la tensión máxima del aerogenerador a 20 V. Todo lo que sea sobrepasar esta tensión deriva la potencia a un banco de bombillas incandescentes. De esta forma evitamos que los diodos se quemen por una sobre tensión. Después del regulador Shunt conectamos una bomba de carga capacitiva. De esta forma podemos cargar baterías cuando la tensión alterna trifásica de línea esté tan solo en 4,5 V. Esto representa velocidades de giro del rotor menores a 100 r.p.m La bomba de carga tiene un rendimiento superior al 80 %. Así se pueden aprovechar mejor el mayor número de horas de viento de menor velocidad. La salida de la bomba de carga se adapta el regulador principal de la instalación mediante diodos sumadores de corriente, tal como se muestra en líneas generales en la figura 50. El siguiente paso consistirá en el diseño de un regulador maximizador de potencia ( MPPT ). Se ha probado un convertidor SEPIC, un convertidor CUK y un convertidor BOOST viendose que la bomba de carga funciona con mejores prestaciones, menor calentamiento y ausencia de inductores de potencia.
Hay que tener en cuenta que el aerogenerador deberá de aprovechar al máximo las mayores horas posibles de viento de la zona. No sirve de nada producir mucha potencia instantánea en un día de mucho viento. Lo que interesa es recolectar la máxima cantidad de energía posible todos los días.
