Cómo construir palas para un generador eólico con sus propias manos: ejemplos de palas de turbina eólica hechas con sus propias manos

El uso de fuentes de energía alternativas es una de las principales tendencias de nuestro tiempo.La energía eólica limpia y asequible se puede convertir en electricidad incluso en su hogar construyendo una turbina eólica y conectándola a un generador.

Puede construir palas para un generador eólico con sus propias manos a partir de materiales comunes, sin utilizar equipo especial. Te diremos qué forma de pala es más eficiente y te ayudaremos a elegir el dibujo adecuado para una planta eólica.

¿Cómo funciona un simple generador eólico?

Un generador eólico es un dispositivo que permite convertir la energía eólica en electricidad.

El principio de su funcionamiento es que el viento hace girar las palas, pone en movimiento el eje, a través del cual se suministra la rotación al generador a través de una caja de cambios, lo que aumenta la velocidad.

El funcionamiento de una central eólica se evalúa mediante el KIEV (factor de utilización de la energía eólica). Cuando una rueda de viento gira rápidamente, interactúa con más viento, lo que significa que le quita más energía.

Hay dos tipos principales de generadores eólicos:

• vertical;
• horizontal.

Los modelos orientados verticalmente se construyen de modo que el eje de la hélice sea perpendicular al suelo. Por tanto, cualquier movimiento de masas de aire, independientemente de su dirección, pone en movimiento la estructura.

Esta versatilidad es una ventaja de este tipo de aerogeneradores, pero son inferiores a los modelos horizontales en términos de productividad y eficiencia operativa.

Un generador de viento horizontal se parece a una veleta. Para que las palas giren, la estructura debe girarse en la dirección deseada, dependiendo de la dirección del movimiento del aire.

Para monitorear y capturar los cambios en la dirección del viento, se instalan dispositivos especiales. La eficiencia con esta disposición de tornillos es significativamente mayor que con una orientación vertical. Para uso doméstico, es más racional utilizar generadores eólicos de este tipo.

¿Qué forma de hoja es óptima?

Uno de los elementos principales de un aerogenerador es un conjunto de palas.

Hay una serie de factores asociados con estas piezas que afectan la eficiencia del molino de viento:

• peso;
• tamaño;
• forma;
• material;
• cantidad.

Si decides diseñar palas para un molino de viento casero, debes tener en cuenta todos estos parámetros. Algunos creen que cuantas más alas tenga la hélice de un generador, más energía eólica se podrá producir. En otras palabras, cuanto más, mejor.

Sin embargo, éste no es el caso. Cada pieza individual se mueve contra la resistencia del aire. Por lo tanto, una gran cantidad de palas en una hélice requiere más fuerza del viento para completar una rotación.

Además, demasiadas alas anchas pueden provocar la formación del llamado “casquete de aire” delante de la hélice, cuando el flujo de aire no pasa a través del molino de viento, sino que lo rodea.

La forma importa mucho. La velocidad de la hélice depende de ello. Un flujo deficiente provoca la formación de vórtices que ralentizan la rueda de viento

El más eficiente es un generador eólico de una sola pala. Pero construirlo y equilibrarlo con tus propias manos es muy difícil. El diseño resulta poco fiable, aunque con una alta eficiencia. Según la experiencia de muchos usuarios y fabricantes de aerogeneradores, el modelo más óptimo es el de tres palas.

El peso de la hoja depende de su tamaño y del material del que estará fabricada. El tamaño debe seleccionarse con cuidado, guiado por fórmulas de cálculo. Es mejor procesar los bordes de modo que quede redondeado en un lado y un borde afilado en el lado opuesto.

La forma correcta de las palas de un aerogenerador es la base de su buen funcionamiento.

Las siguientes opciones son adecuadas para la producción casera:

• tipo de navegación;
• tipo de ala.

Las aspas tipo vela son simples franjas anchas, como las de un molino de viento.Este modelo es el más obvio y fácil de hacer. Sin embargo, su eficiencia es tan baja que esta forma prácticamente no se utiliza en los aerogeneradores modernos. La eficiencia en este caso es de alrededor del 10-12%.

Una forma mucho más espectacular son las palas de perfil alado. Se trata de los principios de la aerodinámica que elevan enormes aviones en el aire. Un tornillo de esta forma es más fácil de poner en movimiento y gira más rápido. El flujo de aire reduce significativamente la resistencia que encuentra el molino de viento a lo largo de su trayectoria.

El perfil correcto debe parecerse al ala de un avión. Por un lado, la hoja tiene un engrosamiento y por el otro una suave pendiente. Las masas de aire fluyen alrededor de una parte de esta forma muy suavemente.

La eficiencia de este modelo alcanza el 30-35%. La buena noticia es que usted mismo puede construir una espada alada utilizando un mínimo de herramientas. Todos los cálculos y dibujos básicos se pueden adaptar fácilmente a su molino de viento y utilizar energía eólica limpia y gratuita sin restricciones.

¿De qué se fabrican las cuchillas en casa?

Los materiales adecuados para la construcción de un aerogenerador son, en primer lugar, plástico, metales ligeros, madera y una solución moderna: la fibra de vidrio. La pregunta principal es cuánto trabajo y tiempo estás dispuesto a dedicar a fabricar un molino de viento.

Tuberías de alcantarillado de PVC

El material más popular y extendido para fabricar palas de plástico para aerogeneradores es una tubería de alcantarillado de PVC común. Para la mayoría de los generadores domésticos con un diámetro de tornillo de hasta 2 m, es suficiente un tubo de 160 mm.

Las ventajas de este método incluyen:

• precio bajo;
• disponibilidad en cualquier región;
• facilidad de operación;
• una gran cantidad de diagramas y dibujos en Internet, amplia experiencia en uso.

Las tuberías son diferentes. Esto lo saben no solo quienes fabrican plantas de energía eólica caseras, sino también todos los que se han topado con la instalación de alcantarillado o suministro de agua. Se diferencian en grosor, composición y fabricante. La tubería es económica, por lo que no es necesario que intente abaratar aún más su molino de viento ahorrando en tuberías de PVC.

El material de mala calidad de los tubos de plástico puede provocar que las palas se agrieten durante la primera prueba y todo el trabajo sea en vano.

Primero debes decidir el patrón. Hay muchas opciones, cada forma tiene sus propias desventajas y ventajas. Quizás valga la pena experimentar primero antes de eliminar la versión final.

Dado que el precio de las pipas es bajo y puedes encontrarlas en cualquier ferretería, este material es perfecto para los primeros pasos en el modelado de palas. Si algo sale mal, siempre puedes comprar otra pipa e intentarlo de nuevo; tu billetera no se verá muy afectada por tales experimentos.

Los usuarios experimentados de energía eólica han observado que es mejor utilizar tubos de color naranja que grises para fabricar las palas de las turbinas eólicas. Mantienen mejor su forma, no se doblan una vez formada el ala y duran más

Los diseñadores aficionados prefieren el PVC, ya que durante las pruebas una hoja rota se puede reemplazar por una nueva, hecha en 15 minutos directamente en el lugar si se dispone de un patrón adecuado. Sencillo, rápido y, lo más importante, asequible.

Las instrucciones fotográficas para fabricar palas de molino de viento a partir de tubos de polímero le ayudarán a dominar visualmente los pasos y la secuencia del proceso:

Se han completado todos los pasos preparatorios, ahora es necesario unir las palas a la parte que gira con el viento:

Aluminio: fino, ligero y caro

El aluminio es un metal ligero y duradero. Se utiliza tradicionalmente para fabricar palas de aerogeneradores. Debido a su bajo peso, si le das a la placa la forma deseada, las propiedades aerodinámicas de la hélice serán excelentes.

Las principales cargas que experimenta un molino de viento durante la rotación tienen como objetivo doblar y romper la pala. Si el plástico se agrieta y falla rápidamente durante dicho trabajo, puede contar con un tornillo de aluminio por mucho más tiempo.

Sin embargo, si comparamos los tubos de aluminio y PVC, las placas de metal seguirán siendo más pesadas. A altas velocidades de rotación existe un alto riesgo de dañar no la propia hoja, sino el tornillo en el punto de fijación.

Otra desventaja de las piezas de aluminio es la complejidad de su fabricación. Si el tubo de PVC tiene una curva que se utilizará para impartir propiedades aerodinámicas a la pala, entonces el aluminio, por regla general, se toma en forma de lámina.

Después de cortar la pieza según el patrón, lo que en sí mismo es mucho más difícil que trabajar con plástico, aún será necesario enrollar la pieza de trabajo resultante y darle la curvatura correcta. No será tan fácil hacerlo en casa y sin herramientas.

En lugar del costoso aluminio, se pueden utilizar restos de láminas para tejados o trozos de láminas onduladas que quedan después de la instalación:

Fibra de vidrio o fibra de vidrio - para profesionales

Si decide abordar la cuestión de crear una cuchilla de manera consciente y está dispuesto a dedicarle mucho esfuerzo y nervios, la fibra de vidrio será suficiente.Si no ha trabajado anteriormente con generadores eólicos, comenzar a familiarizarse con el modelado de un molino de viento hecho de fibra de vidrio no es la mejor idea. Aún así, este proceso requiere experiencia y habilidades prácticas.

Una hoja hecha de varias capas de fibra de vidrio unidas con pegamento epoxi será fuerte, liviana y confiable. Con una gran superficie, la pieza resulta hueca y prácticamente ingrávida.

Para la fabricación se utiliza fibra de vidrio, un material fino y duradero que se produce en rollos. Además de la fibra de vidrio, el pegamento epoxi es útil para fijar las capas.

El trabajo comienza creando una matriz. Este es un espacio en blanco que representa un molde para una pieza futura.

La matriz puede ser de madera: vigas, tablas o troncos. La silueta volumétrica de la mitad de la hoja está recortada directamente del macizo. Otra opción es un molde de plástico.

Es muy difícil hacer una pieza de trabajo usted mismo, debe tener frente a sus ojos un modelo listo para usar de una hoja de madera u otro material, y solo entonces se corta una matriz para la pieza de este modelo. Se necesitan al menos 2 matrices de este tipo, pero, habiendo hecho una forma exitosa una vez, se puede usar muchas veces y de esta manera se puede construir más de un molino de viento.

El fondo del molde se lubrica cuidadosamente con cera. Esto se hace para que la hoja terminada se pueda quitar fácilmente más adelante. Coloque una capa de fibra de vidrio y cúbrala con pegamento epoxi. El proceso se repite varias veces hasta que la pieza alcanza el espesor deseado.

Entonces el pegamento debería secarse. Algunas personas recomiendan colocar el molde en una bolsa de vacío y bombear el aire. De esta forma el pegamento penetra mejor en todas las capas de fibra de vidrio, sin dejar zonas sin impregnar.

Cuando el pegamento epoxi se haya secado, se retira con cuidado la mitad de la pieza de la matriz. Lo mismo hacen con la segunda mitad.Las piezas se pegan entre sí para formar una pieza tridimensional hueca. Ligera, duradera y con forma aerodinámica, la pala de fibra de vidrio es el pináculo de la excelencia para el aficionado a los parques eólicos domésticos.

Su principal desventaja es la dificultad de implementar la idea y una gran cantidad de defectos al principio, hasta obtener la matriz ideal y perfeccionar el algoritmo de creación.

Barato y alegre: pieza de madera para una rueda de viento

Una cuchilla de madera es un método anticuado que es fácil de implementar, pero ineficaz con el nivel actual de consumo de electricidad. La pieza se puede fabricar a partir de una tabla maciza de madera clara, por ejemplo de pino. Es importante elegir una pieza de madera bien seca.

Si la madera está húmeda, durante el proceso de secado el tornillo puede “desplazarse” y deformarse. Y el peso de la madera húmeda es significativamente mayor que el de la seca.

Debe elegir la forma adecuada, pero tenga en cuenta el hecho de que la hoja de madera no será una placa delgada, como el aluminio o el plástico, sino una estructura tridimensional. Por lo tanto, no basta con darle forma a la pieza de trabajo, es necesario comprender los principios de la aerodinámica e imaginar el contorno de la pala en las tres dimensiones.

Tendrás que utilizar un cepillo para darle el aspecto final a la madera, preferiblemente eléctrico. Para mayor durabilidad, la madera se trata con un barniz o pintura protectora antiséptica.

La principal desventaja de este diseño es el gran peso del tornillo. Para mover este coloso, el viento debe ser lo suficientemente fuerte, lo que en principio es difícil de lograr. Sin embargo, la madera es un material asequible. Las tablas adecuadas para crear la hélice de una turbina eólica se pueden encontrar en su jardín sin gastar un centavo. Y ésta es la principal ventaja de la madera en este caso.

La eficiencia de una hoja de madera tiende a cero.Como regla general, el tiempo y el esfuerzo invertidos en crear un molino de viento de este tipo no valen el resultado obtenido, expresado en vatios. Sin embargo, la pieza de madera tiene su lugar como modelo de entrenamiento o como pieza de prueba. Y una veleta con palas de madera luce impresionante en el sitio.

La siguiente selección de fotografías le familiarizará con los pasos para hacer un molino de viento con aspas cortadas de madera contrachapada:

La parte funcional está lista y probada en cuanto a su funcionalidad, lo que significa que solo queda pintarla y atornillarla al mástil:

Dibujos y ejemplos de palas.

Es muy difícil realizar el cálculo correcto de la hélice de un aerogenerador sin conocer los parámetros básicos que se muestran en la fórmula, además de no tener idea de cómo afectan estos parámetros al funcionamiento del aerogenerador.

Es mejor no perder el tiempo si no quieres profundizar en los conceptos básicos de la aerodinámica. Los dibujos y diagramas ya preparados con indicadores específicos le ayudarán a elegir una pala adecuada para una planta de energía eólica.

Dibujo de una pala para una hélice de dos palas. Fabricado con tubería de alcantarillado de 110 de diámetro. El diámetro de la hélice del molino de viento en estos cálculos es 1 m

Un generador eólico tan pequeño no podrá proporcionarle gran potencia.Lo más probable es que no pueda extraer más de 50 W de este diseño. Sin embargo, una hélice de dos palas hecha de un tubo de PVC delgado y liviano proporcionará una alta velocidad de rotación y garantizará el funcionamiento del molino de viento incluso con vientos suaves.

Dibujo de una pala para hélice de aerogenerador tripala realizada a partir de un tubo de 160 mm de diámetro. La velocidad estimada en esta opción es 5 con un viento de 5 m/s

Una hélice de tres palas de esta forma se puede utilizar para unidades más potentes, aproximadamente 150 W a 12 V. El diámetro de toda la hélice en este modelo alcanza 1,5 m. La rueda de viento gira rápidamente y se pone en marcha fácilmente. El molino de viento de tres alas se encuentra con mayor frecuencia en las centrales eléctricas domésticas.

Dibujo de una pala casera para una hélice de aerogenerador de 5 palas. Fabricado en tubo de PVC de 160 mm de diámetro. Velocidad estimada – 4

Una hélice de cinco palas de este tipo podrá producir hasta 225 revoluciones por minuto con una velocidad del viento estimada de 5 m/s. Para construir una pala según los dibujos propuestos, es necesario transferir las coordenadas de cada punto de las columnas "Coordenadas del patrón delantero/trasero" a la superficie de la tubería de alcantarillado de plástico.

Usando la siguiente tabla, puedes calcular el diámetro de un molino de viento con 2-16 palas. En este caso, puede seleccionar el tamaño teniendo en cuenta la potencia de salida deseada.

La tabla muestra que cuantas más alas tenga un aerogenerador, más corta debe ser su longitud para producir una corriente de la misma potencia.

Como muestra la práctica, es bastante difícil mantener un aerogenerador de más de 2 metros de diámetro. Si necesita un molino de viento más grande según la tabla, considere aumentar el número de palas.

Con reglas y principios cálculo del generador eólico Lea el artículo, que describe paso a paso el proceso de realización de cálculos.

Equilibrio de una turbina eólica

Equilibrar las aspas de un generador eólico ayudará a que funcione de la manera más eficiente posible. Para realizar el equilibrio, es necesario encontrar una habitación donde no haya viento ni corrientes de aire. Por supuesto, para una rueda de viento de más de 2 m de diámetro será difícil encontrar un espacio así.

Las palas se ensamblan en una estructura terminada y se instalan en la posición de trabajo. El eje debe colocarse estrictamente horizontal, nivelado. El plano en el que girará la hélice debe establecerse estrictamente vertical, perpendicular al eje y al nivel del suelo.

Una hélice que no se mueve debe girarse 360/x grados, donde x = número de palas. Idealmente, un molino de viento equilibrado no se desviará 1 grado, sino que permanecerá inmóvil. Si la hoja ha girado por su propio peso, es necesario ajustarla un poco, reducir el peso en un lado y eliminar la desviación del eje.

El proceso se repite hasta que el tornillo esté absolutamente inmóvil en cualquier posición. Es importante que no haya viento durante el equilibrio. Esto puede distorsionar los resultados de las pruebas.

También es importante comprobar que todas las piezas giran estrictamente en el mismo plano. Para comprobarlo, se instalan placas de control a una distancia de 2 mm a ambos lados de una de las palas. Durante el movimiento, ninguna parte del tornillo debe tocar la placa.

Para operar un aerogenerador con palas fabricadas, será necesario montar un sistema que acumule la energía recibida, la almacene y la transmita al consumidor. Uno de los componentes del sistema es el controlador. sobre como hacer controlador de turbina eólica, lo descubrirás leyendo nuestro artículo recomendado.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

Es muy posible construir un molino de viento con sus propias manos a partir de materiales de desecho. Si comienza con modelos más simples, su primer intento probablemente tendrá éxito. Con experiencia, asuma ideas más complejas para conseguir el generador eólico más eficiente y potente.

Vídeo #1. Cómo hacer un molino de viento con tubos de PVC:

Vídeo #2. Generador de viento de bricolaje:

Vídeo #3. Aerogenerador fabricado en acero galvanizado:

Si desea utilizar energía eólica limpia y segura para las necesidades de su hogar y no planea gastar mucho dinero en la compra de equipos costosos, unas palas caseras hechas de materiales comunes serán una idea adecuada. No tenga miedo de experimentar y podrá mejorar aún más los modelos existentes de hélices de molinos de viento.

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