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| Los molinos de viento llegaron a España en el siglo XVI |
Ver 5ª PARTE
12. Construcción
detallada de aspas de madera
La mayoría de los aficionados a la construcción de
aerogeneradores se conformarán con un aspa sencilla y los resultados
probablemente sean buenos pero podemos intentar ir más allá y buscar un diseño
“casi” profesional.
Antes de nada decir que si bien la madera ha sido sustituida
en la construcción de aspas por materiales compuestos y especialmente por fibra
de carbono, la experiencia en la fabricación de aspas de madera para obtener
energía del viento viene de una tradición de siglos pues aparecieron en el
siglo XI para moler el trigo a partir del viento.
En la siguiente figura vemos cuatro opciones de TSR o λ.
El proceso para diseñar y construir unas aspas de madera es
el siguiente:
1)
Definimos la forma de las aspas según indicamos
en la siguiente figura:
2)
Calculamos la anchura de la madera a partir de
la siguiente hoja de cálculo (descargar aquí). Aquí
calculamos las “estaciones” y la anchura de la madera en las estaciones. Ver la
figura siguiente:
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| Cálculo de la forma del aspa |
3)
En la siguiente figura vemos como se marcan las
estaciones en el aspa para realizar posteriormente su talla.
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| Marcado de las estaciones del aspa |
4)
El siguiente paso es unir las marcas para
obtener la curva.
5)
Posteriormente la madera se talla con un formón
o escoplo, o con lijadora o un cepillo eléctrico.
13 Acabado de las
aspas
Para el correcto acabado de las aspas debemos protegerlas usando
revestimientos como aceites basados en resinas epoxi.
14. Equilibrado de
las aspas
Si bien todo el proceso de la construcción de un
aerogenerador es importante, hay uno que resulta crucial. Sin un equilibrado
adecuado, la máquina mostrará signos de inestabilidad, afectando al rendimiento
y seguridad. Unas aspas desequilibradas originarán un rápido desgaste en los
rodamientos, funcionar ruidosamente, parar prematuramente e incluso romperse.
Hay varios aspectos a considerar en el equilibrado de las
aspas del generador. Preferiblemente el eje de rotación de las aspas debe girar
exactamente el centro exacto del círculo descrito por las aspas. Debe ser
necesario medir la distancia de las puntas de cada una a otra, y estar seguro
que están equidistantes. Una forma interesante de equilibrar las aspas es
colocarlas en forma de sandwich entre dos círculos exteriores de madera de
diámetro aproximado ≈ 11” en diámetro.
15. Conexión de las
aspas al generador
Para la sujeción del generador a la estructura principal, y mantener
el movimiento de rotación, puede utilizarse un buje de coche. Puede usarse por
ejemplo el buje del eje trasero de un
utilitario tal como SEAT Ibiza, y una vez dispongamos del buje diseñamos los
agujeros y elementos de ensamblaje del conjunto (tuercas, tornillos, varilla
roscada). Todo ello se tiene en cuenta se han tenido en cuenta a partir de
conocer el buje.
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| Buje de un SEAT IBIZA |
El eje del generador, es un elemento fundamental del
conjunto del generador ya que sobre el eje va montado el buje y sobre éste los
dos rotores. El eje es la pieza de acero que se ajusta a la montura del buje
permitiendo que ésta sea el soporte del generador y a la vez permita el giro
del buje (con los rotores) montado al eje sobre cojinetes que permiten el giro
del buje. No hace falta construir el eje, ya que viene incorporado al buje, de
manera que al disponer de un buje, ya se dispone de su eje correspondiente de
acero, perfectamente conformado.
Otra forma de disponer las aspas (de madera) en el buje es
la indicada en la siguiente figura.
Disco perforado
16. Regulador y
control de carga
Regulador de carga de una turbina eólica
El regulador de carga es un equipo imprescindible cuando
cargamos baterías con aerogeneradores o paneles fotovoltaicos. Su finalidad
principal es proteger las baterías ante las cargas fluctuantes producidas en la
generación. Los reguladores de carga se usan con frecuencia para prevenir que
las baterías se sobrecargan cuando están siendo cargadas por un generador
fotovoltaico. Para las instalaciones eólicas el controlador de carga solar no
puede ser usado con el generador de la turbina eólica ya que el controlador de
la turbina eólica debe asegurar que la turbina eólica está constantemente bajo
carga para prevenir que gire fuera de control (sobrevelocidad) y sea dañado con
los altos vientos.
Muchos controladores de carga eléctrica eólica se integran
en la misma caja que los rectificadores (convertidores AC-a-DC).
El aerogenerador utiliza un regulador que además debe
incorporar una derivación de la energía producida que la batería no pueda
aceptar, y disiparla en una carga externa.
Las cargas de derivación absorben el exceso de generación.
Para un generador pequeño pueden usarse resistencias del rango de 0,5 kW. Se
necesita una protección por sobrecorriente entre la carga externa/controlador y
las baterías.
Hay muchos reguladores electrónicos comerciales pensados
para trabajar con aerogeneradores, con circuitos particulares que evitan
pérdidas y los armónicos que se producen ante el amplio rango de tensiones de
trabajo.
Otro objetivo de los
sistemas electrónicos para aerogeneradores consisten en proporcionar un
circuito en el que se puedan efectuar cambios de parametrización de
funcionamiento sin necesidad de contacto presencial en la correspondiente
instalación, y en facilitar elementos que permitan una adaptación a las
condiciones de trabajo del aerogenerador. También es posible permite regular
parámetros y adecuar tensiones y corrientes eléctricas de trabajo,
proporcionadas por el aerogenerador, para optimizar la energía que se lleva a
un equipo receptor tal como baterías, inversor de vertido a red u otro,
estructurándose en un circuito electrónico cuya entrada se conecta al
aerogenerador y cuya salida se conecta al equipo receptor.
Circuito de control de un aerogenerador
En los sistemas de conexión estamos produciendo energía y
volcándola a la red, no hay controlador en operación normal, ya que el inversor
está vendiendo toda la energía que se produce y no se consume. Pero debe haber
alguna función de control en caso de fallo de la red, y puede ser electrónico
antes del inversor para regular el voltaje de entrada.
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