AVANCES DEL POYECTO

basaremos nuestro proyecto en el siguiente vídeo:

TALLER DE CONSTRUCCIÓN DE UNA PICOTURBINA

Una picoturbina es una pequeña turbina de viento utilizada para producir electricidad.
La picoturbina convierte energía eólica en energía eléctrica utilizando un alternador.
Existen tres tipos de turbinas de viento:

  • Las turbinas de eje horizontal: Utilizan la sustentación para producir el torque. Esta turbina luce como un molino de viento.
  • Turbinas de viento de eje vertical basadas en dragado: Llamadas turbinas tipo Savonius en honor a su inventor S.I. Savonius (1920). Utiliza la fuerza del dragado para producir el torque. Este dragado es igual al que se produce en un anemómetro.
  • Turbinas de viento de eje vertical tipo Darrius. Basadas en sustentación.
    En la siguiente tabla está una lista de las ventajas y desventajas de estos tipos de turbinas.

PICOTURBINA TIPO SAVONIUS:

A continuación se explica como construir una pequeña turbina tipo Savonius.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS

  • 60 cm. de alambre para el soporte.
  • Un lápiz para el eje.
  • Un trozo de madera para la base de 24 cm de largo por 7 cm de ancho y 4 cm de alto.
  • 150 metros de alambre de cobre esmaltado para bobinar de 28 AWG.
  • Cuatro imanes de 4.5 cm de largo por 2.3 cm de ancho.
  • 1 LED bicolor.
  • 3 tornillos.
  • Un trozo de cartón de 40*40 cm.
  • Regla, destornillador, alicate, papel de lija, pegante y cinta de enmascarar.

CONSTRUCCION DE LA PICOTURBINA

PASO 1. Cortar las plantillas. (Se anexan al final las plantillas bien identificadas)

En la figura 1 pueden apreciarse las 4 plantillas necesarias para construir la turbina, ellas son:
Plantilla del estator: Identificada con el número 1 en la figura 1.
Plantilla del rotor: Identificada con el número 2 en la figura 1.
Plantilla de las aspas: Identificada con el número 3 en la figura 1.
Plantilla de cubierta de las aspas: Identificadas con el número 4 en la figura 1.

Las plantillas 1, 2 y 3 deben recortarse y pegarse a un trozo de cartón. La plantilla 2 debe tener doble cartón.
Las plantillas 4 solo se recortan es decir no se pegan al cartón y pueden decorarse. Las plantillas 4 deben cortarse por las marcas como lo indica la figura 2.

FIGURA 2. CORTE DE LA CUBIERTA DE LAS ASPAS

PASO 2: Construcción del eje y el soporte de la turbina

Para construir el soporte, utilice el trozo de madera para la base, y los 60 cm de alambre para el soporte. El alambre debe doblarse en forma de U, y debe tener tres vueltas; dos para los tornillos y una para el eje tal como se ve en la figura 3. Utilice el lápiz para el eje, el grafito le ayuda a reducir fricción cuando la turbina gira. Cerciorarse de que el eje gira libremente.

PASO 3: Construcción del alternador

El alternador de la picoturbina esta constituido por el rotor y el estator, y no es más que los imanes girando sobre las espiras (bobinas).

PASO 3 A: Construcción del rotor

Pegue los cuatro imanes en la plantilla del rotor. Lo más importante en este paso es que los polos de los
imanes queden intercalados tal y como se observa en la figura 4. En estos imanes los polos norte y sur se encuentran en las superficies opuestas.

PASO 3 B: Construcción del estator

El estator, no rota, esta en la parte inferior de la turbina y esta constituido por 4 bobinas. El primer paso es construir las bobinas. Para hacerlo parta un pedazo de cartón de 4 cm de ancho por 7.5 cm de largo, el espesor del cartón debe ser doble. Tome el cable para bobinar y haga 300 vueltas sobre el cartón. Deje aproximadamente 5 cm de cable libre en cada extremo de la bobina, con el fin de utilizarlo para conectar las bobinas entre sí. Una vez tenga las cuatro bobinas, proceda a lijar las puntas de los cables de las bobinas con el fin de remover el esmalte totalmente. Pegue las bobinas a la plantilla del estator alternadas tal y como se muestra en la figura 5. Puede usar una pega de secado rápido. Tenga cuidado de pegar las bobinas en el sentido que indica la figura 5. Conecte las los alambres tal y como se indica.

PASO 4. Ensamble de las aspas y de la turbina

Pegue las cubiertas (identificadas con el número 4 en la figura1) de las aspas superior e inferior (identificadas con el número 3 en la figura 1). Las cubiertas van pegadas en la parte circular de las aspas. Ensamble las aspas y el rotor en el eje, el estator péguelo con el tornillo central en la base de madera. En la figura 6 pueden verse las aspas y el rotor en el eje.

PASO 5: Chequeo de la turbina

Una vez ensamblada, chequee si efectivamente, esta generando voltaje. Para tal fin conecte un multímetro, gire el eje y vea cuanto lee en el aparato. Teóricamente, el voltaje que se puede conseguir si la velocidad de rotación de la turbina es de 4 ciclos por segundo esta entre 1.8-2.5 voltios. Una vez chequeada la turbina, puede conectar un LED y observar como enciende.

NOTAS TECNICAS

POTENCIA DEL VIENTO
Esta potencia depende de la velocidad del viento, de su densidad (la cual varia con la altitud y la temperatura), y de la cantidad de turbulencia.
La potencia puede calcularse como:

P=1/2 pv^3

Donde,
P es la potencia en Watts por metro cuadrado.

es la densidad del aire en Kg/m^3.

v es la velocidad del viento en m/s.

La densidad del aire a nivel del mar y a temperatura normal es de 1.3 Kg/m^3

Sin embargo no toda la potencia puede ser extraída. A principios de 1900 un investigador alemán llamado Albert Betz demostró que se podía utilizar solo el 59.25% de la potencia disponible. Así por ejemplo, para una velocidad del viento de 4.5 m/s no se pueden extraer 60 Watts, sino 35.

En la práctica, ninguna turbina ha alcanzado el límite de Betz. Muchas turbinas comerciales tienen una eficiencia del 40% en convertir energía del viento a energía mecánica. Además hay pérdidas adicionales al convertir energía mecánica a energía eléctrica. Los mejores alternadores tienen una eficiencia del 90%, pues hay pérdidas por fricción.

FISICA DEL ALTERNADOR

El alternador produce una corriente alterna, que sigue el patrón típico de una onda senoidal. El nivel máximo de voltaje producido esta dado por la siguiente ecuación:

Vmax = NARPB/2

N: Número de vueltas de la espira
A: Area encerrada por una espira en metros cuadrados
R: Velocidad de rotación de los imanes en ciclos por segundo
P: Número de polos magnéticos por ciclo.
B: Intensidad del campo magnético de cada polo en Tesla.

Los imanes usados en la turbina tienen una intensidad de campo de 0.39 Tesla. Sin embargo el aire que queda entre los imanes y las espiras, hace que este valor caiga. Si la distancia es de un cuarto de pulgada, el nuevo valor de 0.28 Tesla. El área encerrada en una espira es de 0.001 metros cuadrados. La picoturbina tiene 4 polos por ciclo y se tiene 1200 espiras. Por lo tanto el máximo voltaje que podemos obtener es de 2.688 Voltios. Sin embargo este es un voltaje máximo, para una onda senoidal, el voltaje promedio es de 1.9 voltios, pues debemos dividir por la raíz de 2. En la práctica la turbina genera entre 1.8-2.5 voltios.

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s