Ventilador Eolico Vertical

Cargador de teléfono móvil con mini-central eólica

En este artículo vamos a ver cómo construir una pequeña central eólica que además de servirnos para comprender el funcionamiento de estas máquinas, nos va a servir para algo útil: Cargar nuestro teléfono móvil, nuestro celular.

La cantidad de electricidad producida es pequeña porque la maquina también lo es, he querido que este proyecto pueda ser realizado sin grandes inversiones y sin tener maquinaria avanzada ni grandes complicaciones...

Al ver la máquina, puede uno decir: "Es muy grande para tan poca energía.", y también: "Es muy pesada, demasiado robusta"

Respecto a lo primero, decir que una máquina eólica tiene implícita una potencia que viene dada por la superficie que intercepta de viento. En esta máquina, la superficie no llega a la tercera parte de un metro cuadrado. Así que se trata de una máquina realmente pequeña. Y si tenemos en cuenta que se va a utilizar para un régimen de vientos moderados, el tamaño es adecuado.

Respecto de lo segundo, cierto es que si se puede hacer con materiales más ligeros, pero la experiencia me ha demostrado que cualquier cosa que se ponga a la intemperie, y sobre todo si se trata de algo que se mueve, es atacado sin piedad por la acción del Sol, lluvia, humedad, polvo, oxidación, pudriciones... más las consecuencias del movimiento de la propia máquina: Desajustes, fatiga de materiales. Así que lo mejor es "pasarse" en lugar de "quedarse corto" en la elección de los materiales. El resultado: Una máquina más pesada de lo que un principio uno creía.

Tipo de máquina, características:

Tipo: Eje vertical, rotor Savonius

Generador: Motor pasó a paso reciclado de impresora

Turbina: Largo: 90 cms, ancho: 34 cms (ancho opcional recomendado: 20 cms)

Voltaje entregado: Constante: 5 voltios regulados electrónicamente

Peso aproximado: 10 Kg

Ventajas del savonius frente al aerogenerador:

- No necesitan dispositivo de orientación. Siempre están orientados.

- Al no haber sistema de orientación, la máquina no gira, solo gira el rotor. Esto hace que el cable de bajada no se retuerza. En los aerogeneradores, al girar toda la máquina para orientarse al viento, el cable se retuerce...a no ser que pongamos un dispositivo de escobillas y colectores para evitarlo. También nos vamos a evitar este engorroso dispositivo.

- Arrancan con un viento flojo.

- No tienen tantos problemas de vibraciones y stress mecánico.

- No necesitan sistemas de protección contra vientos duros.

En este blog, para complementar al vídeo, voy a ocuparme más bien de las medidas y detalles de cada una de las tres partes que componen este proyecto. Si estás realmente interesado en hacer este montaje, no dejes de ver el vídeo (al final de este texto) porque también contiene información necesaria.

• PARTE 1) Generación y acondicionamiento de la electricidad

• PARTE 2) Rotor

• PARTE 3) Soporte

PARTE 1

Generación y acondicionamiento de la electricidad

DESCRIPCIÓN.

Vamos a producir la electricidad con un pequeño motor de impresora La mayoría de los motores eléctricos tienen la cualidad de que si les imprimes movimiento, te entregan electricidad, es decir, son reversibles. Hay un tipo de motor interesante para esto, que son los motores paso a paso que suelen llevar las impresoras y otros muchos dispositivos. He comprobado que entregan bastante electricidad a muy bajas revoluciones por lo que los considero candidatos ideales para esta aplicación.

El motor elegido, en una prueba dinámica entregaba entre 3 y 4 voltios a 100mA a muy bajas RPM (240 RPM, 4 revoluciones por segundo). Sin embargo hacen falta 5 voltios para cargar un móvil. Si el motor gira más rápido sí se producen 5 voltios (y más), pero...no se puede esperar que un savonius vaya a más de 4 revoluciones por segundo a no ser que haya un vendaval.

El motor está produciendo una cantidad de energía suficiente como para cargar un móvil, pero no en el formato que necesitamos. Vamos a tunear las cosas para convertir esos 3-4 voltios en 5.

Consideraciones en el diseño del rotor:

La energía de un rotor savonius está determinada (entre otras cosas) por su tamaño, su superficie. Ahora bien, si tenemos dos rotores con la misma superficie, pero uno es alto y delgado, y el otro es bajo y ancho, ambos tienen el mismo potencial energético...pero no lo van a entregar de la misma manera. El primero lo va a entregar en forma de mayor velocidad de giro (pero con menor par), y el segundo lo entregará con menor velocidad de giro (pero con mayor par).

Estupendo. Nosotros necesitamos el tipo alto y delgado, para que esa energía se nos entregue en forma de velocidad (necesitamos 4 revoluciones por segundo, y esto ya es bastante velocidad para un savonius, que son máquinas lentas por naturaleza).

El generador da corriente alterna, y el móvil quiere corriente continua Esto lo vamos a solucionar con un sencillo rectificador de onda completa. Son tan sólo un par de diodos. Convertiremos la corriente alterna en continua. El generador proporciona 3-4 volts, y necesitamos 5.

Al rectificador anterior, le vamos a incorporar lo que se conoce como "doblador de tensión", así que convertiremos esos 3-4 voltios en 6-8 voltios. Con un par de condensadores electrolíticos lo conseguiremos.

Según la velocidad del viento, el motor genera corriente variable, y el móvil necesita 5 voltios constantes.

Cierto. No solamente el voltaje será variable en función del viento, sino que ese voltaje puede superar un límite y ser dañino para el móvil. Para solucionar esto vamos a echar mano de un conocido componente electrónico que sirve como regulador. Se conoce como 7805. A su entrada se le hace llegar una tensión que puede ser variable en un amplio rango, pero a su salida entrega 5 voltios constantes. De ahí su denominación "7805". También existen los 7806, 7809, 7812... que entregan a su salida 6, 9, 12 voltios respectivamente...

Se da por hecho que un 7805 no puede suministrar esos 5 voltios si en la entrada no hay al menos esos cinco voltios. Es decir, un 7805 "recorta" todo lo que sean más de 5 voltios, pero no puede "aumentar" a 5 voltios si le estamos suministrando...3 voltios a la entrada. Pero como tenemos un doblador de tensión, bastará con que el generador alcance 3,5 voltios para hacer funcionar al 7805.

Los tres problemas anteriores serán resueltos en un sencillo circuito electrónico que tiene tan solo 8 componentes. Este circuito tiene una entrada de corriente y una salida. El motor generador se acoplará a la entrada de este circuito, y a su salida se conectará el móvil a cargar mediante un conector USB. Allí tendremos una tensión constante de 5 voltios.

El funcionamiento del circuito está explicado en el vídeo. Aunque algunos componentes han cambiado con respecto al circuito mostrado en el vídeo, el funcionamiento es igual puesto que esos cambios son relativos a valores de algunos componentes, pero el circuito se mantiene igual.

COMPONENTES PARA LA PARTE ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA:

-1 Motor pasó a paso

-2 diodos 1n4148 o equivalentes.

-2 condensadores electrolíticos 1000 uF/63 V

-1 circuito 7805 (produce 5 V constantes a su salida)

-1 radiador disipador para el 7805, tornillo y tuerca de 3mm para fijarlo.

-1 batería 12V - 7 Amperios hora (recomendado). Mínimo 3 Amperios hora.

-1 Interruptor

-1 fusible entre 1 y 1.6 amperios

-1 conector USB

-1 caja o tupper, para contener el cargador. Bridas, tornillos para sujetar

-1 tupper para contener y proteger al motor en la máquina

-1 cartón o circuito impreso para alojar los componentes

-2 clavijas hembra conector jack 6,3mm (monoaural)

-2 clavijas macho conector jack 6,3mm (monoaural)

-cable eléctrico de sección suficiente: el necesario.

-1cable adaptador de USB a cargador de móvil

MOTORES PASO A PASO

Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos.

La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°.

Principio de funcionamiento

Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.

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