AEROGENERADOR CASERO MODELO "NAVAS"

AEROGENERADOR CASERO MODELO “NAVAS”

Introducción

La idea básica de un generador eléctrico es el movimiento de un imán frente a una

bobina. Ese movimiento es circular, pero lo que importa no es la velocidad angular del imán

(número de revoluciones por minuto del imán frente a la bobina), sino la velocidad tangencial

del imán, que es el producto de la velocidad angular por el radio de giro del imán o distancia

radial del imán al eje de giro). Un generador cuyos imanes estén cerca del eje de giro,

necesitará más velocidad angular (rpm.) que un generador cuyos imanes estén más alejados

del eje de giro.

Los generadores eléctricos pueden ser de flujo axial o flujo radial. Esta definición está

mal expresada, puesto que el flujo es una magnitud escalar y por ello no tiene dirección ni

sentido. Lo que es axial o radial es el campo magnético creado por los imanes. El generador

axial consiste en un disco delgado de hierro que gira alrededor de un eje perpendicular al

mismo, y en cuyo contorno se sitúan un conjunto de imanes, los cuales crean un campo

magnético paralelo al eje de giro, mientras que el generador radial consiste en un cilindro que

gira alrededor de su eje, y los imanes se sitúan en la superficie lateral, creando un campo

magnético perpendicular al eje de giro. En los primeros generadores, los imanes eran en

realidad electroimanes, que necesitaban una intensidad de corriente o excitación, para poder

crear el campo magnético. Poco a poco han aparecido generadores donde los imanes son

permanentes, entre ellos los de Neodimio, los cuales crean un campo magnético más intenso

que el de todos sus predecesores. Estos imanes son los que permiten la construcción de

generadores eléctricos impulsados por el viento: generadores eólicos o aerogeneradores.

La construcción de un aerogenerador “casero” despierta mucho interés, bien por

ahorro económico, bien por satisfacción personal, aunque no es tarea fácil. Hasta que no nos

ponemos manos a la obra, no nos damos cuenta de las dificultades mecánicas y técnicas que

entraña esa construcción. Son necesarias determinadas herramientas y/o habilidades manuales

para su construcción, además del esfuerzo inicial de encontrar el material necesario, que

tampoco es tarea fácil. El aerogenerador que se describe a continuación es capaz de

suministrar una potencia de hasta 800 watios a una tensión de 12, 24 o 48 voltios.

1.- Herramientas necesarias:

Las herramientas que a continuación se describen, son las que he empleado

personalmente. Si algún lector no puede disponer de algunas herramientas, seria necesario que

acudiera a algún taller para realizar parte del mecanizado de las piezas del aerogenerador.

- Taladro eléctrico de mesa, taladro eléctrico manual y sierra eléctrica de corte radial

- Juego de machos de 10 y de 12 mm. de diámetro

- Martillo de goma

- Cuatro varillas roscadas de 12 mm. de diámetro y 300 mm. de longitud

- Limas de hierro: plana y redonda

- Juego de brocas

- Juego de llaves fijas

- Materiales del aerogenerador

- Dos planchas de madera contrachapada de

dimensiones:

vertical = 440 mm.

horizontal = 370 mm.

grosor = 30 mm.

- Dos rodamientos de base plana para un eje

de 20 mm. de diámetro.

- Una barra de hierro calibrada de 20 mm. de diámetro y 350 mm. de longitud

- Cuatro varillas roscadas de 12 mm. de diámetro y 250 mm. de longitud, 24 tuercas y 24

arandelas

- Dos discos de hierro de 300 mm. de diámetro y 5 mm. de espesor (grosor)

- Un cilindro de aluminio de 90 mm. de diámetro y 64 mm. de longitud

- 24 imanes de Neodimio de dimensiones 50 x 40 x 20 mm.

- Cable de cobre esmaltado de 1.5 mm. de diámetro

3.- Mecanizado de las planchas de madera contrachapada:

En cada una de las dos planchas de madera hay que hacer:

- 4 agujeros de diámetro 13 mm.

- 4 agujeros de diámetro 12 mm.

- 1 agujero de 22 mm. o superior

Los cuatro agujeros periféricos de 13 mm. de las planchas de madera son para colocar

las cuatro varillas roscadas y conseguir que dichas planchas se mantengan paralelas entre si y

separadas una distancia adecuada. Pueden agujerearse a 30 mm. de cada borde de la plancha

de madera.

Los cuatro agujeros centrales de 12 mm. son para sujetar los rodamientos. El agujero

central es para que el eje de giro pase sin rozar la madera, cuya situación es: 210 mm. del

borde vertical de la pared de madera; 230 mm. del borde inferior, y 185 mm. respecto de cada

borde lateral.

Como todos estos agujeros deben estar colocados en el mismo sitio en ambas

planchas, es conveniente agujerearlos a la vez. Es decir, amarrar o juntar las dos planchas de

madera y hacer los agujeros a la vez en ambas planchas con el taladro de sobremesa.

El proceso recomendado para realizar estos agujeros es:

1.- Amarrar las dos planchas de madera con gatos de carpintería, una encima de la otra y que

queden bien ajustadas de los bordes.

2.- Agujerear los cuatro agujeros de 13 mm.

3.- Agujerear el agujero central con una broca de 20 mm. (este agujero hay que hacerlo con el

taladro manual, porque el taladro de mesa no llega al centro de la plancha de madera)

4.- Separar las dos planchas. Colocar un trozo de eje

de 20 mm.. en el interior de un agujero de una plancha

de madera y situar encima un rodamiento (también con

el eje de 20 mm. atravesando dicho rodamiento). Así

se garantiza que los cuatro agujeros del rodamiento

están situados en el lugar exacto. Con el taladro de

mano, o con el taladro de mesa, se pueden agujerear

los cuatro agujeros que sujetan el rodamiento a la

pared de madera. Este proceso se repite para la otra

plancha de madera.

5.- Ampliar los agujeros centrales de 20 mm. de las

paredes de madera, hasta un total de 22 o más, bien

con una broca mayor o con una lima de madera, para

conseguir que el eje de 20 mm. pase sin rozar las

paredes de estos agujeros.

El aspecto final de las planchas de madera

mecanizadas se muestra en la foto. Es conveniente comprobar que las varillas roscadas

pueden mantener las planchas de madera en posición vertical, paralelas y que el eje de giro

puede atravesar los dos rodamientos y girar suavemente:

4.- Mecanizado del cilindro separador de aluminio

La misión de este cilindro de aluminio es la de mantener una separación entre los discos

de hierro (que llevan los imanes de Neodimio) y mantenerlos completamente paralelos entre

sí, y que giren paralelos a si mismos. Estas exigencias hacen “casi imprescindible” que el

cilindro de aluminio sea mecanizado en un torno. El mecanizado de este cilindro de aluminio

es el siguiente:

- Las dos bases circulares del cilindro deben ser completamente paralelas.

- Hacer un agujero de 20,06 mm. para que la barra de hierro (o eje de giro) pueda entrar por

dicho agujero de manera muy ajustada.

- Hacer cuatro agujeros roscados de rosca métrica 10 mm., equiespaciados, de profundidad

aproximada de 15 mm. en cada una de las bases circulares, sobre una circunferencia de

diámetro 70 mm. (el agujero roscado de métrica 10 se hace haciendo un agujero previo de

8.5 mm. y pasando después el juego de machos de métrica 10)

5.- Mecanizado del eje de giro y el cilindro separador de aluminio

La barra de hierro calibrada de 20 mm., es el eje del generador y tiene como misión

transmitir el movimiento de giro de las aspas, a los discos de hierro con los imanes mediante

el cilindro de aluminio. Este eje girará gracias a los dos rodamientos planos, en los que entrará

de modo ajustado. La transmisión del giro del eje al cilindro de aluminio (y de éste a los

30 mm.

30 mm.

440 mm.

185 mm.

f

f

22 mm.

13 mm.

f12 mm.

210 mm.

370 mm.

discos de hierro) puede realizarse mediante una chaveta, pero esto implica que el eje debe ser

mecanizado en una fresadora, y esta herramienta sólo se encuentra en talleres especializados.

Yo he preferido otro modo consistente en hacer tres agujeros radiales que atraviesan el

cilindro de aluminio y llegan hasta el interior del eje. En este caso, primero hay que insertar el

eje dentro del cilindro de aluminio situándolo en la posición que tendrá, y hacer tres o cuatro

agujeros de 8 mm. de diámetro, empleando el taladro de mesa (o en su defecto el taladro

manual, en dirección radial, hasta penetrar en el eje una profundidad aproximada de 5 mm.

Posteriormente se meterá una varilla de acero de 8 mm. en cada agujero y cuya

longitud deberá ser de 35 + 5 mm. Para evitar que estas tres varillas de acero se salgan de sus

respectivos agujeros cuando estén girando el eje y el cilindro de aluminio, se pueden pegar

con cianocrilato (Loctite) o algún pegamento epoxy, o colocando una abrazadera alrededor

del cilindro de aluminio, por encima de los extremos de las tres varillas (las cuales estarán

rasantes con la superficie lateral del cilindro).

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