Cómo hacer un aerogenerador

Planificar el diseño del aerogenerador

Ensamblar el husillo y los rayos de un aerogenerador con eje vertical

Ensamblar los imanes de un aerogenerador con eje vertical

Terminar de ensamblar el aerogenerador

Instalar los componentes del aerogenerador

Un aerogenerador es un dispositivo mecánico simple que es similar a un molino de viento. Las aspas de la turbina recogen las corrientes de aire y emplean el movimiento para transmitir energía mecánica por un eje de transmisión. Este eje girará los componentes de un generador con la finalidad de crear energía limpia y renovable para tu casa y reducir las facturas de electricidad. Además, puedes construirlo en su mayoría con materiales simples que puedes encontrar en una ferretería.

Parte 1 Planificar el diseño del aerogenerador

1 Determina la velocidad promedio del viento del lugar donde planeas construir el aerogenerador. Para generar electricidad de manera rentable, un aerogenerador eficiente debe girar por lo menos de 10 a 15 km/h (7 a 10 mph). La mayoría de los aerogeneradores funcionan mejor a velocidades de aproximadamente 20 a 30 km/h (12 a 20 mph). Para hallar la velocidad promedio del viento en el área elegida, puedes revisar los mapas de viento en Internet que incluyan las velocidades promedio en el lugar donde construirás el aerogenerador.^{[1] [2] [3]}

1. • También puedes comprar una herramienta para medir el viento (llamada anemómetro) y utilizarla en el lugar donde colocarás el aerogenerador. Realiza la medición durante un periodo determinado.

   • Si la velocidad del viento en el área elegida es muy constante, realizar mediciones durante un mes debe ser más que suficiente, aunque los cambios de estación pueden afectar considerablemente la velocidad del viento. Por lo tanto, promedia las mediciones para determinar si es razonable colocar un aerogenerador en dicha ubicación.^[4]

2 Aprende los códigos de construcción relacionados con los aerogeneradores. Los códigos de construcción cambian de un área a otra, por lo que deberás consultar con las autoridades locales para asegurarte de que tu aerogenerador no viole las leyes. Algunos códigos estipulan una distancia mínima entre los aerogeneradores, así como la separación de estos de la propiedad. También puede haber limitaciones de altura impuestas por las ordenanzas locales que deberás tener en cuenta al momento de construir.

1. • También es buena idea hablar con tus vecinos sobre la creación de un aerogenerador antes de invertir demasiado tiempo en la planificación y construcción. De esta manera, podrás abordar sus preocupaciones concernientes a estos dispositivos y aclarar cualquier malentendido que puedan tener con respecto al ruido, la interferencia de radio y la recepción de televisión.^[5]

3 Analiza el espacio donde colocarás el aerogenerador. Si bien no se necesita mucho espacio para su colocación, a fin de evitar conflictos potenciales con los vecinos, generalmente deberás contar con al menos 0,2 ha (1/2 acre) de espacio en el caso de que se trate de un aerogenerador de hasta 3 kilovatios de potencia y 0,4 ha (1 acre) para uno que genere hasta 10 kilovatios. También debes tener el suficiente espacio vertical para construir uno con la suficiente altura como para evitar que las construcciones y los árboles bloqueen el viento.^{[6] [7]}

4 Utiliza unas aspas prefabricadas o unas artesanales. El tipo de aspas que utilices y la configuración de ellas pueden afectar el diseño del aerogenerador. Los molinos de viento antiguos básicamente eran pequeñas velas unidas a un eje de rotación, pero los aerogeneradores parecen hélices gigantes y tienen grandes aspas con forma de lágrima. Estas aspas deben tener el tamaño y la orientación correctos para que el aerogenerador funcione de manera eficaz.

1. • Si optas por construir las aspas, puedes hacerlas con madera o secciones transversales de tubos de PVC. Puedes encontrar instrucciones para su construcción en Internet si buscas las palabras “aspas artesanales para aerogeneradores”.

   • Independientemente de que construyas o compres las aspas, probablemente necesites tres para el aerogenerador. Si utilizas un número paro de ellas, como 2 o 4, es más probable que el aerogenerador vibre al girar. Añadir más aspas aumenta el par de torsión, pero puede hacer que el aerogenerador gire con mayor lentitud.

   • Las aspas también pueden estar hechas de productos caseros, tales como palas modificadas. Si planeas optar por este método, elige una pala robusta y podrías reemplazar los mangos de madera con algo más duradero, como un mango de metal.^{[8] [9] [10]}

5 Escoge un generador. Para que el aerogenerador produzca electricidad, debe estar conectado a un generador. La mayoría de los generadores utilizan corriente continua (CC), lo que significa que si quieres utilizar uno para generar electricidad doméstica, deberás conectarlo a un inversor de potencia que produzca corriente alterna (CA) propia de los aparatos electrodomésticos.

1. • Puedes utilizar un motor de corriente alterna a modo de generador, aunque es posible que no haya suficiente magnetismo residual para producir un campe eléctrico lo suficientemente fuerte.

   • Un generador se basa en el movimiento (en este caso, el movimiento de las aspas) y en la fuerza magnética con la finalidad de generar electricidad. Un generador prefabricado será la opción más sencilla si eres principiante, pero puedes encontrar tutoriales en Internet que te ayuden a crear el tuyo propio; solo tienes que buscar las palabras “hacer un generador para un aerogenerador”

   • Si decides comprar un generador de corriente continua, busca uno con capacidad para alto voltaje y corriente además de una velocidad de rotación baja (con una cantidad de revoluciones por minuto fijada en varios cientos en lugar de varios miles). Necesitas generar por lo menos 12 volteos durante un periodo continuo.

   • El generador debe estar conectado a un banco de baterías de ciclo profundo. Además, debe haber un controlador de carga conectado entre el generador y el inversor con la finalidad de proteger a este último y la batería de los picos de tensión. Esto también le proporcionará electricidad al inversor durante los periodos de poco viento.

   • No es recomendable utilizar los alternadores automotrices a modo de generadores. Por lo general, estos necesitan girar a una velocidad mucho mayor que los aerogeneradores para poder generar electricidad.^{[11] [12] [13]}

Parte 2 Ensamblar el husillo y los rayos de un aerogenerador con eje vertical

1 Ensambla el husillo. Probablemente necesites soldar el husillo a la placa, aunque muchos kits para el ensamblaje de aerogeneradores ya vienen con esta parte soldada. Si vas a construir un aerogenerador con partes que has comprado o que tienes sobrantes y necesitas soldarlas, asegúrate de utilizar el equipo de seguridad adecuado, como una máscara, guantes, chaqueta y botas de trabajo especiales para soldar.

1. • Al ensamblar primero el husillo, podrás construir el aerogenerador pieza por pieza al colocar una parte a la vez. Si intentas realizar este proyecto por tu cuenta, esta puede ser una manera más eficaz de ensamblar el aerogenerador.^[14]

2 Desliza el buje sobre el husillo. Para evitar una acumulación de fricción y deterioro del husillo o buje o el eje, debes colocar un cojinete ente ambas partes. Encaja el cojinete sobre el extremo cónico del husillo que sobresale de la placa y deslízalo hacia ella hasta que llegue a la parte más gruesa del eje. Luego, desliza el buje hasta que quede fijo en el cojinete de modo que los pernos de este último estén orientados hacia arriba.

1. • Debe quedar un espacio de aproximadamente 10 cm (4 pulgadas) entre el eje y el cojinete. En casos de vientos fuertes, el aerogenerador puede doblarse, haciendo que las aspas dañen el husillo.

   • Si no tienes un kit y vas a construir el buje desde cero, considera la posibilidad de utilizar un buje de remolque de 4 pernos, el cual puedes adquirir en la mayoría de las tiendas que venden suministros para remolques, tales como una tienda de autopartes local.^{[15] [16]}

3 Une el reborde del rayo inferior al buje. El reborde debe tener orificios para que los pernos del buje con las pestañas sobresalientes a las cuales unirás cada uno de los rayos. Alinea el reborde con los pernos del buje y trata de fijarlo en su lugar. Una vez que el reborde esté fijado uniformemente sobre el buje, fíjalo con unas tuercas, ajustándolas a mano en primer lugar y luego utilizando una llave de tubo.^{[17] [18]}

4 Conecta los rayos. Deberás tener dos juegos de rayos por cada aspa, lo que te dará un total de seis rayos para un aerogenerador de tres aspas. Utiliza pernos para conectar los rayos a las pestañas del reborde inferior y los espaciadores con la finalidad de separar los rayos inferiores de los superiores. Luego, realiza las siguientes medidas:

1. • Coloca un perno en el orificio de una de las pestañas del reborde, encaja el rayo en este perno, pon el espaciador, luego coloca el segundo rayo sobre el perno y termina cubriendo todo con el reborde superior. Tanto el reborde inferior como el superior deben tener la misma forma, con la misma cantidad de pestañas para fijar los rayos.

   • Atornilla manualmente el perno al reborde superior y luego ajusta los demás para el primer juego de rayos. Repite el mismo procedimiento para todos los demás rayos.

   • Una vez que todos los rayos estén entre los rebordes inferior y superior, utiliza una llave de tubo para ajustar los pernos. Una vez que estén ajustados, los rebordes y rayos deben ser resistentes y girar con facilidad junto con el buje ubicado en el cojinete.

   • Debido a que el ensamblaje quedará expuesto a la fuerza constante del viento y otros factores ambientales, deberás fijar los pernos con firmeza a los rayos. Para garantizar una buena unión, utiliza un juego de roscas, las cuales podrás encontrar en la ferretería.^{[19] [20]}

5 Coloca cuatro pernos en el reborde superior. Cada uno de estos pernos deben tener una tuerca y medir aproximadamente 5 cm (2³/₈ pulgadas) de largo y 0,5 cm (¼ de pulgada) de grosor. Quizás necesites utilizar una sierra para metales para cortar una varilla roscada de acuerdo a estas medidas. Luego, coloca manualmente los pernos sobre el reborde superior, de modo que cada uno de ellos esté distribuido equitativamente alrededor del eje del husillo.

1. • Atornilla los pernos en el reborde lo suficiente como para que cada uno de ellos esté en posición vertical y sea resistente. Todos los pernos deben sobresalir del reborde a la misma distancia

   • Si tienes una sierra para metales, puedes cortar una varilla de metal roscada, pero evita dañar la rosca mientras lo haces, pues es posible que no puedas fijar correctamente las partes en su lugar.

   • Procura que estos pernos queden fijados firmemente, igual que los que utilizaste para los rayos. Para lograrlo, debes colocarles un juego de roscas.^[21]

Parte 3 Ensamblar los imanes de un aerogenerador con eje vertical

1 Coloca el rotor magnético sobre los pernos. Puedes fabricar los rotores magnéticos superior e inferior con unas placas de oro, epoxi e imanes de neodimio de 5 x 2,5 cm (2 x 1 pulgada) o comprar esta pieza prefabricada incluida en un kit para el aerogenerador o adquirida de fábrica. Con los imanes orientados hacia arriba, encaja la placa inferior del rotor magnético sobre los cuatro pernos que hayas fijado al reborde.

1. • Independientemente de que hagas el tuyo propio o utilices un rotor magnético de un kit, siempre ten cuidado cuando manipules imanes individuales o las placas del rotor magnético. Las fuerzas magnéticas que poseen son muy fuertes y pueden provocar una lesión grave si no se manejan con precaución.

   • Los imanes de neodimio son muy frágiles. Necesitarás unos 24 (12 para el rotor magnético superior y 12 para el inferior), pero quizás debas comprar algunos adicionales en caso de que uno se rompa durante la fabricación de la placa. Puedes adquirirlos en Internet.^[22]

2 Si es necesario, fabrica un rotor magnético. Si utilizas un kit que viene con una placa de rotor magnético, solo necesitarás encajar la placa en los pernos tal como se describe previamente. Si quieres hacer un rotor magnético casero, deberás distribuir los imanes uniformemente por el borde. Para evitar colocar incorrectamente un imán y arruinar el rotor, haz una plantilla en cartulina o papel.

1. • La plantilla ocupará la mitad del rotor, en donde no se encontrarán los imanes. Las líneas que se extienden desde el centro hacia los bordes de la plantilla indicarán el punto donde deben colocarse los imanes en el rotor. Puedes utilizar cinta adhesiva para fijar la plantilla en su lugar y buscar modelos de plantillas en Internet.

   • Debes marcar la polaridad de los imanes antes de comenzar a colocarlos. Para ello, puedes utilizar un marcador. Si los imanes se mezclan y no puedes determinar la polaridad, crea un aparato de prueba al pegar un imán débil en un palito de helado.

   • Para el lado con polaridad “N” del aparato sobre el imán de neodimio. Si sientes un empujón, significa que la polaridad del imán que estás probando es opuesta.

   • Utiliza una cantidad de epoxi del tamaño de un guisante al momento de ensamblar los imanes. Deberás aplicarlo a la base de cada imán antes de colocarlos.

   • Evita colocar los dedos entre el imán y el rotor, y mueve el primero hacia la esquina de la placa. El imán debe quedar fijado a la placa, y luego podrás deslizarlo hacia la posición correcta con la ayuda de la plantilla.^[23]

3 Coloca los espaciadores en los pernos. Puedes utilizar tubos de metal de unos 0, 4 cm (³/₈ de pulgada) cortados en segmentos con una longitud de aproximadamente 3 cm 1 ¼ pulgada para así crear los espacios. Debes cortarlos con la mayor precisión posible. Desliza los espaciadores sobre los pernos que sobresalen del rotor magnético.

1. • Si los espaciadores tienen una longitud distinta, podrían crear una inclinación en el disco magnético superior. Esto puede ser peligroso y afectar negativamente la eficacia del aerogenerador.

   • El perno debe sobresalir a una distancia poco mayor a 2,5 cm (1 pulgada) por encima de los espaciadores. Esto permitirá que las tuercas hexagonales sujeten el rotor magnético superior así como todas las piezas que hay en medio.^[24]

4 Coloca el estator en la parte superior del rotor magnético inferior. Un estator es una serie de alambres enrollados que son una parte vital de cualquier generador.^[25] Puedes adquirirlo como parte de un kit para la fabricación de un aerogenerador, de un fabricante o incluso hacer el tuyo propio. Los pernos que rodean el eje del husillo central deben sobresalir por el centro del estator, el cual debe estar centrado con respecto al eje.

1. • El estator necesitará tres grupos de tres bobinas con alambre de cobre de calibre 24. Cada bobina debe tener 320 de bobinas de cobre en espiral. Esto puede llevar mucho tiempo y ser difícil de hacer.

   • Si decides fabricar tu propio estator, puedes buscar en Internet las palabras “cómo hacer un estator para un aerogenerador” para averiguar el proceso.

5 Haz una bobinadora de estatores para los estatores caseros. Puedes construir una bobinadora de estatores desde cero utilizando madera y clavos. Une dos piezas de madera contrachapada utilizando cuatro clavos de modo que haya un espacio de 2,5 cm (1 pulgada) entre ambas piezas. Los clavos deben estar espaciados en un patrón rectangular que corresponda a las dimensiones de los imanes. De esta manera, te será más fácil enrollar el alambre de cobre alrededor del estator.

1. • Si haces tu propio estator, asegúrate de llevar un registro de la parte inicial y final de las bobinas de estatores. Es necesario enrollar cada bobina en la misma dirección. Considera la posibilidad de colocar un pedazo de cinta aislante de color en el extremo inicial de cada bobina.

   • Para evitar que las bobinas se desenrollen al terminar, debes pegarlas utilizando cinta aislante y asegurarlas con epoxi. Deja que el epoxi (y el estator) seque sobre papel manteca durante el tiempo indicado en la etiqueta.^[26]

6 Coloca el rotor magnético superior. Ten mucho cuidado, pues es una de las partes más peligrosas de la fabricación del aerogenerador. Aplica cuatro tablas de madera sobre el estator a ambos lados del eje del husillo central, siendo las tablas base más gruesas que las ubicadas encima. Puedes utilizar tablas de 5 x 10 cm (2 x 4 pulgadas) en la parte superior.

1. • Sujeta el rotor magnético superior de tal modo que tus dedos se ubiquen en el espacio entre las tablas apiladas, y baja lentamente el rotor superior para unirlo con el inferior. Procura alinear el rotor superior con los pernos mientras lo bajas.

   • El campo magnético debe sujetar el disco superior y jalarlo hacia las tablas que colocaste. Luego, baja el rotor magnético superior sobre los pernos al sacar las tablas una por una. Primero quita una tabla superior y luego la otra.

   • Repite este proceso con las tablas inferiores con la finalidad de colocar correctamente el rotor magnético superior. Una vez que lo hayas completado, el rotor superior debe quedar apoyado en los espaciadores mientras sobresale una cantidad pequeña de pernos por la parte superior.

   • Quizás tengas que mover las tablas de un lado a otro para sacarlas del rotor magnético superior, pues la fuerza de los imanes será muy potente.^[27]

Parte 4 Terminar de ensamblar el aerogenerador

1 Retira el ensamblaje del husillo. Luego, deberás conectar el husillo a la torre. Puede ser muy difícil hacerlo mientras el aerogenerador está conectado al husillo, pero también necesitarás invertir el ensamblaje, con el buje hacia arriba, para así completar el proceso de fabricación.

1. • Saca el ensamblaje (incluidos el buje, los rayos, los rotores magnéticos, el estator y todas las partes relacionadas) del husillo al levantarlo. Luego, colócalo sobre el área de trabajo, con el lado del buje orientado hacia arriba.

2 Suelda el reborde del husillo a la torre. Si adquiriste un kit, probablemente estas partes estén incluidas, pero una placa de metal unida a la parte superior de un tubo metálico grueso y robusto debe ser suficiente para la torre. Asegúrate de que el tubo pueda soportar la fuerza que el viento ejercerá sobre el aerogenerador.

1. • Debes instalar la torre sobre un lugar resistente. Quizás debas verter concreto en el área donde colocarás la torre con la finalidad de darle una estabilidad adicional.^[28]

3 Instala un soporte para el husillo y el estator. El soporte debe encajar sobre el husillo como si se tratara de un collar. Luego, deberás atornillar el soporte a la torre. A continuación, corta una varilla roscada de aproximadamente 0,4 cm (³/₈ de pulgada) en cuatro piezas e 4 ½ pulgadas. Utiliza primero un juego de roscas y luego tuercas y arandelas para fijarlas a la parte externa del soporte orientadas hacia arriba.

1. • Debes colocar las tuercas aproximadamente a ¾ de camino desde la parte superior de la varilla roscada de 0,4 cm (³/₈ pulgadas). Estas tuercas te permitirán ajustar la posición del estator mientras la varilla lo mantiene en su lugar.^[29]

4 Coloca un cojinete de rodillos cónicos en el husillo. Antes de hacerlo, unta una cantidad abundante de grasa de uso general. Después de engrasarlo, simplemente desliza el cojinete cónico en el husillo de modo que quede apoyado en la base de este.

1. • Te será más fácil engrasar el cojinete si lo haces con los dedos. Ten algunas toallas de papel o un paño a la mano para limpiarte los dedos después de engrasar y colocar el cojinete.

5 Coloca en ensamblaje principal del aerogenerador. Levanta el ensamblaje principal de modo que el buje esté orientado hacia arriba y fíjalo sobre el husillo con el cojinete cónico debajo. Los agujeros del ensamblaje en el estator deben estar alineados con los pernos roscados de 0,4 cm (³/₈ pulgadas) que fijaste al soporte.

1. • Una vez que hayas colocado el ensamblaje, necesitarás colocar otro cojinete cónico en la tapa del buje. Engrasa el cojinete con una grasa de uso general.

   • Encima del cojinete, necesitarás colocar una tuerca almenada, la cual debes ajustar con los dedos.

   • Si no puedes girar la tuerca con facilidad, desenróscala hasta que el espacio en la tuerca almenada se alinee con el orificio en el eje del husillo. Desliza un pasador de chaveta en este orificio y utiliza un alicate para doblar las patas de este con la finalidad de ajustar la tuerca almenada.

6 Asegura el estator y termina el aerogenerador con una cubierta de protección. Utiliza una tuerca hexagonal por cada varilla para ajustar el estator con firmeza en el ensamblaje. Luego, con la ayuda de dos llaves de tubo, ajusta las tuercas hexagonales para que queden a ambos lados del estator hasta que esté directamente entre los rotores magnéticos.

1. • Después de colocar el estator, todo lo que necesitas hacer es agregar una cubierta de protección en la parte superior del buje para así terminar la construcción del aerogenerador.^[30]

Parte 5 Instalar los componentes del aerogenerador

1 Conecta un controlador de carga a la batería o el circuito. Conectar un controlador de carga a la batería antes de conectarla al aerogenerador evitará los picos de tensión. A su vez, evitará el daño producido en el equipo.^[31]

2 Conecta un cable aislado al controlador de carga. Este cable transferirá la electricidad desde el generador hasta el controlador de carga. Desde este punto, la electricidad pasará hacia la batería o el circuito.

1. • El cable debe ser como el que se encuentra en los cables de alimentación, con dos tramos cubiertos en un aislamiento similar. Si deseas, puedes utilizar un cable de extensión viejo sin enchufe.

3 Coloca el cable aislado a través de la base y el eje de la torre. Introduce el cable en la torre y en dirección hacia el ensamblaje. Probablemente necesites utilizar una cuerda o hilo de pescar para poder colocar el cable a través de la torre. Luego, conecta los cables al generador.^[32]

4 Luego, conecta el cable a una batería o un circuito. Luego de atar el generador a un controlador de carga y pasarlo por la base de la torre, puedes atar la línea desde el aerogenerador. Siempre que conectes una fuente eléctrica externa al circuito principal de tu casa, debes consultor con un electricista profesional. Hay muchas áreas donde se requiere a un profesional licenciado para que se encargue de manipular este tipo de cableado.^{[33] [34] [35]}

Consejos

• Debes envolver el controlador de carga para protegerlo de la humedad y también podrías conectar un medidor de voltaje para supervisar la potencia de salida.

• Investiga sobre las migraciones de aves en el lugar donde vives. Si hay especies que migran hacia tu zona, evita construir aerogeneradores.

Advertencias

• Si planeas vender el exceso de electricidad a la empresa que te brinda los servicios públicos, ten en cuenta que esta normalmente te los vende a precios al por menor pero los compra a precios al por mayor. Necesitarás instalar un inversor sincrónico que encaje con la frecuencia de corriente alterna de las líneas para los servicios públicos, así como con los sistemas de conmutación especial. Es posible que no puedas generar la suficiente electricidad para recuperar el costo de esta instalación, sin mencionar la obtención de un beneficio.

Cosas que necesitarás

• tablas de madera de 5 x 10 cm (2 x 4)

• pernos, tuercas y arandelas

• tuerca almenada

• controlador de carga

• pasador de chaveta

• generador de corriente continua o motor de corriente alterna (opcional)

• batería de ciclo profundo (recomendada)

• grasa de cojinetes de uso general

• cubierta de protección (para el buje)

• sierra para metales

• buje

• línea eléctrica aislada

• rebordes con superficie de hierro (con un diámetro de 2,5 cm o 1 pulgada)

• tubo de hierro (con un diámetro de 2,5 cm o 1 pulgada)

• rotor o disco magnético

• tubo de metal (con un grosor de 0,95 cm o ³/₈ de pulgada)

• tuercas

• llave de tubo

• rayos

• estator

• soporte para el estator

• cojinetes para husillos cónicos (2)

• juego de roscas

• varilla de metal enroscada (con un grosor de 0,4 cm o ³/₈ de pulgada)

• varilla de metal enroscada con un grosor de 0,6 cm o ¼ de pulgada)

• voltímetro (opcional)

• arandelas

• equipo de soldadura

• llaves inglesas (ajustables)