Cómo Construir Un Aerogenerador Con Material de Desecho
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Cmo construir un aerogenerador con
material de desecho (II): el generadorelctrico
Publicado por Jos Miguel Corralesel 15 septiembre, 2014 en Energas Renovables
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Materiales necesarios
Los materiales necesarios para la construccin del aerogenerador son los siguientes:
Motor trifsico de jaula de ardilla, obtenido en un desguace (coste: 20-30)
Hilo de cobre esmaltado de 0.8mm de dimetro (coste en funcin de lacantidad)
Imanes de neodimio. Recomendamos: www.supermagnete.de. En este casousaremos imanes de 40x10x10 mm. 40 uds (coste 97). Pueden utilizarse imanes
de ferrita, mas econmicos (incluso se pueden obtener a partir de altavoces
grandes), pero la potencia de salida ser menor.
3 Puentes de diodos o rectificador de 50A. No llega a 10 en tiendas de
electrnica. Poxilina, una especie de masilla bicomponente a base de epoxi.
Funda de plastico termorretractil,para cubrir las soldaduras
Un puado de conectores faston (centimillos)
Papel aislante DMD (Dacron-Mylar-Dacron). Esto es dificil de conseguir,
porque se vende en bobinas de 50kg. Lo ideal es encontrar algun taller de
rebobinado de motores electricos y comprarles un poco.
Cable de acero
Tornillos
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Herramientas necesarias
No son necesarias herramientas especiales, pero s que necesitaremos un trabajo de
tornero para rebajar el rotor. lo explicaremos ms adelante:
Destornilladores
Soldador de estao y estao
Alicates
Cortacables
Cuchillo o navaja
Cinta mtrica
Etc.
Primer paso: desmontaje del motor trifsico
Tras la visita al chatarrero y la adquisicin por poco ms de 20 o 30 de un buen motortrifsico de cierto tamao (entre 5 y 15CV va bien para empezar), hay que abrir el
motor, separar las tapas con sus cojinetes y retirar el rotor.
Tras esta operacin, quedar expuesto el estator con su bobinado original, que al ser de
chatarrero, seguramente estar quemado o cortocircuitado.
El estator con su rotor y tapas extradas.
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El rotor.
Segundo paso: rebajado del rotor en un tornero yeliminacin del bobinado original
Para hacer sitio a los imanes de neodimio que irn instalados en el rotor(cuya funcin
es producir el campo magntico que al girar inducir en las bobinas corriente, segn la
ley de Faraday-Lenz), hay que rebajar el rotor en un tornero, o bien hacer un rotornuevo a partir de tubo de acero, lo cual es mas delicado.
Si los imanes van a medir 10mm de alto, y habr dos imanes en cada lado, habr que
reducir 10 +10 = 20mm + 10 mm ms de seguridad, para alojar el espesor del cable de
acero y la poxilina que lo recubrir para reforzar el conjunto. Por tanto, un total de
30mm, es decir, 15mm por cada lado, ser lo que el tornero deber rebajar el rotor. Es
una operacin sencilla de un coste aproximado de 40.
En cuanto al estator, es la operacin ms pesada. Nosotros ibamos quitando bobina a
bobina, con alicate y destornillador para hacer palanca, pero mientras suframos ese
proceso, se nos ocurri otro mucho ms rpido que podeis utilizar. Consiste en cortarcon una miniradial, tipo Dremmel, el bobinado de cobre completo por uno de los lados,
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y hacer palanca por el otro lado para sacar el bobinado entero en una sola operacin.
Con esta pequea mejora, podis ganar de 2 a 4h que nos cost el proceso de
desbobinado.
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Por fin!
Tercer paso: bobinado del estator
Vamos ahora con otra operacin larga, delicada y algo tediosa: el rebobinado del
estator. Como tenemos 36 dientes y cada bobina llena dos de ellos, tendremos quefabricar 18 bobinas. Para hacer un bobinado trifsico, dividiremos esas bobinas entre
tres, obteniendo quecada fase estar compuesta por 6 bobinas, que conectaremos enserie, y posteriormente las tres fases se conectarn en paralelo, mediante puentes de
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diodos que rectificarn la corriente alterna producida y la convertirn en continua, til
para la carga de nuestras bateras. Es posible que encontris motores con otro numero de
dientes, pero el sistema es el mismo.
Para saber cuntas espiras debe tener cada bobina, es muy fcil: las que quepan!
Cuando ms espiras, ms corriente. En este caso caban, peleando un poco, unas 30espiras. Con madera, construimos una herramienta para bobinar, a la que manualmentedbamos 30 vueltas, y luego desmontbamos, para montar cada fase una vez tenamos 6
bobinas dispuestas. La longitud del interior de estator ha de ser igual a la longitud del
molde de madera para que las bobinas encajen perfectamente en el estator.
En la foto vemos el proceso de creacin de las bobinas.
Hay que bobinar siempre en la misma direccin, marcando las puntas con cinta, y
colocar las bobinas de cada fase en la misma posicin.
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A continuacin introducimos las bobinas una a una, dejando un espacio de dos dientes
entre cada una de ellas para las bobinas de las otras dos fases. En este punto es donde
hay que ver si el papel aislante de los dientes est daado o quemado, y utilizar el DMD
para reponerlo donde haga falta, aislando bien las bobinas del cuerpo del estator.
Una vez colocadas quitamos el esmalte de las puntas para proceder a conectarlas en
serie con el soldador de estao.
Para proteger la soldadura es conveniente utilizar fundas de plstico termo retrctiles,
que al calentarse se contraen y aprietan y protegen la soldadura.
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Y ya tenemos la primera fase instalada, conectada en serie y con los extremos
preparados para el posterior conexionado en paralelo de las tres fases.
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Cuando la bobina est introducida en el espacio entre dientes, hay que colocar un
pedacito de DMD en cua inversa para evitar que se salgan las espiras y choquen contra
el estator. Y ahora el truco: si van muy apretadas, podemos utilizar palillos de
brochetapara apretarlas e incluso dejarlos como aislantes y tope. No es genial?
Es importante comprobar con un polmetro la conductividad de la fase (significa quehemos soldado bien), y probar tocando un extremo de la fase y el cuerpo del motor para
ver que no hay cortocircuito (que podra ocurrir al apretar las bobinas, si se pelara el
esmalte y contactara con el estator).
Todo correcto! Seguimos con las segunda fase. Procedemos de la misma forma:
colocamos bobinas, las conectamos en serie y obtenemos dos extremos de la segunda
fase saliendo de la caja de conexiones.
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Segunda fase terminada!
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Volvemos a repetir el proceso con la tercera fase, que puede ser algo ms complicada de
bobinar, ya que el espacio cada vez es mas reducido. Hay que tener cuidado al hacer
espacio apretando las bobinas de no apretar demasiado para no araar el esmalte y
cortocircuitar fases. Recordad siempre tras la instalacin de cada fase probar con el
polmetro conductividad de fasey que no haya cortocircuito con el estator.
Y tercera fase por fin terminada! Madre ma, que montn de cobre Parece un
acelerador de partculas!
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Cuarto paso: colocacin de imanes en el rotor
Ya tenemos lnea, as que vamos a por el Bingo. Para colocar los imanes del rotor hay
que proceder de la siguiente manera. Primero que nada, medimos el permetro del rotor
y dividimos su superficie en 6 zonas, ya que tenemos 6 bobinas por fase.
Una vez divididas las zonas, comenzamos a colocar el primer imn de cada polo. Para
fijarlo, echamos unas gotitas de cianocrilato, de rpido secado. As nos aseguraremos de
que no se movern mientras montamos el resto. Recordad cambiar la polaridad del imn
en cada polo. Esto es fcil comprobarlo acercando el siguiente imn al ya instalado. Si
se atraen, colocadlo en esa posicin porque son polos opuestos, y si se repelen, dadlemedia vuelta. Cuidado con los imanes de neodimio! Tienen una fuerza descomunal(15kgen este caso, imaginaos que os cae una pesa de 15kg en un dedo), as que operad
con guantes de trabajo y cuidadito con lo que haceis, o podeis incluso llegar a perder un
dedo o parte de la chicha
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Aqu estn colocados ya los primeros imanes de cada polo. Veis tambin los tornillos
en los que ataremos un cable de acero que impedir que se muevan el resto de imanes
segn vayamos colocndolos.
Instalamos el cable, tres vueltas son suficientes, e iremos metiendo los imanes por
debajo del cable y fijndolos con cianocrilato. Cuidado con esta operacin, es delicada y
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pueden salir los imanes disparados cual bala, as que no olvidis las gafas de
seguridad y los guantes.
Y ya tenemos el primer sector finalizado! Por las dimensiones del rotor, slo nos cabe
otra fila de imanes ms.
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Para homogeneizar la superficie y darle algo ms de resistencia al cableado, recubrimos
todo el conjunto con una capa de poxilina, masilla bicomponente a base de epoxi que
endurece muy rpido, as que, no os durmis en los laureles!
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Y vamos ya con la segunda lnea de imanes. Ahora hay que tener en cuenta un detalle
ms: no hay que alinear perfectamente la segunda lnea de imanes con la primera. Por
qu? Para evitar el efecto Coggin, que tiende a forzar al rotor a colocarse siempre en las
posiciones perfectamente enfrentadas imn-diente, resultando en una resistencia inicial
al arranque que no queremos tener. Si desalineamos los imanes un poco (medio cuerpo
de iman, por ejemplo, como veis en la siguiente imagen) evitamos este efecto, y as el
rotor no tendr ninguna resistencia al giro, evitando el efecto Coggin.
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Ayudndonos de un destornillador podemos levantar un poco el cable para meter el
resto de imanes de cada polo. Ojo, no es operacin sencilla
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Ah, se me olvidaba: para evitar las fuertes repulsiones entre imanes de polos contiguos,
colocamos una pieza de plstico para separarlos un poco. Con este distanciamiento ser
suficiente para evitar que salten los imanes, a la vez que nos ayudan a posicionarlos para
evitar tambin el efecto Coggin.
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Quinta fase: montaje y conexionado del rectificador
Ya solo queda poner poxilina en la segunda fila, y montar el rotor dentro del estator.
Esta operacin es delicada, puesto que al acercar el roto al interior del estator, la fuerza
desatada es descomunal. Podemos estimarla, ya que si cada imn produce una fuerza
mxima de 15kg, habiendo 20 en la primera fila, la fuerza de atraccin del rotor hacia
dentro del estator debe andar por los 20 x 15 = 300kg.
El profesor Navasquillo ide un artilugio a base de 4 varillas roscadas y una chapa que
permite ir introducindolo poco a poco. Os pongo una foto de sus artculos:
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Una vez introducido, coloc
el conexionado del rectific
en alterna a nivel del suel
dejar los puentes de diodo
junto al generador, y bajar
El esquema de los puentes
amos las tapas con los cojinetes del eje, y p
dor. Si el generador va a ser elico, lo ideal
, para tener a mano la electrnica, aunque t
s y dems conexiones bien resguardada en
os dos cables de continua.
e diodos y su conexionado es el siguiente:
samos a realizar
s bajar las fases
mbin podemos
una caja estanca
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Y ya tenemos el generador completo y preparado para trabajar! Para medir la potencia
del mismo podemos unirle una manivela y girarlo a 1 vuelta por segundo (60 rpm), 2
vueltas por segundo (120 rpm) e incluso a 3 vueltas por segundo (180 rpm). Con esta
informacin podemos hacernos una idea de la potencia y tensin de trabajo del
generador cuando est unido a unas aspas y sometido al viento.
Si queris mas detalles, os aconsejo leer este manualdel profesor Navasquillo.
Fin, por el momento
Y hasta aqu lo que nos dio tiempo a hacer en el curso de construccin de un generador
elctricoa partir de un motor elctrico trifsico de jaula de ardilla. Han sido casi tres
dias de convivencia y trabajo duro, compartiendo con un grupo de gente variopinto yfantstico el placer de aprender a ser ms sabios.
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Al igual que Neo cuando deca en Matrix: Ya se Kungfu!, yo ahora mismo ya puedo
decir: Ya se construir un generador elctrico!, y es una sensacin fantstica de
independencia energtica y confianza en tus habilidades tcnicas para disponer de
electricidad.
Desde aqu agradecer de nuevo a Miguel Ciutad y a Paco Costa lo bien que sali todo, y
espero que sigamos en contacto para seguir aprendiendo y compartiendo tcnicas,
conocimientos y experiencias. Un abrazo a todos!
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Y vosotros, lectores, seguid al tanto, porque seguiremos descubriendo y mostrando
como acaba este maravillosa aventura de construir un aerogenerador completo de
potencia considerable de forma artesanal. Hasta pronto!