Aerogeneradores Savonius

Algunos sitúan su aparición en Finlandia en el siglo XIX. La opinión de otros es que el ingeniero Savonius creó este tipo de aerogenerador en 1920.De cualquier manera, este tipo de aerogenerador ha ido cogiendo cada vez más protagonismo, por su simplicidad.Son aerogeneradores que aprovechan mal la energía del viento, producen poca potencia. Su uso es, principalmente, en sitios que requieran pequeñas potencias (unos 300 W de electricidad como máximo) y estén en lugares aislados.El rotor del aerogenerador Savonius es de eje vertical y por eso no necesita disponer de un mecanismo de orientación. Su estructura se compone de dos aspas de forma helicoidal, sujetados por el eje. Así, pues, tiene una forma de S, con el eje justo en el centro. Así, siempre reciben viento, independientemente de la dirección que tenga. El mecanismo que convierte la energía de giro del aerogenerador en otro tipo de energía, se sitúa en la base del Savonius. Esto suele ser un alternador, generador o dinamo, ya que hoy en día el principal uso de los molinos de viento (o aerogeneradores) es proporcionar electricidad. Pero podría ser un mecanismo para bombear agua u otros.

La forma más simple de las palas es la que se puede ver en la imagen de la izquierda, en forma de S, con el eje justo en el centro. Pero también es el diseño menos eficiente.  

En cambio, si de hacen las aspas en forma de dos

C-s, se obtiene una mejora del rendimiento, ya que el viento que circula en el centro, beneficia el movimiento del mecanismo. La imagen derecha ilustra el comportamiento aerodinámico de esta construcción.Este es el mejor diseño para las aspas del aerogenerador. Tiene el mejor aprovechamiento del viento y el hueco del centro no solo permite impulsar el mecanismo con el viento que circula, además se le da cierta fuerza de empuje. Puedes verlo, observando su comportamiento aerodinámico en la segunda imagen izquierda. También es el diseño de más difícil construcción; requiere planchas de metal

bien curvados y cortados.

Éste último diseño es ya muy avanzado. El principio sigue siendo el del aerogenerador Savonius, pero con todas las mejoras del conocimiento de la aerodinámica. Es un diseño muy complejo, pero respetando las medidas del croquis (o sea, un metro de altura y 30 cm de ancho) se consigue un aerogenerador capaz de producir más de 100 W de potencia eléctrica.

  Las ventajas que tiene este tipo de aerogenerador son su fácil diseño y construcción, el no tener que disponer de un mecanismo de orientación para estar siempre de cara al viento, poco desgaste mecánico debido a la baja velocidad de rotación, fácil mantenimiento del generador debido a que está situado en la parte baja. Como su construcción es muy sencilla, puede ser un interesante objeto para experimentos con la energía eólica.Como inconveniente hay que mencionar, que los aerogeneradores de palas y los Darrieus aprovechan el 40% del viento, mientras que un Savonius se sitúa entre el 15% y el 24%. También hay que tener en cuenta, que sus palas son de mayor superficie, lo cual implica tener que usar más materia prima para su construcción.

 

Elaboración de un Aerogenerador Savonius

Planteamiento del problema.

¿Qué es lo que produce un aerogenerador Savonius? ¿Qué necesidades puede llegar a satisfacer el aerogenerador Savonius? ¿Podría afectar la flora y la fauna de una región? ¿Es muy alto el costo de adquisición?

Objetivos: Producir energía eléctrica. Comprobar que necesidades puede llegar a satisfacer Comprobar que no afecta en nada la flora y la fauna de una región. Con poco material se puede crear un aerogenerador Savonius.

Justificación.

Basándonos en la necesidad humana de mejorar la calidad de vida nos tomamos el atrevimiento de crear un aerogenerador denominado “Savonius”, esto se hizo con material reciclado e información recopilada de algunas fuentes.

Con este modelo de aerogenerador vamos a tratar de producir energía eléctrica, las cuales se podrá utilizar en algunos equipos dentro del hogar, esto traerá como beneficio el ahorro de energía eléctrica aprovechando el potencial eólico el cual es una fuente renovable.

Antecedentes históricos.

Los aerogeneradores Savonius son un tipo de turbina eólica de eje vertical usado para convertir el poder del viento en torsión sobre un eje rotatorio. Fueron inventadas por el ingeniero finlandés Sigurd J. Savonius en 1922.

Las Savonius son una de las turbinas más simples. Aerodinámicamente, son dispositivos de arrastre o resistencia que constan de dos o tres palas. Mirando el rotor desde arriba, las palas forman la figura de una S. Debido a la curvatura, las palas experimentan menos resistencia cuando se mueven en contra del viento que a favor de él. Esta diferencia causa que la turbina Savonius gire. Como es un artefacto de arrastre, la Savonius extrae mucho menos de la fuerza del viento que las turbinas de sustentación con similar tamaño. Por otro lado, no necesitan orientarse en la dirección del viento, soportan mejor las turbulencias y pueden empezar a girar con vientos de baja velocidad. Es una de las turbinas más económicas y más fáciles de usar.

Aunque originalmente la turbina tenía un espaciado entre las palas que correspondía a 1/3 del diámetro de una pala, lo más común hoy es utilizar un espaciado de 1/6 de pala. En otras palabras, la pala se superpone cubriendo 1/6 del diámetro de la otra (distancia e en la Fig. 1). La relación diámetro y altura es debatida. Algunos recomiendan que la altura sea el doble del diámetro (total), otros señalan que la eficiencia es mayor a razones 1:4 o 1:6.

Fig. 1. Funcionamiento de un aerogenerador Savonius

Las turbinas Savonius son usadas cuando el costo resulta más importante que la eficiencia. Por ejemplo, la mayoría de los anemómetros son turbinas Savonius (o de un diseño derivado), porque la eficiencia es completamente irrelevante para aquella aplicación. Savonius mucho más grandes han sido usadas para generar electricidad en boyas de aguas profundas, las cuales necesitan pequeñas cantidades de potencia y requieren poquísimo mantenimiento. La aplicación más común de la turbina Savonius es el ventilador Flettner el cual es comúnmente visto en los techos de furgonetas y buses usado como dispositivo de enfriamiento. El ventilador fue creado por el ingeniero alemán Anton Flettner.

Metodología

como primer paso hicimos el corte del recipiente que nos va servir para las aspas de nuestro aerogenerador como se muestra en la fotografía siguiente.

Figura 1 muestra el corte del recipiente

Figura 2 muestra las dos piezas del recipiente después del corte

Una vez ya cortado el recipiente se solda las dos piezas para que queden unidas para formas las aspas.(como se muestra en la figura 3)

Figura 3 muestra la piezas soldadas

Corte de dos tramos de tubería de 3/4.

Figura 4 se muestra los tubo de ¾

Empotramiento a presión de tubería de ¾ en ambos engranes

Figura 5 muestra el empotramiento de los tubos de ¾ a los engranes

Anexo de tubería ¾ con engranes al eje principal tubo de 1 plg.

Figura 6 muestra el anexo de la tubería.

Soldado y corte de tubería para incorporar la rueda de rodada 10 y Alineamiento de eje – rueda..

Figura 7 muestra el alineamiento del eje-rueda.

Soldadura de ambas mitades de recipientes al eje principal.

Figura 8 Se muestra las piezas ya soldadas al eje principal

Armado de marco con tubular cuadrado de 1 plg en forma rectangular para fijar el eje principal del aerogenerador, y soldadura de de base y refuerzos en el marco principal.

Figura 9 se muestra el marco del aerogenerador.

Colocación de detalles arriba y abajo para que el aerogenerador quede en forma vertical y alineada. Corte y soldado de tubería de ½ plg galvanizada que a su vez en un extremo de la parte superior lleva el dinamo.

Figura 10 muestra ya el aerogenerador casi terminado.

Colocación de abrazadera de aluminio hecha a medida e improvisada. Colocación de indicadores de producción de corriente eléctrica.

Figura 11 se muestra el aerogenerador ya terminado con los accesorios completos

Acabado (Pintura).

Figura 12 se muestra el aerogenerador, listo para aplicar la pintura.

Figura 13 A qui se muestra ya el aerogenerador ya todo terminado listo para usarse.

Cronograma

ACTIVIDADESmesesmarzo abril mayo junio

Investigación científicaSelección de materialesBúsqueda y compra de materialesConstrucción del prototipo

Pruebas del prototipo

Presentación del prototipo

Recursos humanos

Durante la elaboración de este proyecto se conto con la participación de alumnos de la carrera de Ingeniería Mecánica, así como la supervisión del profesor.

Recursos materiales 2 baleros. 1 Tubular cuadrado de 1 plg. 2 Mitades de un recipiente de 20 lts. 1 Dinamo de 6 volts. 1 Rueda de bicicleta rodada 10. 4 piezas cuadradas de ¼ de plg. 2 Focos. 1 Abrazadera de aluminio fabricada.

Evaluación económica

Material Cantidad Precio unitario M/N

Total

Baleros 2 80 160Tubular de 1 plg. 1 100 100Foco 2 15 30Dinamo 1 50 50Tubular cuadrado 1 100 100Rueda 1 ---- ---Recipiente 2 35 70Pintura 2 35 70Mano de obra 200

780

Conclusiones

Al término de este proyecto se pudo comprobar que aprovechando el potencial eólico se puede llegar a producir energía eléctrica, el cual puede servir de apoyo a una casa-habitación, ahorrando el 15% de la energía eléctrica consumida en la misma.