Aerogenerador de eje vertical.

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Aerogenerador de Eje Vertical.
Actualizado 2/2/2011

Introducción.
En esta página intentaremos aprender sobre la energía eólica, es decir la energía proporcionada por el viento, con la intención de diseñar y construir un aerogenerador que produzca electricidad para nuestra casa. Empezaremos por nombrar un par de leyes de física relacionadas con la energía eólica, analizaremos brevemente eluso de motores de imanes permanentes como generadores, y echaremos un vistazo a unos aregeneradores especialmente interesantes, ya que disponen de una serie de características, que los hace un poco especiales.
Cálculos Teóricos.
La Potencia Eólica es la potencia en Watios que puede proporcionar el viento, y que podemos calcular utilizando la siguiente expresión matemática:
Pe = 1/2 * rho * Area *Vv^3
Donde:
Pe = Potencia Eólica en Watios. 
rho = Densidad del Aire en Kg/m3. 
Area = Superficie frontal del aerogenerador en m2. 
Vv = Velocidad del Viento en m/s.
En la siguiente gráfica podéis apreciar la potencia que puede proporcionar el viento a diferentes velocidades, considerando un área de 1m2, que sería el área correspondiente a un aerogenerador de eje vertical con rotor de 1 mde diámetro y 1 m de altura. También podéis observar las potencias de la turbina suponiendo que:
    - El rendimiento del estator es del 90%.
    - El rendimiento de la turbina es del 90%.
    - El rendimiento del Generador es del 90%.

    Ahora veamos que ocurre si utilizamos un stator de las dimienstions del tejado de nuestra casa, y instalamos un sistema de limitación de flujo de entradade aire en el estator. En estos cálculos supondremos que en tejado de nuestra casa tenemos espacio suficiente para instalar un aerogenerdor con un stator de 6 m de diámetro. Aunque no tiene porqué ser redondo, puede ser cuadrado o rectangular. La altura del stator la mantenemos en 1 m y el diámetro del rotor, también lo mantenemos a 0,5 m.

    En la siguente gráfica, podeis apreciar la potenciaeólica regulada transmitida al interior del estator y la potencia de salida del generador.

    En la segunda gráfica, podeix apreciar el factor de regulación aplicado para limita la potencia eólica aplicada a la turbina. El valor de 1 corresponde al estado de no limitación por baja velocidad del viento, el valor 0 correspondería a una limitación total, es decir, la entrada de aire del estatortotalmente cerrada.

    La idea de limitar el flujo de aire que entra en el estator permite el funcionamiento del areogenerador cuando tenemos mucho viento, en lugar de frenarlo como se hace normalmente.

    Por otra parte, este tipo de regulación también permirá detener el aerogenerador cuando tenemos las baterías totalmente cargadas, evitando un desgaste innecesario de rodamiento.

    Unestator de grandes dimensiones, todo el espacio disponible en el tejado de una casa, permitirá el funcionamiento del aerogenerador a velocidades de viento muy reducidas, donde los demás areogenerador no proporcianan energía.

    El regulador de entrada de aire al estator permitiá el funcionarmiento del aerogenerador a velociades de viento elevadas, donde los aerogeneradores clásiscos tienenque detenerse para evitar daños.

    Combinando estas dos ideas, podemos obtener un sencillo aerogenerador de bajo coste y mantenimiento operativo en amplio rango de velocidades de viento.
Diseño Turbina Eólica.
Se ha escogido la turbina tipo Panémoma de eje vertical, por ser el modelo más sencillo de turbina para aerogeneradores y por tanto el de mayor facilidad y economía de construcción.Turbina que utilizaremos para propulsar un generador especialmente diseñado para aerogeneradores. También podemos utilizar motores de imánes permanentes como generadores. Aunque por otra parte, también tenemos la opción de construir nuestro propio generador integrado en la turbina.
Aquí tenéis una primera propuesta de construcción de una turbina eólica, utilizando material que podéis encontrar en...
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