Turbina de viento Lenz2: 12 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Este instructivo le mostrará cómo construir una turbina eólica Lenz2 con materiales que tiene en la casa. El diseño fue desarrollado y probado por Ed Lenz de Windstuffnow.com:https://www.windstuffnow.com/main/lenz2_turbine.htm La VAWT (turbina eólica vertical Axix) de Lenz2 mide 4 pies de alto y 3 pies de diámetro. Es básicamente una turbina de estilo Savonius, pero con el refinamiento de que las tres alas están diseñadas para proporcionar sustentación también debido a su configuración en forma de lágrima. En el enlace anterior, Lenz describe cómo colocó un ananómetro dentro de la turbina estacional y mostró que la velocidad del viento se aceleró al pasar la parte sólida de las alas. Esta turbina es más eficiente que un Savonius puro en el sentido de que proporcionó tanto resistencia como sustentación. En mi diseño, reduje el diámetro a aproximadamente 18 pulgadas y la altura a 21 pulgadas. (En retrospectiva, debería haber hecho la altura de 18 pulgadas para que hubiera más del eje central libre en ambos extremos para mayor flexibilidad en el montaje). Pude usar materiales que tenía a mano para construir la turbina. Cuando lo probé con un viento de 15 mph, funcionó tan bien que temí detenerlo por temor a lastimarme. El único inconveniente de lo que produje es que parecía producir muy poca electricidad. Esto no se debe al diseño de la turbina, sino a la naturaleza del motor de CC al que lo tenía conectado. El énfasis en este tutorial estará en cómo construir la turbina en sí. El crédito completo por el diseño y algunas de las instrucciones es para Ed Lenz. [Nota: Desde que se publicó este instructivo, aprendí más sobre cómo se deben formar las alas. Los detalles de construcción para el lenz2 proporcionados en este instructivo aún se mantienen, pero las dimensiones del ala en el Paso 2 deben sustituirse por las que se dan en el Paso 3 recién insertado.]

Paso 1: Materiales necesarios

Los materiales que necesitará se enumeran a continuación. Sustituya las alternativas libremente si cree que funcionarán. Materiales Madera contrachapada (un cuarto o media pulgada) Fleje de acero con orificios (otras alternativas son posibles) Tuercas y pernos Varilla de rosca de 24 pulgadas (media pulgada de diámetro) Tuercas de 5 pulgadas que encajan en la varilla de rosca althread (aproximadamente 6 de ellos) Tapajuntas de techo, láminas de metal delgadas o incluso algún tipo de plástico flexible 9 piezas de madera,.5 "x 1" x 18 "Hardware para montar su turbina (tendrá que diseñar esto) Herramientas Taladro y brocas tijeras de sierra

Paso 2: corte las piezas del extremo del ala

[Nota: El diseño del ala en este paso no dará la mejor elevación. Consulte el paso 3 para obtener un mejor diseño. Mostrará que los lados del ala no son simétricos. El paso 3 también proporcionará un procedimiento para dimensionar el ala en función del diámetro del lenz2. (añadido el 1 de junio de 2008). '' '] Los extremos en forma de lágrima proporcionarán la forma aerodinámica de las alas. Construirás tres alas, por lo que necesitarás 6 piezas finales. El tamaño que usé fue la mitad del tamaño de las piezas finales descritas por Ed Lenz. Básicamente parecen conos de helado. Te recomiendo que recortes una plantilla de cartón y la uses para dibujar seis imágenes en madera contrachapada de media pulgada. He aquí cómo dibujarlo: 1. Corta un rectángulo de cartón de 3.5 "x 7.5" 2. Dibuja una línea central a lo largo del eje largo 3. Haga una marca en esta línea 1.75 "desde uno de los extremos (llamémoslo el extremo superior) 4. Dibuje una línea horizontal a través de esa marca hasta los bordes laterales de modo que se cruce con la línea vertical a 90 grados. brújula, dibuje un semicírculo de 1,75 "en la parte superior de esa marca. Debe cruzar los dos bordes laterales y el borde superior. Desde donde la línea central se cruza con el borde inferior, dibuje líneas hasta los puntos donde el semicírculo se cruza con los bordes laterales. 7. Recorta la plantilla. Usa la plantilla de cartón para dibujar seis imágenes en la madera contrachapada de media pulgada. Puedes anidarlos de tal manera que no desperdicies la madera contrachapada. Usa una sierra de calar para cortar las piezas de los extremos.

Paso 3: Revisión: un cambio en la forma del ala

La forma original del ala presentada en este instructable no está del todo de acuerdo con el plan publicado para el Lenz2. Después de consultar con Ed Lenz, me di cuenta del error que había cometido al interpretar sus planes. El nuevo diseño se ilustra en este paso. Observe que el ángulo etiquetado como "Ángulo A" es de 90 grados. El lado A forma un ángulo recto con la línea de diámetro del extremo redondeado del ala. En el diseño original que presenté en este instructable, las dos líneas que forman el extremo puntiagudo de la línea eran de igual longitud y sus ángulos con respecto a la línea de diámetro eran idénticos. Ese cono era simétrico, mientras que en el cambio que se muestra aquí, el cono no es simétrico. Hacer que el ángulo A sea de 90 grados le dará al ala más sustentación. Cambié el tamaño del diseño para poder manejar un generador minigen que se vendió en windstuffnow.com (pero que ya no está disponible). Los pasos básicos para fabricar el lenz2 siguen siendo válidos. Cálculo básico: ahora entiendo mejor cómo determinar el tamaño y las proporciones del ala. Primero determina cuál será el diámetro de lenz2. La forma más sencilla de hacer esto es decidir cuál será la distancia desde el eje central del lenz2 hasta el borde exterior de un ala. Este será el radio del lenz2. Lo duplica para obtener el diámetro. En mi nuevo diseño, asumí que el diámetro de lenz2 será de 16 pulgadas (es decir, la distancia desde el eje central hasta el borde exterior de un ala será de 8 pulgadas). Determine el diámetro del ala, multiplique el diámetro de la lenz2 por.1875. En mi ejemplo, 16 pulgadas *.1875 = 3.0 pulgadas. Para determinar la longitud del ala, multiplique el diámetro de la lenz2 por.4. En este caso, 16 pulgadas * 0,4 = 6,4 pulgadas. La longitud del lado A es 6.4 menos 1.5 o 4.9 pulgadas. Crearé un nuevo instructable que incluirá este diseño en un lenz2 que impulsa un generador minigen.

Paso 4: corte las costillas

Necesitará tener tres nervaduras para conectar las dos piezas de los extremos de cada ala. La longitud de estas nervaduras estará determinada por la altura que quieras que tengan las alas. Elegí 21 porque eso es lo que pensé que podría montar en la barra de rosca de eje vertical.

Las nervaduras deben tener 0,5 "de profundidad y 1" de ancho y el largo que elijas (21 "en mi diseño). Cortarás muescas de 0,5" x 1 "en las piezas de los extremos donde acoplarás las nervaduras. Sugiero que traza el extremo del extremo de una de las nervaduras en un trozo de cartulina que puede usar como plantilla para dibujar en las piezas de los extremos. Puede medir el rectángulo, pero al trazarlo, puede estar seguro de que las muescas será lo suficientemente grande.

Paso 5: Prepare las piezas de los extremos

Utilice la plantilla de cartón de.5 "x 1" para las muescas de las nervaduras para dibujar tres muescas en cada pieza del extremo. Habrá dos muescas en un lado y una en el otro.

Habrá una muesca a cada lado de la pieza final en su punto más ancho. Dado que estará en una curva, asegúrese de que la profundidad de cada lado de la plantilla encaje completamente en la pieza del extremo. Esto asegurará que la nervadura quede al ras con el borde exterior de la pieza del extremo. En un lado de la pieza del extremo cerca del extremo puntiagudo, dibuje un patrón que esté aproximadamente a una pulgada del punto. El rectángulo quedará paralelo al lado inclinado. El lado con dos muescas será la parte trasera del ala (el lado que mira hacia el centro de la turbina). Corte las muescas con una sierra de vaivén.

Paso 6: planifique el ángulo del ala

El extremo puntiagudo de cada ala se rotará 9 grados hacia el centro de la turbina a 9 grados de distancia paralela al centro de la turbina. Esta medida fue determinada empíricamente por Ed Lenz. Elegí ese ángulo y la turbina pareció funcionar bien. Tendrás la capacidad de ajustar el ángulo después de que las alas estén montadas si sientes que quieres demostrártelo a ti mismo.

Primero taladre un agujero en el centro de la parte del cono de la pieza del extremo. Este será el punto donde se unen las líneas verticales y horizontales. El tamaño del agujero será el diámetro del perno que usará para sujetarlo al puntal que va desde el eje central. Desde algún lugar a lo largo de la parte recta del borde posterior de la pieza del extremo (el lado con las dos muescas de las nervaduras), dibuje una línea a lo largo de la pieza del extremo que esté en ángulo recto con el lado. Desde donde esa línea se cruza con el borde posterior de la pieza del extremo, dibuje una línea 9 grados a la derecha de esa línea de 90 grados (esto estará en el lado que está más cerca del agujero). Esta línea será la que se alinee con la barra que conecta el ala con el eje central. Si no tiene un transportador, consulte el paso 8 para obtener un enlace donde puede descargar una imagen de transportador. Haga esto con las seis piezas finales.

Paso 7: ensamble el marco del ala

Para ensamblar cada ala, inserte una nervadura en las muescas correspondientes en las piezas de los extremos superior e inferior. Asegúrese de que la costilla no sobresalga de las piezas superior e inferior. Deben estar al ras.

Con una nervadura en su lugar, taladre previamente un solo agujero a través de la nervadura y en la madera contrachapada. Atornille la nervadura en su lugar con un tornillo para madera de 1 . Opcionalmente, puede pegar estas nervaduras en su lugar, pero esto no es necesario a menos que esté construyendo una turbina que realmente desee usar en el exterior para producir electricidad. Coloque las otras dos nervaduras para formar el ala.

Paso 8: pegue la piel de las alas

La parte redonda del ala y la parte trasera (el lado con las dos costillas) están cubiertas con una especie de piel. Elegí utilizar el material de tapajuntas de aluminio que me sobró. Es posible que tenga algún otro tipo de material que podría funcionar.

Mi rollo de flasheo tenía 6 pulgadas de ancho. Descubrí que si cortaba dos piezas de 6 "x 21", podría cubrir el borde de ataque y la parte posterior de cada ala. Pude colocar una pieza de tapajuntas de una costilla a la otra alrededor del borde de ataque. Anclé cada pieza con unos tornillos metálicos. Algunos de estos entraron en las nervaduras y otros en el borde de la pieza del extremo de madera contrachapada. Luego adjunté la segunda pieza de tapajuntas a la parte trasera del ala, se atornillaron en las nervaduras traseras. Esta pieza de tapajuntas puede superponerse un poco con la que rodea el borde de ataque. Haga esto para las tres alas. Ahora está listo para colocar las alas en el eje central.

Paso 9: Prepare los puntales y los discos centrales

Las alas se unirán al eje central (la barra de rosca completa) usando dos círculos de madera contrachapada y puntales que los conectan a la parte superior e inferior de las alas. Corta dos círculos de 8 pulgadas de madera contrachapada de media pulgada. Usando un transportador de círculo completo (descargué uno de https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0f/Protractor1.svg/531px-Protractor1.svg.png), marqué líneas en cada círculo que estaban a 120 grados de distancia. Estas serán las líneas que seguirán los puntales hasta las alas. Perfore un agujero en el centro de cada uno de los círculos. Este agujero tendrá el mismo diámetro que la barra de rosca. Para los puntales que conectan los círculos con las alas, tiene una variedad de opciones. Lo más fácil podría ser simplemente hacerlos con madera. Elegí usar madera para los puntales inferiores (porque no estaba seguro de que la correa de metal que compré pudiera soportar el peso. Para la parte superior, compré una pieza de 4 pies de metal galvanizado que tenía agujeros perforados en el centro línea de la tira de metal. Corté los puntales a 11 pulgadas de largo. Luego coloqué el extremo de cada puntal a 1 pulgada del centro del círculo a lo largo de una de las líneas de 120 grados. Perforé dos agujeros en el puntal y uno A través del círculo de madera contrachapada. Los atornillé firmemente en su lugar. Aproximadamente a una pulgada del otro extremo del puntal, hice un agujero del mismo diámetro que el agujero en la pieza del extremo.

Paso 10: Monte las alas en el eje central

Enrosque una tuerca de 0,5 pulgadas en la parte inferior del eje (la barra de rosca completa) de modo que quede aproximadamente a 2,5 pulgadas del extremo. Deslice uno de los discos de madera contrachapada hacia arriba desde la parte inferior del eje hasta donde se encuentra con la tuerca. Luego, enrosque otra tuerca en la barra hasta donde se encuentra con el disco. Gire las dos tuercas una hacia la otra para que el disco se asiente firmemente sobre el eje.

Conecte el segundo disco al otro extremo del eje. Es posible que deba ajustar la posición de los discos para que se adapten a la altura de las alas y también dejen espacio para sujetar el eje a un generador o alguna otra estructura. Tenga en cuenta que hay muy poco eje pegado por encima de la parte superior del disco central. Había decidido hacer las alas de 21 pulgadas en una barra de eje de 24 pulgadas. Fue un error. En retrospectiva, sugiero que acorte las alas para que tenga mucho más del eje sobresaliendo de la parte inferior y superior para tener flexibilidad al montar toda la turbina en un generador u otra estructura. Probablemente iría con 18 pulgadas. Ahora puedes montar las alas. Con el lado cubierto de un ala mirando hacia el eje, atornille los puntales a las piezas de los extremos. Estos pueden estar bastante apretados pero lo suficientemente sueltos para girar. Ahora alinee el puntal superior con la línea de 9 grados que dibujó y luego apriete las tuercas superior e inferior. Esto inclina las alas hacia el eje central en la cantidad correcta. Haz esto con las otras dos alas. La turbina está lista para montarse en un generador o alguna otra estructura.

Paso 11: monte la turbina en el generador

De alguna manera, tendrá que montar la turbina en un generador o posiblemente en algún tipo de marco de soporte que le permita girar libremente. En este proyecto, lo monté en un motor de CC de 24 voltios que había guardado de una cortadora de césped a batería. El motor se utilizó para hacer girar la cuchilla de la cortadora de césped. El motor tiene conectores de pala más y menos en un extremo y un eje que sobresale del otro extremo. Desafortunadamente, el eje tenía media pulgada de diámetro con hilo fino. Esto hace que sea muy difícil aparear con algo como una barra de rosca completa con un hilo grueso de media pulgada. La forma en que resolví el problema fue atornillar un soporte en forma de L al eje del motor. Luego utilicé una pieza de metal que había guardado de un viejo timón. Tiene forma de U y tiene agujeros en el lateral y un agujero roscado en la parte superior. La rosca es de media pulgada de rosca gruesa, perfecta para montar la barra de rosca completa. Finalmente, atornille el conector en forma de U al soporte en L. Corté un agujero en una pieza de madera contrachapada lo suficientemente grande para insertar el motor. Después de insertar el motor en la madera contrachapada, lo atornillé. Para probar la turbina, coloqué todo el asunto encima de una pesada caja de madera.

Paso 12: demostración de la turbina

Puedes ver en los videos que la turbina gira muy bien con el viento bastante fuerte que soplaba. Estimaría que eran unas 15 mph. Funcionó tan bien que tuve que atar temporalmente la turbina a la caja para evitar que se cayera. Puede ver claramente que está girando muy rápido pero también rebotando. La razón de esto es que el montaje de la turbina en el motor no es perfecto. Está un poco fuera de lugar y esto nunca se puede mejorar con esta configuración. ¿Genera electricidad? Es triste decirlo, no mucho. El problema es el motor. No tengo ni idea del diseño del motor. Notará un cable que va desde la turbina hacia fuera de la foto. Este es un cable de extensión con el extremo macho cortado y conectado al motor. Con esta configuración puedo insertar las sondas de un multímetro en el extremo hembra. Resulta que apenas estoy generando 1 voltio con la turbina funcionando muy rápido. Este es el punto donde debe comenzar otro proyecto. Hay numerosas discusiones en Internet sobre cómo construir su propio generador. También es posible utilizar el tipo correcto de generador de automóvil o algo de una lavadora. Si no tiene un generador en mente, le sugiero que pruebe su trabajo montando la turbina en algún tipo de estructura donde el viento la atrape. Puede ser un marco de madera o algo hecho de tubería de PVC. De esta forma puedes ver si el diseño funciona y si tienes que hacer ajustes en el ángulo de las alas. También puede medir qué velocidad del viento se necesita para que la turbina comience a girar. Si está interesado en saber cuál es el viento promedio en su área, puede visitar una aplicación que tengo en mi sitio web que le permitirá elegir una estación meteorológica NOAA cerca de usted. y ver una gráfica de viento, temperatura y presión durante las últimas 24 horas. Mi aplicación traza estos datos y los proporciona en una tabla. Lo que desea es la velocidad media del viento durante las últimas 24 horas. Si visita su ubicación favorita periódicamente, podrá tomar nota de cómo cambia el promedio. El enlace es: