Video: Funcionamiento Generador

Elección del Diseño y algunos detalles

Después de haber analizado los distintos modelos, nos inclinaremos en desarrollar el modelo con bases de tubos de papel (hojas recicladas), pero con una hélice de tres aspas como se había desarrollado con anterioridad.

A continuación hicimos una matriz, en la cual seleccionamos según los criterios expresados en el desarrollo del concepto, de las hélices con sus aspas y de la estructura.



El color amarillo, es la que seleccionamos, ya que nuestros principales criterios de elección fue la fabricabilidad y el peso, y esta es la que mejor cumple con esos requisitos. Esta hélice, permite alcanzar una potencia relativamente fuerte, pero con un peso menor ya que posee pocas aspas.



El color amarillo es el seleccionado, ya que al igual que con las aspas, este material es fácil de trabajar para fabricar el dispositivo, y de muy bajo peso. Pero, por ejemplo, lo que nos llevo a elegir este y no madera de balsa, es su bajo costo, que es de descarte, y que es innovador.


Esta hélice, tendrá un diametro de 60cm, es decir, cada aspa será de 30 cm, y estamos viendo de que material será. Los dos posibles materiales son plástico de una botella retornable de coca-cola y el pai.

En caso de hacerlo con plástico de una botella, se dibujan las aspas en ésta, y luego se recortan. La gracia de hacerlo de esta forma es que las aspas quedan curvadas.

Y en caso de hacerlo con pai, se hace un molde de madera, con la forma de la aspa, y luego se le coloca el pai encima y se calienta, tomando la forma del molde, y luego, se saca el molde y quedan las aspas listas. Este último método es mucho más lento que el anterior.

Es importante explicar que la forma de las aspas es curva por dos razones principales:

1- Entrega mayor estabilidad al aspa, ya que es más resistente a la carga frontal en comparación con un aspa plana. Por consecuencia, permite escoger un material más liviano (menor espesor).
2- Es un aspa más eficiente que la plana. Desde luego, es el aspa que usan todos los sistemas eólicos industriales. La explicación más científica, es que cambia la dirección del viento gradualmente y en mayor ángulo que el aspa plana, lo que le permite absorber más energía.

Para crear la base, elegimos la opción de los tubos de papel, la cual nos da una gran resistencia y un muy bajo peso.La estructura sera de un largo de 40 cm, y las demás dimensiones las iremos mencionando en lo que queda de tiempo.

Cálculo de la potencia efectiva:

Para calcular la potencia que va a generar nuestra hélice a partir del ventilador, supusimos que nos encontrábamos en un estado ideal en donde el viento es constante en toda la superficie de las aspas (tanto al costado de las aspas como al centro) y que no había pérdidas por cambios de intensidades de viento. La fórmula para calcular la potencia de sistemas eólicos es:

En donde 0.52 corresponde al máximo factor de capacidad de un sistema eólico. Además como sabemos que la potencia que nos entrega el ventilador es de 187 W, y que nuestra hélice se encuentra a 1.5m del ventilador en donde la velocidad, observamos en la tabla (que vimos en clases) la velocidad del viento, la cual si la consideramos constante para toda la hélice, es de V= 4,95 m/s (es aquí en donde consideramos que nos encontrábamos en un estado ideal).

También podemos calcular el área, considerando que nuestras aspas van a tener un radio r = 0.3m y que el área que barre corresponde a una circunferencia, luego:

A = л •0.32.

Por último, la densidad del aire corresponde a:

ρ = 1.22 kg/m3

Con esto tenemos finalmente que la pontencia efectiva ideal del sistema eólico es:

P = 10.9224 W

A continuación presentaremos como se vería nuestra hélice (sin el soporte). Esto lo hicimos mediante el Autodesk Inventor, y está hecho a escala 1:1. Esta imagen corresponde a la hélice con tres aspas en tres dimensiones.



Aquí podemos observar las 2 aspas solas (donde se puede notar mejor la curvatura que tienen)



Por último, aquí tenemos los planos de la hélice con sus respectivas medidas

También diseñamos como va a ser nuestro soporte de la hélice. Esto no es nuestro soporte final, sino que es para que se tenga una idea de como va ser. Como mencionamos antes, el soporte será de tubitos de papel reciclado. A Continuación algunas imágenes de nuestro ventilador.




A continuación, se mostrara una matriz con las principales características de nuestro diseño:

Debido a la facilidad de construcción de una hélice con materiales reciclables, con un eje de un palito de maqueta y aspas de plasticos de una botella, construimos un prototipo muy simple (de menor tamaño) para ver como se comportaría frente a un ventilador de 25cm de diametro, calculando así la potencia de esta hélice, al ser capaz de subir un tornillo en cierto tiempo.

También realizamos otro video de la misma hélice anterior para ver como funcionaba con el ventilador.