Haz una pequeña turbina eólica que los niños pueden ayudar a construir

El usuario masynmachien de Instructables nos ha dado permiso para compartir con vosotros su genial proyecto de aerogenerador DIY. Este proyecto es lo suficientemente fácil para que los niños mayores y los adultos puedan hacerlo sin demasiada experiencia. Es una forma estupenda de repasar tus propias habilidades o de enseñar los fundamentos de las energías renovables a los niños. Como estas turbinas pueden alimentar LEDs y la decoración es parte de la diversión, serían una gran adición a un jardín.

Masynmachien dice: «Para mi último taller en el colegio de mi hija, quería que cada niño hiciera una turbina de viento. Quería que fuera funcional, que alimentara una pequeña luz, y tenía que ser más barato que 6 euros la pieza, lo que descartaba cualquier kit comercial. El taller era para 20 niños, lo que descartaba la búsqueda de motores de discos duros o motores paso a paso y demás. Por otra parte, los motores de «juguete» de bajo coste necesitan unas revoluciones realmente altas para encender una bombilla pequeña o un led. Afortunadamente, el tipo de motores utilizados en los juguetes y kits accionados por células solares funcionan mejor. Y éstos todavía están disponibles por menos de 2 euros. Un led funcionaba con una turbina y un engranaje de un solo paso de 6 a 1, pero sólo a velocidades de viento realmente altas. Pero quería que los niños lo vieran funcionar, sin tener que esperar a que hubiera un viento fuerte. Nuestro buen amigo el Ladrón de Julios vino al rescate. Con este pequeño circuito añadido, el LED se enciende con una brisa. Al mover el aerogenerador con la mano, el LED se enciende fácilmente. Calculo que se enciende a velocidades de viento inferiores a 10 km/h. Y todo sigue aguantando con vientos fuertes». Desde que publicó originalmente este proyecto, masynmachien señala que también ha construido estas turbinas con estos motorreductores en lugar de un Ladrón de Joules.

Materiales y herramientas

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Para la turbina y la aleta de cola: 1 trozo de balsa de 2 mm de grosor de 10 por 40 cm o 4 trozos de 10 por 10 cm 4 brochetas de bambú (carne) de 30 cm de longitud y unos 3 mm de diámetro un poco de cinta adhesiva de al menos 19 mm de ancho superglue un engranaje grande (de unos 60 mm de diámetro, pieza 840088 de Opitec) un trozo de madera de desecho de 3 cm de grosor y de unos 6 por 6 cm un poco de papel antiadherente, 1 barra pequeña de pegamento termofusible (del tipo de baja temperatura cuando se trabaje con niños) un tornillo de armario con una parte no roscada, que se ajuste sin problemas al agujero del engranaje (4 mm para el engranaje mencionado anteriormente), de unos 35 mm de longitud. Un tornillo de latón durará más en condiciones de humedad, descubrí que los tornillos con un diámetro nominal igual al del agujero del engranaje, en realidad encajan sin problemas. 4 arandelas que encajen en el tornillo pintura y barniz (opcional) Para el generador: un motor de juguete «de grado solar» con cables de 7 cm (el «motor solar» FF 130, pieza Opitec 224176 funciona muy bien, pero necesita cables para soldar al motor. El RF 300, Opitec 224154, viene con cables, pero es menos resistente a la lluvia) un engranaje de piñón pequeño del mismo módulo que el engranaje grande (Opitec 841187 con adaptador 842022) una abrazadera (de muelle de acero) que se adapte al motor/generador (Opitec 225074) un tornillo y una tuerca de 25 mm de longitud. He elegido M3, lo que permite que todos los taladros se hagan con una broca de 3 mm. Para el Ladrón de Joules: un toroide de ferrita (por ejemplo, Conrad 507997 o 508039) un transistor 2N3904, BC 337 o equivalente una resistencia de 1kOhm 1 a 3 LEDs (los transparentes son más fáciles de ver encendidos a la luz del sol) 2 veces 20 cm de cable eléctrico aislado de calibre fino (los hilos trenzados del cable telefónico o de red son perfectos) 5 tornillos pequeños de armario, preferiblemente de latón (contacto más duradero). Elegí los más cortos de 3 mm de diámetro que encontré, lo que permite que toda la perforación se haga con una broca de 3 mm. Para el mástil: un trozo de 27 cm de tubo eléctrico de PVC de 20 mm de diámetro un trozo de 75 cm a 1 m de longitud de tubo eléctrico de PVC de 16 mm 2 bridas de sujeción (las más pequeñas están bien) una canica Herramientas: una sierra de arco junior una superficie de trabajo plana (teóricamente de 31 por 31 cm, pero toma el doble para trabajar con cierta comodidad) una pistola de cola caliente (del tipo de baja temperatura cuando se trabaja con niños) un taladro (preferiblemente de columna) y una broca de 3 mm destornilladores para colocar los tornillos y pernos utilizados se pueden hacer algunas plantillas con madera de desecho como se explica en los siguientes pasos

Cómo hacer las aspas de la turbina

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Los álabes de la turbina se hacen cortando con sierra tres de los cuadrados de balsa como se muestra. El hecho de que la turbina sea muy ligera hace que sea muy indulgente con las imprecisiones y el desequilibrio, pero para ayudar a que las palas tengan todas el mismo tamaño, hice plantillas de aserrado. Tres de los pinchos se cortan por la mitad (es conveniente cortar un par de mm de la punta afilada, para limitar el riesgo de que alguien se haga daño). Ten en cuenta la veta de la madera. Debe ser casi perpendicular al corte, o las hojas se romperán fácilmente. La cuarta escuadra y el pincho se reservan para la aleta de cola. Con un poco de cinta adhesiva se fijan provisionalmente los pinchos a las aspas, como se muestra. Se coloca el conjunto sobre un papel antiadherente y se pasa un poco de superglue en la unión, (algo que hago yo mismo para los niños más pequeños). Cuando el pegamento haya fraguado, se dobla el resto de la cinta y se fija. Ahora es un buen momento para decorar las aspas.

Construcción de la turbina

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Se prepara un trozo de madera de desecho de 3 x 6 x6 cm con una tapa de papel antiadherente y un agujero central. Con un tornillo pequeño se fija el engranaje grande a él. Se pone una arandela en medio para mantener cierta distancia con el cubo, cuando se introducen los pinchos entre ellos, como se muestra. Con los pinchos distribuidos uniformemente bajo los agujeros, aprieta el tornillo lo suficiente para mantenerlos en su sitio cuando el conjunto esté sobre la mesa. Asegúrate de que todas las cuchillas apuntan en la misma dirección (en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario) y tocan con su punta la superficie de trabajo plana. Esto es obviamente muy importante para conseguir un buen ángulo. Ahora, vierte cola termofusible en el orificio, con cuidado de no derramar nada sobre los dientes del engranaje (mira cómo se puede utilizar un trozo de cartón para evitarlo). Comprueba si todas las palas están en la posición correcta y deja que el pegamento se fije, antes de retirar el tornillo. Puede que quieras reforzar la conexión pegada en el otro lado, pero según mi experiencia eso no es necesario a menos que la turbina se caiga accidentalmente o algo así.

Perforación

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El trozo de 27 cm de tubo de PVC de 20 mm de diámetro está preparado para ser el «soporte» central sobre el que se fijan todas las demás piezas. Esto significa que primero hay que hacer algunos agujeros. Todos los agujeros son de 3 mm. Sólo es necesario que uno de los agujeros esté en una posición precisa respecto a otro, los demás agujeros no son críticos. Primero se taladra el agujero para el soporte del motor/generador a unos 5 cm y se atraviesa completamente. El soporte del motor/generador se fija con un tornillo y una tuerca. Hay un pequeño truco: primero se fija el soporte a mano, con la curva del metal siguiendo la curva del tubo. Cuando se gira hasta su posición final, el muelle metálico proporciona tensión, bloqueando el montaje en su lugar. Ahora viene el agujero crítico. Hay que perforarlo perpendicularmente al primero, y a una distancia a lo largo del tubo determinada por los engranajes y el motor/generador utilizados (18 mm con las piezas Opitec mencionadas anteriormente). El soporte del motor/generador se puede doblar un poco para ajustar los pequeños errores, pero teniendo cuidado con este taladro lo evitarás. Por lo tanto, se hizo una plantilla para ajustar el tubo y el soporte del motor/generador como se muestra. Este agujero también lo atraviesa completamente. Ahora se perforan cinco agujeros cerca de la parte superior del tubo, más o menos según el patrón mostrado. Estos agujeros sólo tienen que atravesar la pared del tubo una vez (no te preocupes si lo hacen por completo). He adaptado la plantilla para ayudar a posicionar estos agujeros, pero ha sido un exceso.

El generador Ladrón de julios 1

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Los fundamentos de la fabricación de un Ladrón de Joules se describen en varios Ibles, así que no entraré en detalles, sino que me limitaré a explicar la construcción sin soldadura que se utiliza aquí. Es útil consultar el circuito en Evil Mad Scientist para tener una idea de las conexiones que estás haciendo. Evidentemente, el motor/generador sustituye a la batería. Prepara el toroide de doble devanado enrollando el par de cables trenzados. Con cuatro o cinco devanados debería bastar. Afloja los extremos de los cables y junta los dos extremos opuestos (enróscalos de momento). Coloca el piñón en el motor/generador y ponlo en la pinza como se muestra (el piñón mirando hacia el otro lado que el patrón de cinco agujeros).

El generador Ladrón de Joules 2

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Las conexiones eléctricas se realizan insertando los extremos de los cables adecuados en el patrón de cinco agujeros y fijándolos con los pequeños tornillos de latón. No sólo es una alternativa a la soldadura, sino que además no es necesario pelar el cable. La rosca de los tornillos lo atraviesa directamente, realizando la conexión. Si no estás seguro de cuál es el positivo, basta con que compruebes en qué sentido de giro se ilumina el LED después de terminar todas las conexiones. Cambia los cables del motor después del paso 7 si resulta que es el sentido equivocado. En el taller se vio que la primera inserción del tornillo era difícil cuando se conectaban más de dos cables. Esto es fácil de solucionar ampliando ligeramente el agujero con un punzón. Para comprobarlo después del montaje, gira el piñón rápidamente como se muestra en el vídeo de la introducción. Puede que tengas que comprobar ambos sentidos de giro para encontrar uno que funcione.

Montaje de la turbina

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Coloca el tornillo del eje en el engranaje de la turbina por el lado de las aspas. Con 4 arandelas de por medio atorníllalo en el tubo, teniendo cuidado de que el engranaje se alinee con el piñón del motor/generador. Una vez más, puede ser útil agrandar ligeramente el orificio con bradawl. Cuando el tornillo llegue al segundo orificio, en el otro lado del tubo, ten cuidado de guiarlo bien a través del orificio, o el engranaje no estará correctamente inclinado. Comprueba si funciona con suavidad y ajústalo. Los engranajes deben tener un agarre bastante flojo entre sí. Comprueba si los LEDs se iluminan moviendo el conjunto en el aire con la mano (como se muestra en el vídeo de la introducción). De nuevo, comprueba el otro sentido si el primero no funciona. El sentido de giro correcto es el que tiene la turbina orientada a favor del viento desde el tubo. Si sólo funciona en el otro sentido, cambia los cables del motor/generador.

Pala de cola

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Pega un extremo de la brocheta de 30 cm al último cuadrado de balsa de 10 por 10 cm, teniendo en cuenta la dirección de la veta de la madera. La brocheta debe pegarse a lo largo de la veta de la madera, para evitar que la balsa se rompa a lo largo de la veta. Fija el otro extremo de la brocheta a la parte inferior del tubo con dos cintas de sujeción en cruz. Alinea la aleta de cola de forma que mantenga la turbina orientada hacia el viento en contra.

Instalación e ideas de mejora

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Pon una canica en la parte superior de este tubo y desliza el conjunto de la turbina. El tornillo del eje dentro del tubo, apoyado en la canica, proporciona un cojinete para que la turbina gire suavemente hacia el viento. Obviamente, la turbina eólica debe colocarse en posición vertical para ello. Este aerogenerador básico para niños funciona bien, pero puede mejorar. Una idea es impermeabilizar todas las conexiones eléctricas con algo como Plasti Dip. No te preocupes demasiado por el motor/generador. La mayoría de los motores de juguete resisten bastante bien la lluvia. Para asegurarte puedes poner algo de grasa en el eje y en todas las aberturas. Barnizar las aspas o sustituirlas por una lámina de plástico y posiblemente también los pinchos lo hará más duradero. Aunque los pinchos de bambú y la balsa se conservan bastante bien. Una veleta de cola enrollable podría hacer girar la turbina en caso de vientos demasiado fuertes. Un mecanismo clásico de aleta enrollable con contrapeso no debería ser demasiado difícil de fabricar. Un cojinete que mantenga la turbina unida al tubo largo podría ser útil con vientos fuertes. Un tubo más largo de 20 mm de diámetro ya ayudaría. Otra idea es poner la canica en un tornillo grande insertado en un tapón en la parte superior del tubo de 16 mm de diámetro. A continuación, se introduce un tornillo pequeño a través de la pared del tubo exterior, que se bloquea justo debajo de la cabeza del tornillo grande. Una fijación/cojinete alternativo con un desenganche telefónico podría permitir transferir la energía generada a una aplicación separada de la turbina en rotación. Otra idea es almacenar la energía en una batería recargable, para alimentar el o los LED en las tardes sin viento.

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