¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

El poder del flujo de agua es un recurso natural renovable que le permite obtener electricidad casi gratis. La energía presentada por la naturaleza brindará la oportunidad de ahorrar en servicios públicos y resolver el problema con los equipos de carga.

Si una corriente o un río fluye cerca de su casa, deben usarse. Podrán proporcionar electricidad al sitio y la casa. Y si una central hidroeléctrica se construye a mano, el efecto económico aumenta significativamente.

Este artículo describe en detalle las técnicas de fabricación de estructuras hidráulicas privadas. Hablamos sobre lo que se requiere para el sistema del dispositivo y lo conectamos a los consumidores. Con nosotros, aprenderá acerca de todas las opciones de proveedores de energía en miniatura, recolectados a partir de materiales de desecho.

Centrales hidroeléctricas no industriales.

Las centrales hidroeléctricas son estructuras que pueden convertir la energía del movimiento del agua en electricidad. Los proveedores alternativos de electricidad "verde" todavía están siendo explotados activamente solo en Occidente. En el territorio de nuestro país, esta industria prometedora solo da los primeros pasos tentativos.

Las pequeñas centrales hidroeléctricas privadas pueden ser represas en grandes ríos, generando desde una docena hasta varios cientos de magawatts o mini hidroeléctricas con una capacidad máxima de 100 kW, que son suficientes para las necesidades de una casa privada. Aquí están las últimas y descubrir más.

Estación de tornillo hidráulico

El diseño consiste en una cadena de rotores montados en un cable de acero flexible, atado a través del río. El cable en sí desempeña el papel de un eje giratorio, un extremo del cual está fijo al cojinete de soporte, y el otro activa el eje del generador.

Cada hidrorotor de "guirnalda" es capaz de generar aproximadamente 2 kW de energía, sin embargo, la velocidad del flujo de agua para esto debe ser de al menos 2, 5 metros por segundo, y la profundidad del reservorio no debe exceder de 1, 5 m.

El principio de funcionamiento de la estación hidroeléctrica garland es simple: la presión del agua hace girar los tornillos hidráulicos, hacen girar el cable y hacen que el generador produzca energía.

Las estaciones de Garland se utilizaron con éxito a mediados del siglo pasado, pero las hélices caseras e incluso las latas desempeñaban el papel de los tornillos. Hoy en día, los fabricantes ofrecen varios tipos de rotores para diferentes condiciones de operación.

Se completan con hojas de diferentes tamaños, hechas de chapa metálica, y le permiten obtener la máxima eficiencia de la estación.

Pero aunque en la fabricación de este hidrogenerador es bastante simple, su funcionamiento implica una serie de condiciones especiales que no siempre son factibles en la vida real. Dichas estructuras bloquean el lecho del río, y es poco probable que los vecinos de la costa, sin mencionar a los representantes de los servicios ambientales, puedan usar la energía de la corriente para sus propósitos.

Además, en invierno, la instalación solo se puede usar en cuerpos de agua que no se congelen y en un clima severo, enlatado o desmantelado. Por lo tanto, las estaciones de guirnaldas se construyen temporalmente y en su mayoría en un área desierta (por ejemplo, cerca de pastos de verano).

Las estaciones rotativas con una capacidad de 1 a 15 kW / hora producen hasta 9, 3 MW por mes y le permiten resolver de manera independiente el problema de la electrificación en regiones alejadas de las carreteras centralizadas.

Instalación analógica moderna de la guirnalda: estaciones de marco sumergibles o encuadradas con rotores transversales. A diferencia de su predecesor de guirnaldas, estas construcciones no bloquean todo el río, sino que involucran solo una parte del canal, y puede instalarlas en el pontón / balsa o bajarlas completamente al fondo del reservorio.

Rotor vertical daria

El rotor Darier es un dispositivo de turbina, que lleva el nombre de su inventor en 1931. El sistema consta de varias palas aerodinámicas fijadas a vigas radiales y funciona debido a la caída de presión según el principio de "ala de elevación", que participa ampliamente en la construcción naval y la aviación.

Aunque tales plantas son más usadas para crear turbinas eólicas, pueden trabajar con agua. Pero en este caso, se necesitan cálculos precisos para coincidir con el grosor y el ancho de las cuchillas de acuerdo con la fuerza del flujo de agua.

El rotor de Darier se parece a un "molino de viento", solo se instala bajo el agua, y puede funcionar independientemente de las fluctuaciones estacionales en la velocidad del flujo.

Los rotores verticales rara vez se usan para crear estaciones hidroeléctricas locales. A pesar de los buenos indicadores de rendimiento y la aparente simplicidad del diseño, el equipo es bastante complicado de operar.

Antes de comenzar el trabajo, el sistema debe ser "desenrollado", pero solo la congelación del depósito puede detener la estación en funcionamiento. Por lo tanto, el rotor Darier se utiliza principalmente en plantas industriales.

Hélice submarina “aerogenerador”

De hecho, esta es la turbina eólica de aire más simple, solo que se instala bajo el agua. Las dimensiones de las cuchillas, para garantizar la máxima velocidad de rotación y la resistencia mínima, se calculan en función de la resistencia del flujo. Por ejemplo, si la velocidad de flujo no supera los 2 m / s, entonces el ancho de la cuchilla debe estar dentro de 2-3 cm.

Una hélice submarina es fácil de hacer con sus propias manos, pero solo es adecuada para ríos profundos y rápidos: en un estanque poco profundo, las aspas giratorias pueden causar lesiones a los pescadores, bañistas, aves acuáticas y animales

Dicha turbina eólica se instala "hacia" el flujo, pero sus palas no funcionan debido a la presión de la presión del agua, sino debido a la apariencia de la fuerza de elevación (según el principio del ala de un avión o la hélice de un barco).

Rueda de agua con cuchillas.

La rueda hidráulica es una de las versiones más simples de un motor hidráulico, conocido desde los tiempos del Imperio Romano. La efectividad de su trabajo depende en gran medida del tipo de fuente en la que se instaló.

La rueda de vertido solo puede girar debido a la velocidad del flujo, y la rueda de llenado, con la ayuda de la presión y el peso del agua que cae sobre la cuchilla

Dependiendo de la profundidad y el canal del curso de agua, puede instalar diferentes tipos de ruedas:

  • Canaletas de azúcar (o bajas) - adecuadas para ríos poco profundos con flujo rápido.
  • Sredneboynye : se encuentran en las camas con cascadas naturales, de modo que el flujo cae aproximadamente en el centro del tambor giratorio.
  • A granel (o en el orificio superior) : se instala debajo de la presa, la tubería o en la parte inferior del umbral natural, para que la caída de agua continúe a través de la parte superior de la rueda.

Pero el principio de funcionamiento para todas las opciones es el mismo: el agua entra en contacto con las cuchillas e impulsa una rueda que hace que el generador gire para una mini planta de energía.

Los fabricantes de equipos hidráulicos ofrecen turbinas prefabricadas, cuyas palas están especialmente adaptadas a una cierta velocidad del flujo de agua. Pero los artesanos caseros hacen diseños de tambores a la antigua usanza, a partir de materiales de desecho.

El arreglo de su propia estación hidroeléctrica es una de las formas más económicas y respetuosas con el medio ambiente de proporcionar casas de verano, una granja o una base turística con recursos energéticos.

Quizás la falta de optimización afectará los indicadores de rendimiento, pero el costo de los equipos hechos en casa costará varias veces más barato que la contraparte comprada. Por lo tanto, la rueda hidráulica es la opción más popular para organizar su propio mini-hidroeléctrico.

Condiciones para la instalación de una central hidroeléctrica.

A pesar del bajo costo de la energía producida por el hidrogenerador, es importante tener en cuenta las peculiaridades de la fuente de agua, los recursos que planea usar para sus propias necesidades.

Después de todo, no todos los cursos de agua son adecuados para la operación de una mini central hidroeléctrica, especialmente durante todo el año, por lo que no estaría de más tener en reserva la posibilidad de conectarse a una carretera centralizada.

Varios pros y contras

Las principales ventajas de una central hidroeléctrica individual son obvias: equipos de bajo costo que producen electricidad barata, e incluso no dañan a la naturaleza (a diferencia de las represas que bloquean el flujo de un río). Aunque es imposible nombrar un sistema absolutamente seguro, los elementos giratorios de las turbinas pueden causar lesiones a los habitantes del mundo submarino e incluso a las personas.

Para evitar accidentes, la estación hidroeléctrica debe estar protegida, y si el sistema está completamente oculto por el agua, instale una señal de advertencia en la costa.

Las ventajas de mini-hidro:

  1. A diferencia de otras fuentes de energía "libres" (paneles solares, turbinas eólicas), los sistemas hidráulicos pueden funcionar independientemente de la hora del día o del clima. Lo único que puede prevenirlos es la congelación del reservorio.
  2. Para instalar un hidrogenerador, no es necesario un río grande; las mismas ruedas hidráulicas se pueden usar con éxito incluso en arroyos poco profundos (¡pero rápidos!).
  3. Las instalaciones no emiten sustancias nocivas, no contaminan el agua y trabajan casi en silencio.
  4. Para la instalación de minicentrales hidroeléctricas con una capacidad de hasta 100 kW, no es necesario emitir permisos (aunque todo depende de las autoridades locales y del tipo de instalación).
  5. El exceso de electricidad se puede vender a las casas vecinas.

En cuanto a las deficiencias, la fuerza de flujo insuficiente puede ser un obstáculo serio para el funcionamiento productivo de los equipos. En este caso, será necesario erigir instalaciones auxiliares, lo que se asocia con costos adicionales.

Si la energía potencial del río cercano en un cálculo aproximado no es suficiente para generar electricidad en una cantidad suficiente para el uso práctico, debe prestar atención a los métodos de construcción de aerogeneradores. Molino de viento será una adición efectiva.

Medición del caudal de agua.

Lo primero que debe hacer para pensar en el tipo y método de montaje de la estación es medir la velocidad del flujo de agua en la fuente elegida.

La forma más fácil es dejar caer cualquier objeto ligero (como una pelota de tenis, una pieza de espuma o un flotador de pesca) en los rápidos y marcar el tiempo del cronómetro durante el cual viajará a cualquier punto de referencia. La distancia estándar para el baño es de 10 metros.

Si el reservorio está ubicado lejos de su hogar, puede construir un canal o tubería de desvío y al mismo tiempo cuidar las diferencias de altura

Ahora necesita dividir la distancia en metros por el número de segundos: esta será la velocidad de la corriente. Pero si el valor obtenido es inferior a 1 m / s, será necesario construir estructuras artificiales para acelerar el flujo de cambios de elevación.

Esto se logra realmente utilizando una presa plegable o un tubo de drenaje estrecho. Pero sin un buen flujo, la idea de una estación hidráulica tendrá que ser abandonada.

Producción de centrales hidroeléctricas basadas en la rueda hidráulica.

Por supuesto, es una idea del reino de la fantasía ensamblarse "de rodillas" y erigir un coloso diseñado para servir a una empresa o asentamiento incluso desde una docena de casas. Pero construir una mini planta hidroeléctrica con sus propias manos para ahorrar electricidad es bastante realista. Y puede utilizar tanto componentes acabados como materiales improvisados.

Por lo tanto, consideramos paso a paso la fabricación de la estructura más simple: la rueda hidráulica.

Materiales y herramientas requeridas

Para hacer minicentrales hidroeléctricas usted mismo, debe preparar una máquina de soldar, una amoladora, un taladro y un conjunto de herramientas auxiliares: un martillo, un destornillador, una regla.

De los materiales que necesitará:

  • Esquinas y chapas metálicas de no menos de 5 mm de espesor.
  • Tuberías de PVC o acero galvanizado para la fabricación de cuchillas.
  • Generador (puede usar la compra prefabricada o hacerlo usted mismo, como en este ejemplo).
  • Discos de freno.
  • Eje y rodamientos.
  • Contrachapado
  • Resina de poliestireno para verter rotor y estator.
  • Alambre de cobre de 15 mm para un generador casero.
  • Imanes de neodimio.

Tenga en cuenta que el diseño de la rueda estará en contacto constante con el agua, por lo tanto, los elementos de metal y madera deben elegirse con protección contra la humedad (o cuidar su impregnación y pintar de forma independiente). Idealmente, el contrachapado se puede reemplazar con plástico, pero es más fácil obtener piezas de madera y darles la forma deseada.

Montaje de ruedas y fabricación de boquillas.

La base de la rueda en sí puede ser dos discos de acero del mismo diámetro (si puede obtener un tambor de acero del cable, lo que acelerará el proceso de ensamblaje).

Pero si no había metal en los materiales disponibles, es posible cortar círculos de madera contrachapada impermeable, aunque la resistencia y durabilidad de la madera tratada incluso no se puede comparar con el acero. Luego, en uno de los discos, debe cortar un orificio redondo para la instalación del generador.

Después de eso, las cuchillas están hechas y necesitarán al menos 16 piezas. Para esto, los tubos galvanizados se cortan longitudinalmente en dos o cuatro partes (dependiendo del diámetro). Luego, los lugares de corte y la superficie de las cuchillas deben lijarse para reducir las pérdidas de energía por fricción.

Las cuchillas se instalan con una inclinación de aproximadamente 40-45 grados, lo que ayudará a aumentar el área de la superficie, que se verá afectada por la fuerza de flujo.

La distancia entre los dos discos laterales debe ser lo más cercana posible a la longitud de las cuchillas. Para mapear la ubicación de los futuros hubs, se recomienda hacer una plantilla de madera contrachapada, que marcará el lugar para cada parte y los orificios para fijar la rueda al generador. El marcado terminado se puede adjuntar al exterior de uno de los discos.

Luego, los círculos se colocan paralelos entre sí con varillas con roscas sólidas, y las cuchillas se sueldan o atornillan en las posiciones deseadas. El tambor girará sobre los cojinetes y se utilizará como soporte un bastidor de esquinas o tubos de pequeño diámetro.

En esta etapa, el conjunto del tambor se puede considerar completo, queda por equiparlo con un generador de fabricación casera y una boquilla que dirige el flujo de agua.

La boquilla está diseñada para fuentes de agua de tipo de cascada, tal instalación permitirá utilizar la energía del flujo al máximo. Este elemento auxiliar se fabrica doblando la chapa metálica, luego se sueldan las costuras y luego se monta en la tubería.

Sin embargo, si fluye un río plano sin rápidos y otros obstáculos de altura en su área, este detalle no es necesario.

Es importante que el ancho de la salida de la boquilla se corresponda con el ancho de la rueda misma, de lo contrario una parte del flujo quedará "vacía" sin llegar a las cuchillas.

Ahora la rueda debe montarse en el eje e instalarse en un soporte de piezas soldadas o atornilladas. Queda por hacer un generador (o instalarlo listo) y puedes ir al río.

Generador de bricolaje

Para hacer un generador de fabricación propia, necesita enrollar y llenar el estator, para lo cual necesitará bobinas con 125 vueltas de cable de cobre en cada una. Después de su conexión, toda la estructura se rellena con resina de poliéster.

Cada fase consta de tres madejas unidas sucesivamente, por lo que la conexión se puede realizar en forma de estrella o triángulo con varios cables externos

Ahora debe preparar un patrón de madera contrachapada que coincida con el tamaño del disco de freno.

El anillo de madera está marcado y se realizan cortes para la instalación de imanes (en este caso, se utilizaron imanes de neodimio de 1.3 cm de grosor, 2.5 cm de ancho y 5 cm de largo). Luego, el rotor resultante también se vierte con resina y, después del secado, se une al tambor de la rueda.

Rueda hidráulica con rotor de disco de freno y generador de madejas de cable de cobre - pintadas, presentables y listas para operar

La última es una carcasa de aluminio montada con un amperímetro, que cubre los rectificadores. La tarea de estos elementos es convertir la corriente trifásica en corriente continua.

Después de instalar la rueda en la corriente de un pequeño río con una tubería en cascada o ramificada, puede contar con el rendimiento de un minihidro en 1.9 * 12V a 110 revoluciones por minuto

Para evitar que la rueda caiga hojas, arena y otros residuos traídos con el flujo, es recomendable colocar una red de protección frente al dispositivo.

También puede experimentar con huecos entre los imanes y las bobinas con un mayor número de vueltas para aumentar la eficiencia de la estación hidráulica.

Aprenderá sobre todos los tipos de fuentes de energía alternativas leyendo el artículo dedicado a la introducción de “tecnologías verdes” en la vida.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Video # 1. Un ejemplo de un sistema hidráulico en funcionamiento con un generador de fabricación propia basado en un motor trifásico:

Video # 2. Mini central hidroeléctrica, diseñada según el principio de la rueda hidráulica:

Video # 3. La estación en base a una rueda de bicicleta es una solución interesante al problema del suministro de energía en vacaciones lejos de la civilización:

Como puede ver, construir una mini planta de agua con sus propias manos no es tan difícil. Pero dado que la mayoría de los cálculos y parámetros para sus componentes se determinan "a ojo", debe estar preparado para posibles averías y costos asociados.

Si siente falta de conocimiento y experiencia en este campo, debe confiar en los expertos que realizarán todos los cálculos necesarios, notificar el equipo que sea óptimo para su caso y realizar una instalación de calidad.

Por favor escriba sus comentarios en el recuadro de abajo. Comparte información interesante y recomendaciones útiles, deja fotos temáticas. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.

¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

Categoría: