Construcción de un prototipo de generador eólico de baja potencia con eje vertical en el edificio de la carrera de electricidad de la Universidad Técnica del Norte

Abstract

El aprovechamiento de las energías renovables altamente abundantes, inagotables y no contaminantes, surge en respuesta para disminuir el uso excesivo de combustibles fósiles altamente contaminantes. En un aerogenerador de eje vertical de baja potencia, el generador eléctrico que en su mayoría emplea es de imanes permanentes de flujo axial, por varias razones: simplicidad de diseño, construcción y generación suficiente que ofrece a bajas velocidades, sin embargo, su funcionamiento se ve limitado por la disponibilidad del recurso eólico que no siempre es constante, siendo necesario estudiar permanentemente sus características eléctricas de funcionamiento para el mejoramiento de su rendimiento. En este proyecto de investigación se diseñó y construyó un prototipo de generador eólico de baja potencia, específicamente un generador de flujo axial, con la finalidad de realizar pruebas de caracterización y evaluar su funcionamiento. El diseño parte de considerar la disponibilidad de recurso eólico que relaciona la cantidad de revoluciones, el análisis de las características magnéticas de los imanes, útiles para determinar la geometría del generador, cantidad de polos, bobinas, conductor para el bobinado, voltaje de salida y pérdidas eléctricas. En la etapa de pruebas de caracterización se realizaron pruebas sin carga y con carga resistiva, con la finalidad de observar el comportamiento de voltaje, corriente y potencia generada en función de la velocidad de rotación medida en revoluciones por minuto, obteniendo con carga elevada mayor voltaje, menor corriente y potencia reducida; en cambio, a poca carga, se obtiene mayor corriente, menor voltaje y potencia más elevada. En cuanto a la eficiencia, el generador presenta menos pérdidas con carga resistiva elevada, las cuales las logra superar. Finalmente, se demuestra que, con los datos obtenidos, el prototipo construido si entrega corrientes y voltajes aceptables para la generación a pequeña escala, con el recurso eólico disponible y las características eléctricas de diseño establecidas.