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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
“DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN
AEROGENERADOR PARA EL AUTO ABASTECIMIENTO Y VENTA
DE ENERGÍA ELÉCTRICA”.
TESIS
QUE PRESENTA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL
GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA ENERGÉTICA
CON ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA ELÉCTRICA.
ING. CARLOS ALEJANDRO SAUCEDO PÉREZ.
MONTERREY, N.L. MÉXICO. DICIEMBRE DE 2008.
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis
presentado por el Ing. Carlos Alejandro Saucedo Pérez sea aceptado como requisito
parcial para obtener el grado académico de Maestro en Ciencias en:
INGENIERÍA ENERGÉTICA
Comité de tesis
Dr. Armando R. Llamas Terrés
Asesor
M.C. Enrique Luis Cervantes Jaramillo Ing. Hilda Catalina Cruz Solís
Sinodal Sinodal
Aprobado
Dr. Joaquín Acevedo Mascarrúa
Director del Programa de Graduados en Ingeniería
Diciembre de 2008
DEDICATORIA
México es una tierra de sueños, una parte de mi así lo cree. Es cierto que en momentos
parece zozobrar, y por momentos, los mexicanos parecieran abandonar los ideales con
los que nacimos y fuimos criados a lo largo de los años.
Yo les quiero recordar que pese a los malos ratos que pudieran romper nuestro temple y
nuestra esperanza para este país, una nueva ola de jóvenes preparados está listo para
ocupar lugares clave en el desarrollo de nuestro país, y como tales, deben comprender
que el futuro de la nación recae sobre ellos, no solamente en lo económico, sino
principalmente en lo social.
México estará siempre destinado a volverse una nación de igualdad, seguridad y
prosperidad para aquellos valientes que dediquen su formación y sus ganas de vivir a la
formación de verdaderos valores en las generaciones.
AGRADECIMIENTOS
A mis padres, ya que ellos son los verdaderos soldados en la batalla desde la trinchera,
yo actúo como mero moderador político.
A mi asesor Dr. Armando R. Llamas Térres, por su incansable lucha al hacer posible que
los estudiantes de la maestría en ingeniería energética eléctrica realicen su posgrado, a
su lucha por la conciencia energética y el uso eficiente así como las energías renovables.
A mis sinodales, la Vicerrectora de Desarrollo Social, M.C. Hilda Catalina Cruz Solís y al
M.C. Enrique Luis Cervantes Jaramillo, por haber aceptado ser parte de esta experiencia
y por creer en el proyecto de los aerogeneradores que estamos cultivando.
Al Dr. Federico Angel Viramontes Brown, director asociado de la DIA por su apoyo.
A mis compañeros y amigos del Centro de Estudios de Energía con los que me he
integrado en estos dos años, a las tardes de pastel y a su entusiasta respuesta ante los
cumpleaños, a Rocío Salazar por estar siempre atenta en nosotros, a Adrian González,
Aníbal Morones, Ignacio Castellanos, Gabriel Trejo, Luis Quintero, Edgar Salazar, René
Alvarado y demás amigos del CEE.
Al Dr. Osvaldo M. Micheloud Vernack y al M.C. Jesús A. Baez Moreno, ya que dejaron
una impresión muy positiva en mí.
A Antonio Cepeda, siempre constante con su apoyo y practicidad.
Al CEE, Centro de Estudios de Energía, gracias por esta oportunidad.
Un especial agradecimiento a los alumnos de la clase de PADS que me ayudaron a hacer
avanzar este proyecto de aerogeneradores.
v
RESUMEN
a capacidad de una nación desarrollada se mide en gran parte por la calidad de
vida que es capaz de ofrecer a su población, el grado de seguridad y cobertura
de sus necesidades básicas, así como la capacidad de establecer medios para
hacer que sea estable y se garantice para un futuro a corto y largo plazo. Cuando
se habla de estabilidad, se refiere a aquellas acciones que como nación, deben ser
prioritarias, como la dependencia de recursos energéticos con los cuales se realizan las
obras y proyectos que año con año se dan en la república mexicana, y que son parte de la
vida de todos los ciudadanos de este gran país.
Lamentablemente, los agentes que dan un gran apoyo para proyectos de infraestructura
en el país, recursos como el petróleo y el gas natural, son llevados como estandarte de
una falsa seguridad nacional, de la cual es sabido que de América dependemos
fuertemente de energéticos no solamente de los Estados Unidos, sino de países
alrededor del mundo. Se podría decir que México se ha globalizado pero de una forma
dependiente de tecnologías que son posibles de desarrollar en tierra nacional, pero que
por ideas políticas, deben ocupar siempre un segundo escalón en las prioridades del país,
inclusive por arriba de sus mismos ciudadanos.
Las empresas energéticas en México, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y Luz y
Fuerza del Centro (LyFC), han observado que una gran parte de su presupuesto se ha
consumido en energéticos, con los precios globalizados de los combustibles fósiles, la
inversión que tendría que estar reflejada en nuevas unidades de generación, plantas y
mantenimiento después de cada año fiscal, se ve consumida en la compra de excedentes
de combustible necesarios para el buen funcionamiento de nuestro sistema
interconectado nacional (SIN).
Hablar de energías renovables es hablar de actualidad y de una forma nueva de
pensamiento. No es la utilización como tal, sino la conciencia ecológica de utilizar
solamente lo necesario para llevar una vida de satisfacciones, sin poner en peligro las
condiciones de vida de las siguientes generaciones, que se preocuparán después por
hacer lo mismo.
L
vi
Figura R.1 Consumo estimado de energía para el 2017 de 7,410 Tera Joule / día Fuente POISE 2008 – 2017 [5].
El consumo energético nacional está estratificado entre gas natural, carbón y
combustóleo, con la participación en mucho menor porcentaje de diesel y generación
libre. Lamentablemente, los tres energéticos que se consumen ocasionan mucha
contaminación en el proceso de generar energía eléctrica.
Debido a esto, es claro que México no debe utilizar estrategias de generación
tradicionales, que aunque teniendo un costo competitivo de producción, como lo es la
generación eléctrica mediante carbón, no hacen más que alejar las ideas de modernidad,
siendo que somos un foco importante para la utilización de energías renovables, al contar
con una de las zonas mejores estudiadas para la puesta en marcha de grandes
generadores eólicos, y con las mejores insolaciones para la instalación de centros de
paneles fotovoltaicos [1].
No es posible y se debe rechazar la idea que solamente desde el extranjero se puede
vislumbrar tan poderoso potencial.
En México, un sector que ha salido siempre desfavorecido es el rural, siendo más notorio
hacia el sur del país, donde las noticias y adelantos tecnológicos tienen una brecha que
puede acercarse inclusive a varios años de tendencia tecnológica, resultando en poca
competitividad y una calidad de vida visiblemente menor al resto de la república.
vii
Si nos colocamos en un punto de vista político, existen dos razones muy importantes para
tomar en cuenta el estudio de la pobreza rural en México. La pobreza extrema es,
principalmente, aunque no de manera exclusiva, un fenómeno rural: “…aunque sólo una
cuarta parte de la población mexicana vive en zonas rurales, cerca de dos terceras partes
de la población en pobreza extrema habita esas áreas…” [2].
Y esta ecuación siempre permanecerá igual mientras que existan estás condiciones de
pobreza, pues mientras los habitantes de zonas rurales en condiciones de pobreza se
benefician muy poco de redes de seguridad como las que brindan las ciudades
(transporte, salud, higiene, etc.), solamente pueden recurrir a la agricultura como medio
de subsistencia y reconocimiento dentro de su comunidad, lo que invita a volver a
reconocer estos errores de planificación y darle vida nuevamente al campo mexicano.
En un estudio hecho por el Banco Mundial en el año 2004 [3], el 28 por ciento de los
habitantes en zonas rurales se encontraba en niveles de pobreza extrema y el resto en
situación de pobreza moderada:
.
Figura R.2 Pobreza extrema rural, urbana y nacional periodo de 1992 la 2004 [2].
36 37
52 52
43
3328
22 21
3734
2420 18
1310
2722
12 11 11
0
10
20
30
40
50
60
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Porcentaje de lapobreza extrema rural, urbana y nacional. Periodo de 1992 la 2004
Rural Nacional Urbano
viii
La carencia de progreso generalizado en las zonas rurales, se puede explicar
principalmente por la falta de dinamismo en la agricultura, el estancamiento de los pobres
salarios agrícolas y en aumento significativo de los productos destinados a este sector.
El hecho de poder contribuir a la dinámica de las zonas rurales y a un mejoramiento de su
calidad de vida es el principal objetivo de este trabajo de investigación.
Con una transferencia de tecnología (curso presencial), se han ofrecido talleres de
fabricación de aerogeneradores diseñados en el Tecnológico de Monterrey, campus
Monterrey, por el Centro de Estudios de Energía (CEE). Una vez desarrollada la
capacidad física de fabricación, pueden ser foco de una posible área de negocio, al ser
los participantes los que fabriquen, produzcan, instalen, den mantenimiento y seguimiento
a proyectos cercanos, elemento que no puede hacer el CEE del Tecnológico de
Monterrey.
Es por eso, que se deben implementar ideas para promover aquellas zonas rurales donde
algunos se han dado por vencidos, es una oportunidad para empezar a cambiar el campo
y las zonas rurales de México, pero ahora como entes participes del cambio, y no como
espectadores de la gestión de un gobierno. Empero, para generar estos logros
necesitamos materia prima y trabajo, y para usar ambos necesitamos un energético
esencial, la electricidad. Una manera de hacerlo es utilizando energías renovables en
zonas rurales donde se presenta la posibilidad de explotar, ya sea el recurso eólico o el
solar, mediante pequeñas redes de generación distribuida.
Para poder hacer esto es necesario comparar si los productos experimentales son más
factibles que los diseños comerciales. Es por eso, que se decidió comparar con un
aerogenerador comercial de una capacidad parecida, el aerogenerador diseñado y
fabricado por el Centro de Estudios de Energía (CEE), de 12V AC y 500 W y el
aerogenerador Air X de 12 VDC y 400 W.
Los dos aerogeneradores serán caracterizados mediante pruebas de camioneta, que
arrojarán datos importantes para su caracterización eléctrica, y con ayuda de un
anemómetro de la compañía MadgeTech podemos enlazar ambas curvas, potencia y
velocidad de viento, y analizar los datos después con Excel.
ix
Desear que las zonas rurales de México se conviertan en un lugar de modernidad y los
ciudadanos se conviertan no sólo en impulsores de estas tecnologías sino dueñas del
conocimiento y de su futuro, es una idea que puede hacerse realidad.
La idea que las energías renovables son incipientes es falsa, y se tiene que facilitar una
interacción cercana con la industria para acelerar el proceso de transferencia tecnológica
mexicana y cerrar la brecha con los países más avanzados.
x
ÍNDICE
Capítulo Página
AGRADECIMIENTOS………………………………………………………………… iii
DEDICATORIA………………………………………………………………………… iv
RESUMEN…………………………………………………………………………….. v
1 INTRODUCCIÓN 1
1.1 Descripción del problema……………………………………………….. 1
1.2 Objetivo……………………………………………………………………. 2
1.3 Justificación………………………………………………………………. 2
1.4 Metodología………………………………………………………………. 5
1.4.1 Recopilación de la información……………………………… 6
1.4.2 Análisis de la información……………………………………. 7
1.4.3 Pruebas a realizar……………………………………………... 8
1.4.4 Caracterización de los aerogeneradores…………………… 8
1.5 Limites del estudio……………………………………………………….. 8
2 GENERALIDADES DE LA FORMA 10
2.1 Diseño anterior…………………………………………………………… 10
2.2 Comparaciones entre diseños…………………………………………. 11
2.3 Justificación de las actualizaciones…………………………………... 12
2.4 Actualizaciones a futuro………………………………………………… 12
3 CARACTERIZACIÓN DE LOS AEROGENERADORES 14
3.1 Descripción del sistema Eolo-eléctrico………………………………. 14
a) CEE AT2.0…………………………………………………………. 14
b) AIR X……………………………………………………………….. 17
3.2 Pruebas de aerogeneradores comerciales…………………………… 18
3.3 Pruebas de circuito abierto…………………………………………….. 18
3.4 Pruebas de circuito con carga de baterías…………………………… 21
3.5 Pruebas de camioneta…………………………………………………… 24
CEE AT2.0……………………………………………………. 24
xi
AIR X………………………………………………………….. 28
4 DISTINTOS ESCENARIOS DE EVALUACION ECONÓMICA
4.1 Caso Tecnológico de Monterrey Azotea Aulas IV…………………… 32
4.1.1 Ubicación geográfica…………………………………………. 32
4.1.2 Distribución de frecuencias de velocidades……………… 33
4.2 Caso Minas Viejas, Municipio de Bustamante……………………….. 35
4.2.1 Ubicación geográfica…………………………………………. 37
4.2.2 Distribución de frecuencias de velocidades……………… 38
4.3 Caso Palo Blanco, Municipio de General Terán ………………………. 43
4.3.1 Ubicación geográfica…………………………………………. 43
4.3.2 Muestra en campo del funcionamiento…………………….. 44
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones generales………………………………………………….. 48
5.2 Aportaciones e ideas en general………………………………………… 59
5.3 Recomendaciones a corto plazo………………………………………… 59
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………… 60
ANEXOS
ANEXO I MANUAL DE FABRICACION DEL AEROGENERADOR A1
ANEXO II ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS A2
ANEXO III DIBUJOS DE FABRICACIÓN A3
xii
INDICE DE FIGURAS
Figura R.1 Consumo estimado de energía para el 2017 de 7,410
Tera Joule / día Fuente POISE 2008 – 2017…..…………………………………… vi
Figura R.2 Pobreza extrema rural, urbana y nacional periodo
de 1992 la 2004………………………………………………………………………... vii
Figura 1.1 Reporte de las tecnologías POISE 2008 – 2017……………………… 3
Figura 1.2 Nueva línea de 400kV en la zona sur del país………………………... 4
Figura 1.3 Camino de la nueva línea de 400kV……………………………………. 5
Figura 1.4 Pruebas de Rabbit biodiesel realizadas en la pista de manejo
en la avenida Morones Prieto………………………………………………..……….. 6
Figura 1.5 Rabbit biodiesel equipada con el aerogenerador, anemómetro
y circuito regulador de carga de baterías……………………………………………. 6
Figura 1.6 Circuito regulador propuesto para el aerogenerador
fabricado por el CEE…………………………………………………………………… 7
Figura 2.1 Comparaciones del modelo anterior y el actual………………………. 11
Figura 2.2 Localización de las piezas antes y después…………………………… 11
Figura 2.3 Disposición del alternador y la sujeción de imanes mejorada……….. 11
Figura 2.4 Mecanismo del desvío mejorado…………………………………………12
Figura 2.5 Aspas rediseñadas y mas sujeción en la raíz…………………………. 12
Figura 2.6 Distintos formatos pensados para la carcasa…………………………. 13
Figura 3.1 Velocidad rotacional basada en la frecuencia eléctrica..…………….. 17
Figura 3.2 Montaje del aerogenerador CEE AT2.0 para
la prueba de velocidad………………………………………………………………... 18
Figura 3.3 Acoplamiento con la flecha del motor………………………………….. 19
Figura 3.4 Forma de onda del alternador trifásico balanceado………………….. 19
Figura 3.5 Resultados de pruebas en vacio en AC y DC…………………………. 20
Figura 3.6 Resultados de pruebas en vacio en AC y DC…………………………. 20
Figura 3.7 Resultados de pruebas con carga VAC vs RPM……………………… 22
Figura 3.8 Resultados de pruebas con carga VDC vs RPM……………………… 23
Figura 3.9 Resultados de pruebas con carga IDC vs RPM……………………….. 23
Figura 3.10 Resultados de pruebas con carga VAC vs VDC…………………….. 23
Figura 3.11 Potencia contra IDC y RPM…………………………………………….. 24
Figura 3.12 Resultados de un aerogenerador AT2.0 de Potencia vs RPM…… 25
xiii
Figura 3.13 Comparación de la Potencia eólica respecto a la Potencia real…. 25
Figura 3.14 Resultados de pruebas de camioneta a 30 mph…………………… 26
Figura 3.15 Prueba comparativa de Potencia Real vs Vel m/s………………… 26
Figura 3.16 Prueba comparativa de Potencia vs Hz (RPM)…………………….. 27
Figura 3.17 Calculo de eficiencia total en distintos regímenes de potencia…… 27
Figura 3.18 Muestreo de potencias a velocidades controladas…………………. 28
Figura 3.19 Resultados de pruebas de camioneta a 35 mph…………………… 28
Figura 3.20 Prueba con carga Air X………………………………………………… 30
Figura 3.21 Resultados de pruebas de camioneta a 35 mph…………………... 31
Figura 3.22 Comparativa de Potencias contra la velocidad en m/s……………. 31
Figura 4.1 Localización en vista aérea Azotea de aulas IV……………………… 33
Figura 4.2 Localización de los aerogeneradores en Aulas IV…………………… 33
Figura 4.3 Distribución de Velocidades en la Azotea de aulas IV………………. 34
Figura 4.4 Frecuencia de Velocidades en la Azotea de aulas IV……………….. 34
Figura 4.5 Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida…………………….. 35
Figura 4.6 Porcentaje de tiempo Jun Azotea Aulas IV…………………………… 35
Figura 4.7 Localización en vista aérea de Real de Minas Viejas……………….. 37
Figura 4.8 Localización en vista aérea de Real de Minas Viejas
y el cerro de la Santa Cruz…………………………………………………………... 38
Figura 4.9 Distribución de Velocidades para Abril – Mayo……………………… 39
Figura 4.10 Frecuencia de Velocidades para Abril-Mayo 2008………………… 39
Figura 4.11 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio………………… 40
Figura 4.12 Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida Abr-May……….. 40
Figura 4.13 Distribución de Velocidades Julio-Agosto 2008 Minas Viejas……. 41
Figura 4.14 Frecuencia de Velocidades Jun - Ago 2008 Minas Viejas……….. 41
Figura 4.15 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio Jun – Ago…… 42
Figura 4.16 Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida Jun-Ago. ……… 43
Figura 4.17 Casa interior en el Rancho de Palo Blanco…………………………. 43
Figura 4.18 Vista desde el aerogenerador casa interior…………………………. 44
Figura 4.19 Caseta junto al poste en la instalación del aerogenerador………… 44
Figura 4.20 Instalación del aerogenerador pegado a la carretera……………… 45
Figura 4.21 Se utilizó una excavadora para ganar altura y facilitar
la instalación…………………………………………………………………………… 45
Figura 4.22 Instalación en casa interior con el uso de andamios………………. 45
xiv
Figura 4.23 Instalación de la electrónica en la caseta…………………………… 46
Figura 4.24 Funcionamiento del sistema electrónico. …………………………… 46
Figura 4.25 Solución al problema del robo del sistema. ………………………… 46
Figura 5.1 Cuotas mensuales para la tarifa DAC CFE…………………………… 48
Figura 5.2 Precio del kWh en DAC a Oct 2008……………………………………. 49
Figura 5.3 Cargo fijo $/mes en DAC a Oct 2008…………………………………... 49
Figura 5.4 Precios de la energía en USD/MWh…………………………………… 50
Figura 5.5 Catalogo de costos de la CFE por obra solicitada…………………… 58
xv
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Piezas mejoradas del resultado de pruebas previas………………….. 10
Tabla 3.1 Características del aerogenerador CEE AT2.0………………………... 15
Tabla 3.2 Características del aerogenerador Air X……………………………...... 17
Tabla 3.3 Resultados de pruebas en vacio en AC y DC…………………………... 19
Tabla 3.4 Resultados de pruebas conectado a un banco de dos baterías……… 21
Tabla 3.5 Datos de campo de VDC, IDC y Vel m/s……………………………….. 29
Tabla 3.6 Comparativa de la potencia de salida del Air X contra la
potencia ideal eólica………………………………………………………………….... 30
Tabla 4.1 Escala de Beaufort de la Intensidad del Viento………………………… 36
Tabla 4.2 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio Abr – May……….. 39
Tabla 4.3 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio Jun – Ago………... 42
Tabla 5.1 Inversión total para un aerogenerador y una celda solar……………… 54
Tabla 5.2 Escenario económico del desempeño en Minas Viejas CEE AT2.0.... 54
Tabla 5.3 Comparativa del desempeño en Minas Viejas en inversión
para el CEE AT2.0…. …………………………………………………………………. 55
Tabla 5.4 Comparativa del desempeño en Minas Viejas del Air X..….………… 55
Tabla 5.5 Escenario económico del desempeño en Minas Viejas del Air X….... 56
Tabla 5.6 Comparativa del desempeño en Minas Viejas en inversión
para el Air X…………………………………………………………………………….. 56
Tabla 5.7 Comparativa del desempeño en Minas Viejas del
CEE AT2.0 en CUE´s.………………………………………………………………… 56
Tabla 5.8 Comparativa del desempeño en Minas Viejas del Air X en CUE´s….. 57
Tabla 5.9 Comparativa del desempeño en Aulas IV para el CEE AT2.0..……… 57
1
1 Introducción
1.1 Descripción del problema
na vez que se ha construido el aerogenerador, se debe probar, caracterizar
y realizar la instalación en una zona que por conocimiento se sabe que
existe el recurso eólico.
El Centro de Estudios de Energía tiene a su disposición dos aerogeneradores para
analizar, de semejante potencia y funcionamiento, por lo que esta tesis se basará en
las comparaciones de desempeño del aerogenerador comercial con el diseñado por el
CEE.
Con ayuda de un prototipo de Edward Lenz, se basan las pruebas en el hecho de
experimentar y después analizar los datos arrojados y las pruebas realizadas al
aerogenerador diseñado y fabricado por el CEE. Con las mejoras y actualizaciones
hechas a este diseño, se permitió ofrecer un aerogenerador de alta confiabilidad, de
larga vida, fácil de fabricar y de ensamblar, inclusive con herramientas utilizadas en un
pequeño taller de torno, pero siempre con el propósito de un proyecto rural.
En esta situación, lo que se busca es la replicabilidad del proyecto en zonas donde
puede existir la factibilidad del recurso eólico y, por ende, la instalación de
aerogeneradores y celdas solares para producir electricidad y aumentar la calidad de
vida.
Se presenta la propuesta de implementación mediante una metodología de “hágalo
usted mismo”, para la puesta de estaciones de carga de baterías y posible venta e
instalación de pequeños aerogeneradores construidos en centros comunitarios,
después de transferir la tecnología tradicional mediante un plan que involucre a las
comunidades rurales mediante cursos impartidos por personal calificado, que ha
construido e instalado aerogeneradores con anterioridad.
Los tiempos necesarios para poder instalar este aerogenerador, la instalación de la
torre y la fabricación de un cuarto donde se resguarden las baterías y la electrónica se
puede tener en quince días, ya se ha comprobado en la instalación de Palo Blanco, en
el municipio de General Terán, lugar donde se tienen dos aerogeneradores diseñados
por el Centro de Estudios de Energía del Tecnológico de Monterrey campus
Monterrey.
U
2
1.2 Objetivo
El objetivo primordial es la implementación de esta investigación en zonas rurales,
alejadas de la red eléctrica, que debido a su carencia de electricidad, a un estudio
primario de factibilidad eólica utilizando un anemómetro para medir la velocidad
promedio del viento y a su relativa corta distancia del centro de control (CEE
Monterrey) sean candidatas para instalar unidades de generación eólica combinadas
con celdas fotovoltaicas. Es decir, una instalación híbrida, y se pueda tener la facilidad
de medir potencia y energía para calcular el retorno de la inversión.
Para esto, el estudio se centró en pruebas de camioneta de dos aerogeneradores, uno
comercial, y el otro en base al desarrollo, fabricación y puesta en marcha del
aerogenerador fabricado por el CEE.
Mediante el uso de la camioneta, un anemómetro e instrumental eléctrico podemos
estimar con mucha precisión la potencia de salida con respecto a la velocidad de
viento, realizando de esta manera las curvas características de operación de ambos
aerogeneradores.
1.3 Justificación
Es bien conocido que los niveles de productividad y los de competitividad van de la
mano con respecto al ámbito al que son dirigidos, y con respecto a los sectores
agrícolas, debemos decir que están muy rezagados con respecto a los que no son
agrícolas.
Los niveles de productividad de la tierra y la mano de obra en México se encuentran
en un nivel más bajo con respecto a los estándares internacionales y “la diferencia es
más marcada en territorio nacional que en cualquier país de América Latina”… [4], y se
entiende, no hay capital que pueda ser utilizado debido a restricciones crediticias que
enfrentan los campesinos, y a la habitual forma de vivir a la que se han venido
acostumbrando los trabajadores del campo.
Sin duda alguna, el campo mexicano necesita un impulso tecnológico que le permita
sobrevivir a los años de cambio y el único energético que puede impulsar de manera
rápida y sostenida es la electricidad, y como tal, la opción de instalar redes pequeñas
de electricidad mediante generación eólica y fotovoltaica parecen planes atractivos
para invertir, con una tasa de retorno que dependerá del sitio escogido, y de los
3
estudios preliminares, aprovechando también el impulso que se ha dado alrededor del
planeta, mediante la consciencia social y los bonos de carbono.
Este es un mundo globalizado, todo es relativamente conocido en ámbito del consumo
energía, y los escenarios se deben calcular con los precios de combustible y los
costos de inversión para utilizar las viejas y nuevas tecnologías y más importante, las
disposiciones para generar energía limpia en zonas contaminadas. Es previsible que
necesitemos una expansión en el área tecnológica de generación distribuida mediante
energías renovables.
La CFE, mediante un complejo sistema de control de energía, permite satisfacer la
demanda global del país mediante un costo incremental global minimizado, con un
nivel de confiabilidad según la norma interna, a la vez cumpliendo con su política
energética y la normatividad ambiental.
De acuerdo con el POISE 2008-2017 (Programa de Obras e Inversiones del Sector
Eléctrico) [5], el plan de expansión incluye en su programa la adición de capacidad para
el servicio público por el orden de 4,065 MW mediante tecnologías renovables como
son las hidroeléctricas, las geotermoeléctricas y las eoloeléctrica. La idea de instalar
grandes unidades de aerogeneradores será cuestión del análisis económico, las
facilidades que otorgue el gobierno mexicano y de los inversionistas extranjeros, que
utilizan en otros países esta tecnología con mucho éxito.
La figura 1.1 nos presenta la situación de tecnologías de generación en donde se
aprecia la participación de las energías renovables.
Figura 1.1 Reporte de las tecnologías POISE 2008 – 2017 [5].
4
La Venta y Guerrero Negro con 1.57 MW y 0.6 MW respectivamente, aprovechan la
energía del viento en Oaxaca y Baja California Sur, y el año pasado, La Venta II se
inauguro con una capacidad instalada de 84.875 MW eólicos.
Ya que la infraestructura de transmisión es muy limitada en la región y no permite la
evacuación de la energía generada por estos proyectos al gran sistema, la CFE ha
iniciado la construcción de una nueva línea de transmisión de 400 kV, que será la
primera red iniciada debido a proyectos eoloeléctricos, y sin duda iniciará una ola de
inversiones privadas que traerá recursos a las zonas alejadas del sur del país, al poder
instalarse plantas de manufactura donde antes no existía una red de transmisión
cercana.
Las instalaciones de esta magnitud, no solamente le dan a México un aire de grandeza
y de modernidad, sino que se piensan a futuro las demás obras que inician mediante
estos proyectos de La Venta. Quizás el único inconveniente sea, el trámite interno
entre el ejidatario y el gobierno, y que la claridad de los negocios establecidos sea
total, pero la Comisión Reguladora de Energía tiene la última palabra. A continuación
se muestra la figura 1.2 que indica por donde pasa la nueva línea de 400 kV y a donde
se conecta su derivación.
Figura 1.2 Nueva línea de 400kV en la zona sur del país.
5
Figura 1.3 Camino de la nueva línea de 400kV.
Esto se aplica para las grandes unidades de generación (mayores a 500kW), y las
características para que un proyecto de este tipo sea factible son muy complejas.
Afortunadamente podemos entender el funcionamiento de las grandes centrales
eólicas mediante una práctica más sencilla y de fácil acceso.
El uso de pequeñas unidades de generación eoloeléctrica se ha hecho popular en
zonas aisladas debido a la carencia de energía eléctrica, y a su antecesor, el molino
papelote para extracción de agua o moler granos. Últimamente, se han instalado
pequeños aerogeneradores para alimentar de energía eléctrica a un hogar. Ahora,
debido a la facilidad de hacer simulaciones computacionales, podemos entender el
funcionamiento de un pequeño aerogenerador y muestrear el modelo con las variables
más importantes en este tipo de máquina: la velocidad de giro, la construcción del
alternador y el perfil aerodinámico.
En este trabajo de investigación se muestra que la aplicación de pequeños
aerogeneradores puede ser factible si las distribuciones de velocidad de la zona en
donde se instala un anemómetro son buenas. Es decir, se da una velocidad promedio
que puede hacer que el proyecto se pague por sí solo.
1.4 Metodología
Para poder evaluar la capacidad de generación de los dos aerogeneradores, es
necesario tener las características y las gráficas de desempeño eléctrico, que después
se utilizan para comparar a las reales obtenidas de las pruebas de camioneta con las
supuestas del fabricante.
6
Figura 1.4 Pruebas de rabbit bio-diesel realizadas en la pista de manejo en la avenida Morones Prieto.
Mediante una base hecha a la medida para una camioneta Rabbit modelo 1982, se
instalan ambos aerogeneradores y el circuito regulador de carga de baterías. Se mide
el voltaje de alterna y el voltaje de directa en circuito abierto, sin carga alguna,
solamente la interacción del flujo de viento enfrentando a la geometría de las aspas a
una velocidad de 0 - 50 km/h.
Con la ayuda de dos medidores de energía Fluke 43B, se conectan en el arreglo
electrónico para que puedan capturar atinadamente el evento, para el caso de directa,
se utilizó una pinza de efecto Hall del lado de la conexión en paralelo de dos baterías,
de esta manera podemos medir en corriente alterna y en corriente directa
simultáneamente, y tenerlo registrado para tener una idea rápida de lo que está
pasando en tiempo real.
Figura 1.5 Rabbit bio-diesel equipada con el aerogenerador, anemómetro y circuito regulador de carga de baterías.
1.4.1 Recopilación de la información
Para poder capturar el fenómeno electromagnético que se genera en los
aerogeneradores, se necesitan de algunos medidores de energía con un buen grado
de precisión.
Para todas las pruebas hechas a los aerogeneradores, la electrónica utilizada para
regular la carga a las baterías es grabada mediante medidores Fluke modelos 43B y
7
434, siendo este último importante para poder apreciar la forma de onda del alternador
trifásico y después analizar en la computadora.
Como herramienta auxiliar, se utilizó un medidor de corriente directa marca “Doc
Watson”, que captura la medición de la potencia y energía que está entregando el
aerogenerador a través de un rectificador de seis pulsos y de ahí al controlador de
carga, y quedan registrados los máximos de voltaje y corriente que han sido
inyectados por el aerogenerador y el voltaje en tiempo real del banco de baterías.
Figura 1.6 Circuito regulador propuesto para el aerogenerador fabricado por el CEE.
El controlador de carga requiere de una resistencia de descarga de 0.5 Ω, lo cual se
puede logran conectando en paralelo 5 resistencias de 2 Ω y luego conectando una
resistencia en serie de 0.1 Ω, que sumadas dan 0.5 Ω. La resistencia de descarga es
útil cuando hay exceso de viento y las baterías se encuentran totalmente cargadas
(VDC > 14), de ninguna manera se desea que se sigan cargando las baterías, debido
a que el banco de baterías se puede sobrecargar y dañar de manera permanente. La
energía excesiva es liberada en forma de calor en la resistencia, que puede disipar
600 W máximo continuos. Para evitar hacer tantos empates en las conexiones de las
resistencias, se fabricó una resistencia a la medida para el controlador, conectando
una sola resistencia y no las 6 resistencias que anteriormente se usaban.
De manera práctica, se instaló todo en una tabla madera triplay de 19 mm (¾”), lo que
lo hace sumamente portátil.
1.4.2 Análisis de la información
Después de la prueba de camioneta, se bajan los archivos de los Fluke y del
anemómetro a sus respectivos programas, para el Fluke el software es FlukeView
versión 3.31 y para el anemómetro es el MadgeTech versión 2.00.72a. Las
características de todo el equipo de medición se pueden consultar en el anexo.
8
1.4.3 Pruebas a realizar
Los experimentos hechos a pequeños aerogeneradores [6], usualmente se limitan a
montar una carga resistiva del mismo valor de resistencia interna que el alternador
para asegurar que exista la máxima corriente, y después pasa a través de un
transductor y se grafica para poder caracterizar.
Sin embargo, debido a que los aerogeneradores son comercializados como máquinas
para cargar bancos de baterías, una mejor aproximación al uso cotidiano la podemos
obtener al probar el aerogenerador directamente conectado al banco de baterías y
estudiar su comportamiento con respecto al viento, logrando en pruebas de
camionetas un comportamiento repetible bajo condiciones de operación real. Las
pruebas a realizar se hacen con los aerogeneradores montados en la camioneta y son
pruebas de voltaje en vacío de VAC (solo para el CEE AT2.0) y VDC y voltajes con
carga a un banco de dos baterías.
Se empalman las curvas arrojadas por el anemómetro y se obtiene una curva
característica de un aerogenerador de potencia contra velocidad del viento, todas ellas
en m/s de operación real. Se ajustan mediante una hoja de Excel y se muestran las
comparaciones.
1.4.4 Caracterización de los aerogeneradores
Una de la principal característica del aerogenerador diseñado por el CEE es su
robustez, pensado para que soporte el clima rural y se mantenga alrededor de 5 años.
La potencia nominal de este aerogenerador es 500 W a una velocidad de 14 m/s a 490
rpm.
El diseño mecánico se pensó para que el aerogenerador sea confiable, durable, de
fácil ensamble y que sea manejable (peso moderado para maniobrar en las alturas).
Se utilizó el software de Autodesk Inventor 2009, para simular la forma de ensamblar
el aerogenerador y para probar las piezas a fuerzas mayores de las que se puede
enfrentar en el funcionamiento normal en un rango de velocidades mediante elemento
finito, que no se incluye en esta tesis.
1.5 Limites del estudio
Este trabajo de investigación se limitará a realizar las pruebas de camioneta, a analizar
los datos eléctricos arrojados por cada una de los aerogeneradores y a formar las
9
curvas de caracterización eléctrica de sus alternadores. Por el momento, las pruebas
aerodinámicas y la optimización de las aspas quedarán para un segundo estudio, un
buen tema de estudio para quien decida continuar con este proyecto.
Al ser un proyecto de carácter social, se estima que aunque la mayor parte de las
pérdidas se dan mediante efectos aerodinámicos en las aspas del aerogenerador, y no
en la parte eléctrica, resulta muy complicado tallar un aspa con un perfil aerodinámico
adecuado para este tipo de alternador, es decir, no es un perfil calculado para el
alternador, por lo que se opera el aerogenerador de una manera no óptima pero sin
dejar de cargar baterías y sin importar tener un punto más eficiente de operación,
Es de general interés conocer que tanta energía se puede extraer del viento con cada
aerogenerador, lo cual quedará claro en los capítulos III y IV de esta tesis, y en la
evaluación económica de los dos aerogeneradores según sea el escenario escogido.
Se tomará en cuenta un sólo lugar, en el municipio de Villaldama, donde se ha
encontrado que existe potencial eólico para este tipo de aerogeneradores.
Todos los resultados se obtendrán con datos adquiridos desde el mes de diciembre
del 2007 hasta la fecha. Los detalles de las pruebas serán expuestos más adelante en
el transcurso de los capítulos III y IV, así como las características de cada uno de los
aerogeneradores.
10
2 Generalidades de la Forma
2.1 Diseño Anterior
Durante las pruebas realizadas al prototipo experimental de Lenz del aerogenerador
del cual se basó este trabajo de investigación [12], algunas de las piezas requerían de
varios cambios, pues el diseño como tal, carecía de elementos de seguridad que
permitieran que todas las piezas se mantuvieran en su lugar. No existían tolerancias
geométricas ni dibujos de fabricación que indicaran los ajustes y el tipo de material. Es
decir, faltaban algunas aclaraciones importantes en cuanto al funcionamiento y el
diseño y fabricación de todas las piezas. Ahora, se pusieron a prueba las piezas
rediseñadas, con tolerancias geométricas y el resultado es un ensamble mucho mejor
preparado para la utilización en campo.
Tabla 2.1 Piezas mejoradas del resultado de pruebas previas.
Nombre Conjunto Material
Plato Principal Soporte principal A-36
Asiento De Rodamientos Soporte principal A-36
Soporte Lateral Soporte principal A-36
Poste Principal Soporte principal A-36
Arandela Soporte principal A-36
Rodamientos Soporte principal Acero
Eje Transmisión A-36
Platos de Imanes Transmisión A-36
Separador Transmisión Aluminio
Opresor Transmisión Acero
Cuña Transmisión Acero
Plato Rotor A Rotor A-36
Plato Rotor B Rotor A-36
Collarines Transmisión Acero
Soporte Triangular Desvío A-36
Soporte Veleta Desvío Desvío A-36
Tubo Veleta Desvío Desvío Tubo Galvanizado
Sujetador Veleta Desvío Ángulo
11
2.2 Comparaciones Entre Diseños
En el camino del rediseño para ofrecer un mejor producto, algunas de las piezas del
diseño experimental de Lenz tuvieron que ser totalmente rediseñadas para ofrecer un
mejor comportamiento en el ensamble del aerogenerador y durante su funcionamiento.
Figura 2.1 Comparaciones del modelo anterior y el actual.
Figura 2.2 Localización de las piezas antes y después.
Figura 2.3 Disposición del alternador y la sujeción de imanes mejorada.
12
Figura 2.4 Mecanismo del desvío mejorado.
Figura 2.5 Aspas rediseñadas y más sujeción en la raíz.
2.3 Justificación de las Actualizaciones
Para poder ofrecer un producto al público, es necesario realizar previamente pruebas
de desempeño pero antes que todo, es necesario garantizar la seguridad. Es
impensable que una de las piezas del aerogenerador pueda fallar en un corto periodo
de tiempo, y más si se trata de una maquina con un rotor en su extremo. Sería muy
peligroso que las aspas pudieran desprenderse del rotor a altas velocidades. Es por
eso que para algunas piezas fue obligatorio volver a analizar su función y de ahí volver
a calcular y rediseñar la pieza. Los dibujos de definición se encuentran en el anexo 3 y
se ilustra muy bien como es la forma de la pieza y sus dimensiones.
2.4 Actualizaciones a Futuro
Para este proyecto se planean muchas actualizaciones a futuro, como la reducción de
peso y el seguro de las aspas. En este momento, se está diseñando una carcasa para
el cuidado de la integridad del aerogenerador. Esta carcasa servirá para resguardar el
interior (imanes de neodimio, alternador y la raíz del rotor). Se siguen pensando en
varios diseños para que además de funcional, el diseño sea llamativo, creativo y se
vuelva la característica especial del aerogenerador del Centro de Estudios de Energía.
13
Figura 2.6 Distintos formatos pensados para la carcasa.
En realidad, aunque el diseño no necesita una carcasa para tener un buen
desempeño, esta le da un toque de distinción que gusta a las personas que lo miran
por primera vez. El diseño fue realizado en el software Rhinoceros en una versión
estudiantil, exportado previamente del software Autodesk Inventor 2009 mediante un
archivo tipo .igs con la ayuda del Centro de Diseño.
14
3 Caracterización de los Aerogeneradores
3.1 Descripción de los Sistemas Eoloeléctricos
Los sistemas que se prueban en esta tesis son dos:
El aerogenerador diseñado por el Centro de Estudios de Energía, el AT2.0, del
Tecnológico de Monterrey, campus Monterrey, y
El Air X, modelo que se vende en las tiendas Costco.
De potencias parecidas, 500 W y 400 W respectivamente, con curvas de desempeño
diferentes para cada régimen de viento.
Estos dos sistemas están diseñados para cargar baterías en 12 VDC con el fin de
alimentar alguna carga que está separada de la red eléctrica. En la mayoría de los
casos, se conectan las baterías a algún inversor de marca reconocida que convierte la
corriente directa en corriente alterna para el uso en alguno aparato electrodoméstico.
Solamente la iluminación en caso de ser necesario puede alimentarse después del
inversor, ya que existen focos alimentados a 12 VDC.
Para los dos aerogeneradores, el sistema híbrido se lleva bien de la mano. En general,
el sistema consiste en un rotor (que varía de tamaño según el aerogenerador), un
alternador de imanes permanentes (que puede ser de flujo axial o radial), una veleta
que orienta y desorienta en caso de ráfagas veloces (para el caso del aerogenerador
del CEE), o que solamente tiene la función de orientar (Air X). A continuación se
presenta una descripción de los dos sistemas y de las tablas con sus características.
a) CEE AT2.0
El diseño de este aerogenerador empezó con un ensamble previo explicado en una
página de internet de Edward Lenz, quién se ha esforzado para que se den a conocer
los pequeños aerogeneradores caseros hechos a mano. Desde el año 2004 se
recolectó información para poder fabricar el aerogenerador de manera económica,
sencilla y rápida con partes comerciales y algunas fabricadas. Después de algunos
experimentos, las pruebas de campo han sido exitosas y se puede confiar en el diseño
por el CEE. Ya se ha instalado este sistema en tres lugares del Estado de Nuevo León
con resultados positivos.
15
Este aerogenerador tiene un rotor de aspas hechas de madera tallada a mano, lo cual
las hace durables y fáciles de fabricar en caso de que alguna pueda dañarse. Tiene un
diámetro de 2.0 m, un peso de 27 kg, una velocidad de arranque de 2.5 m/s, un voltaje
de salida de 12 VAC y una potencia de 500 W a 14.0 m/s.
El sistema completo del AT2.0 incluye un rotor (hecho de madera trabajada a mano y
con un recubrimiento para evitar la humedad, la polilla y los rayos ultravioleta), el
alternador hecho a mano utilizando imanes de neodimio N35 importados (24 imanes o
12 polos) mediante una plantilla hecha a la medida en acrílico, y la veleta hecha a
mano también con madera o lámina galvanizada.
Tabla 3.1 Características del aerogenerador CEE AT2.0.
CEE AT2.0
Diámetro 2.0 m
Peso 27 kg
Velocidad de arranque 2.5 m/s
Voltaje de salida 12 VAC
Potencia nominal a 14.0 m/s 500 W
Material del rotor Madera tratada
Se complementa y se facilita la instalación con una “caja negra”, donde se incluye un
rectificador comercial de 6 pulsos (que convierte la corriente alterna en corriente
directa para que cargue las baterías), clemas para asegurar una conexión fuerte entre
los elementos del sistema eléctrico, un medidor de potencia y energía de corriente
directa, un controlador de carga de la marca Xantrex modelo C40 y una resistencia de
descarga que trabaja junto al controlador de carga, para evitar que exista una
sobrecarga en las baterías. Este sistema ha probado ser eficiente y se está trabajando
para ofrecerlo con una presentación más profesional.
La gran ventaja de este sistema es que está pensado para poder fabricar algunas
piezas con herramientas encontradas en un pequeño taller de torno, y el alternador
como la veleta puede hacerse fácilmente a mano empleando para el primero, resina
de poliéster y fibra de vidrio en un molde de madera, y para la veleta, solamente es
necesario proporcionar un área equivalente que sea de una forma rectangular o
similar.
16
Es importante mencionar que una vez que el aerogenerador esté en campo y
montado, subir a revisarlo es imperativo, y se deben hacer todas las revisiones
prudentes una vez arriba, pues el tiempo necesario para montar un andamio, un par
de escaleras o para desmontar la torre no justifica que no se revise en el momento de
su mantenimiento. Todas las maniobras de mantenimiento se tienen que hacer en una
misma maniobra.
Para la caracterización en campo, se requiere poder medir la velocidad de rotor en
rpm. Una forma fácil de conocer esta velocidad es medir la frecuencia de la señal
eléctrica a la salida del alternador, y después realizar un ajuste para conocer la
verdadera velocidad del rotor. Para cualquier aerogenerador de imanes permanentes,
se debe conocer el número de polos con los que cuenta.
Esto es necesario ya que si el aerogenerador tiene salida en directa necesitaríamos o
bien medir antes del rectificador en aerogeneradores con alternadores comerciales o
bien sacar las componentes de alterna por medio de Fourier. Ahora bien, si tenemos
un número par de polos conocidos, la ecuación para saber la velocidad rotacional,
según explica P.C. Sen [11], en su libro de principios de maquinas eléctricas, es la
siguiente:
𝑛 =120 ∗ 𝑓
𝑝 𝐸𝑐 1
Donde:
n es la velocidad angular del rotor.
f es la frecuencia que leemos en el osciloscopio o multímetro.
p es el número de polos.
De esta forma, si el aerogenerador cuenta con 12 polos, la ecuación se simplifica de la
siguiente manera:
𝑛 =120 ∗ 𝑓
12= 10𝑓 𝐸𝑐(2)
Esto quiere decir que a la frecuencia eléctrica que se mida, se debe multiplicar por 10,
y esto dará un aproximado de la velocidad angular del rotor en rpm. Sí la lectura arroja
43 Hz, quiere decir que el aerogenerador está girando a alrededor de 430 rpm. En la
figura 3.1 se compara la potencia con la frecuencia eléctrica generada por el
alternador de imanes permanentes de neodimio, de esta manera:
17
Figura 3.1 Velocidad rotacional basada en la frecuencia eléctrica.
Como se puede apreciar en la figura 3.1, en uno de los aerogeneradores AT2.0
fabricados por el CEE, si buscamos cual es la frecuencia eléctrica del alternador
cuando está produciendo 400 W, se observa el primer pico de potencia que
corresponde a casi 400 W y vemos en el eje de la derecha que esta alrededor de 54
Hz. Es decir, que debido a que el número de polos es 12, y utilizando al ecuación 1,
podemos afirmar que la velocidad del rotor es aproximada a 540 rpm.
b) AIR X.
Este aerogenerador cuenta con un rotor de aspas hechas con fibra de carbón, lo cual
las hace extremadamente flexibles y fuertes. Tiene un diámetro de 1.14 m, un peso de
6 kg, una velocidad de arranque de 3 m/s y un voltaje de salida de 12 VDC y una
potencia de 400 W a 12.5 m/s.
Tabla 3.2 Características del aerogenerador Air X.
Air X
Diámetro 1.14 m
Peso 6 kg
Velocidad de arranque 3 m/s
Voltaje de salida 12 VDC
Potencia nominal a 12.5 m/s 400 W
Material del rotor Fibra de carbón
0
10
20
30
40
50
60
70
0
100
200
300
400
500
Fre
cue
nci
a El
éct
rica
Po
ten
cia
P, W f, Hz
18
La gran ventaja de este aerogenerador es su ligereza y su facilidad de ensamblar con
la torre para su puesta en marcha, pues cuenta con unos anillos deslizantes que se
aprietan mediante tornillos de tipo abrazadera. A diferencia del AT2.0 este
aerogenerador tiene incorporado en el interior de su carcasa un rectificador de seis
pulsos, lo que hace que baje en voltaje de directa.
3.2 Pruebas de Aerogeneradores Comerciales
Las pruebas eléctricas se concentrarán en la prueba del AIR-X y después se harán las
comparaciones con el aerogenerador CEE AT2.0.
3.3 Pruebas de Circuito Abierto
Las pruebas de circuito abierto se hacen para conocer el máximo voltaje que puede
existir en el alternador a una velocidad controlada y segura, dentro de los límites de
operación, para evitar que alguno de los componentes del sistema pueda dañarse por
un alto voltaje en terminales. Esta prueba se hace sin conectar carga alguna, es decir,
sin un circuito externo, formado por baterías, o alguna resistencia de descarga.
Es importante monitorear esta prueba, pues en los aerogeneradores, al no existir un
par de oposición (una carga, en este caso, las baterías) estos empiezan a girar sin
restricción a velocidades más elevadas para las cuales fueron diseñados. Se harán
solamente pruebas al CEE AT2.0 debido a su facilidad de montarse en la base de
prueba y poder sujetarse de manera segura y sencilla.
Figura 3.2 Montaje del aerogenerador CEE AT2.0 para la prueba de velocidad.
19
Figura 3.3 Acoplamiento con la flecha del motor.
Figura 3.4 Forma de onda del alternador trifásico balanceado.
Para el AT2.0 del CEE, tenemos que los resultados arrojados por las mediciones en
pruebas de banco al conectar directamente un motor al eje del aerogenerador. De esta
manera, con un control de frecuencia variable se puede variar la velocidad del motor y
por ende la del eje del aerogenerador, consiguiendo una potencia estable y una curva
característica mejor lograda. Los resultados arrojados de la prueba de voltaje en vacío
se muestran en la tabla 3.3:
Tabla 3.3 Resultados de pruebas en vacío en AC y DC.
RPM VAC VDC
50 2.65 5.52
100 5.52 9.14
150 8.35 12.34
200 11.2 16.12
250 13.95 20.06
300 16.72 23.75
350 19.52 27.72
400 22.32 31.67
450 25.03 35.6
20
500 27.81 39.47
550 30.36 43.41
600 33.41 47.33
650 36.15 51.32
700 39.02 55.28
750 41.6 59.14
800 44.52 63.14
850 47.35 67.1
900 50.15 71.2
950 52.91 75.1
1000 55.9 79.1
Figura 3.5 Resultados de pruebas en vacío en AC y DC.
Figura 3.6 Resultados de pruebas en vacío en AC y DC.
El voltaje de voltaje de alterna es medido a la salida del alternador trifásico y el
resultado mostrado es el promedio de la medición de las tres fases. Para el voltaje de
directa, se midió inmediatamente en las terminales del rectificador de seis pulsos.
01020304050607080
0 200 400 600 800 1000
Vo
ltaj
e
RPM
Pruebas de Voltaje en vacío
Vac Vdc
0
20
40
60
80
0 20 40 60
VD
C
VAC
VAC vs VDC
Vac Vs Vdc
21
3.4 Pruebas de Circuito con Carga de Baterías
En la metodología tradicional de prueba de pequeños aerogeneradores [10], existe la
tendencia de utilizar transductores de potencia para realizar las mediciones de
corriente y voltaje en cada fase. Esta medición se debe ajustar a los picos de potencia
generada por los aerogeneradores.
El transductor de potencia para corriente alterna mide potencia en Watts en un circuito
trifásico y se debe calibrar para obtener todo el rango de potencias, de las más bajas
a las nominales a escala completa. Para este caso, las pruebas con transductores no
se van a realizar, debido a que los pequeños aerogeneradores son vendidos como
máquinas para cargar baterías, así que todas las pruebas que se realizaron son con
los aerogeneradores conectados a un banco de baterías conectadas en paralelo.
Para medir la capacidad de carga del aerogenerador, se realizaron pruebas con dos
baterías conectadas en paralelo conectadas a una resistencia de descarga de 0.5 Ω.
Los resultados se muestran en la tabla 3.4 a continuación:
Tabla 3.4 Resultados de pruebas conectado a un banco de dos baterías.
RPM IDC [A] VDC [V] VAC [V] Potencia [W]
150 0 12.04 9.21 0
160 0.252 12.04 9.65 3.03
170 0.89 12.04 10.05 10.72
180 1.73 12.05 10.35 20.85
190 2.92 12.07 10.53 35.24
200 4.14 12.09 10.68 50.05
210 5.39 12.11 10.83 65.27
220 6.59 12.12 10.97 79.87
230 7.95 12.15 11.1 96.59
240 9.3 12.17 11.25 113.18
250 10.6 12.2 11.38 129.32
260 11.96 12.22 11.5 146.15
270 13.18 12.26 11.63 161.59
280 14.33 12.32 11.75 176.55
290 15.47 12.35 11.87 191.05
300 16.52 12.43 11.98 205.34
310 17.71 12.47 12.09 220.84
320 18.77 12.51 12.2 234.81
330 19.87 12.56 12.31 249.57
22
340 20.83 12.61 12.4 262.67
350 21.81 12.65 12.5 275.90
360 22.85 12.7 12.6 290.20
370 23.67 12.72 12.69 301.08
380 24.65 12.77 12.77 314.78
390 25.48 12.82 12.85 326.65
400 26.13 12.85 12.91 335.77
410 26.88 12.88 12.98 346.21
420 27.6 12.9 13.04 356.04
430 30.215 12.95 13.21 391.41
440 31.099 12.99 13.29 404.03
450 31.967 13.03 13.37 416.50
460 32.819 13.07 13.44 428.83
470 33.655 13.10 13.52 441.02
480 34.475 13.14 13.59 453.06
490 35.279 13.18 13.66 464.95
500 36.067 13.22 13.73 476.69
510 36.839 13.25 13.80 488.27
520 37.595 13.29 13.87 499.70
Podemos ver en la figura 3.7 que rápidamente sube el voltaje en el alternador trifásico
que se construye a mano. Justamente por arriba de las 150 rpm ya se encuentra por
encima de los 12 VDC. En la figura 3.8 se muestra también los resultados para la
prueba midiendo después del rectificador de seis pulsos.
Figura 3.7 Resultados de pruebas con carga VAC vs RPM.
9
10
11
12
13
150 200 250 300 350 400
VA
C
RPM
VAC vs RPM
Vac
23
Figura 3.8 Resultados de pruebas con carga VDC vs RPM.
Figura 3.9 Resultados de pruebas con carga IDC vs RPM.
Figura 3.10 Resultados de pruebas con carga VAC vs VDC.
12
12.5
13
13.5
150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
VD
C
RPM
VDC vs RPM
Vdc
0
5
10
15
20
25
30
150 200 250 300 350 400
IDC
RPM
IDC vs RPM
Idc
8.5
10
11.5
13
14.5
12 12.5 13 13.5
Vac
VDC
VAC vs VDC
Vac vs Vdc
24
Figura 3.11 Potencia contra IDC y RPM.
Para el AIR X, tenemos los resultados arrojados por las mediciones realizadas en
pruebas de camioneta realizadas hasta una velocidad de 50 km/h. Las pruebas de
camioneta nos permiten simular el funcionamiento de este aerogenerador de aspas de
fibra de carbón casi de manera similar a cuando ya se encuentra instalado. Debido a
que el fabricante da las curvas de desempeño, se analizarán los resultados contra los
del fabricante y se obtendrán las conclusiones correspondientes.
3.5 Pruebas de Camioneta
CEE AT2.0
Las pruebas de camioneta consisten en colocar los aerogeneradores en una base
especial que sea rígida para evitar fluctuaciones en la potencia del aerogenerador
debido a la vibración misma y a la camioneta.
Cuando se tiene montado el aerogenerador, se instala la medición para capturar el
voltaje de directa, el voltaje de alterna, la corriente que entra a las baterías y un
anemómetro en la punta de la nariz de la camioneta a la altura de las aspas del
aerogenerador. Todos los medidores se calibran para que la ordenada del tiempo sea
igual o muy semejante y se puedan comparar todos los resultados. Para el AT2.0 se
genero el siguiente conjunto de resultados:
0
10
20
30
40
50
0
100
200
300
400
500
600
700
150 250 350 450 550
IDC
PO
TEN
CIA
RPM
Potencia vs IDC
25
Figura 3.12 Resultados de un aerogenerador AT2.0 de Potencia vs RPM.
La figura 3.13 compara la potencia extraída con el aerogenerador a ciertas rpm y la
energía total disponible eólica. Podemos observar que a bajas rpm la energía total con
la obtenida es muy similar, pero a medida que aumenta la velocidad, si se sigue la
línea punteada, la energía total del viento, que varía con el cubo de la velocidad,
cuando empieza a acelerarse el aerogenerador, también se reduce su eficiencia, pues
del total disponible solo se obtiene un porcentaje muy pequeño, que describe la línea
punteada. De tal manera que lo que debería dar esta marcado con la línea color azul
punteada, es la energía ideal, lo que genera en realidad con la línea roja de puntos y la
diferencia de ambas potencias está graficada con línea verde:
Figura 3.13 Comparación de la Potencia eólica respecto a la Potencia real.
0
100
200
300
400
500
220 320 420 520
Po
ten
cia
RPM
Potencia VS RPM
Potencia VS RPM Poly. (Potencia VS RPM)
0
200
400
600
800
1000
1200
170 290 410 530 640
Po
ten
cia
RPM
Relación de Potencias
W W corregida Dif
26
De acuerdo a la figura 3.14, para un aerogenerador construido en las instalaciones del
Centro de Estudios de Energía, es necesaria una velocidad de viento de alrededor de
14 m/s para dar su potencia nominal de 500 W, con picos de potencia que pueden
alcanzar hasta cerca de 700 W a una velocidad rotacional de 690 rpm, una velocidad
considerable al tratarse de aspas de madera poco convencionales, al ser hechas
artesanalmente.
Figura 3.14 Resultados de pruebas de camioneta a 30 mph.
Figura 3.15 Prueba comparativa de Potencia Real vs Vel m/s.
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Fre
cue
nci
a o
Ve
loci
dad
m/s
Po
ten
cia
Desempeño del CEE AT2.0 en pruebas de camioneta
P, W vel, m/s f, Hz
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Ve
loci
dad
de
l vie
nto
Po
ten
cia
de
Sal
ida
Desempeño en pruebas de camioneta II CEE AT2.0
P, W vel, m/s
27
Figura 3.16 Prueba comparativa de Potencia vs Hz (RPM).
Como referencia, la potencia nominal es de 500 W a una velocidad de 14 m/s y tiene
una velocidad rotacional de 460 rpm. De la misma manera, los resultados para la
prueba en cuestión de eficiencia son los esperados de un aerogenerador hecho a
mano. Es decir, la eficiencia baja se explica fácilmente al tener un entrehierro grande
en el alternador y la baja eficiencia aerodinámica de las aspas. Sin embargo, se ha
visto que aún con estas limitaciones, a regímenes bajos-medios se comporta de una
manera más eficiente que a alta velocidad. En la siguiente gráfica se muestran varios
puntos de eficiencia con respecto a la potencia del aerogenerador:
Figura 3.17 Calculo de eficiencia total en distintos regímenes de potencia.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Fre
cue
nci
a
Po
ten
cia
de
Sal
ida
P, W f, Hz
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%
Po
ten
cia,
W
Eff, %
Eficiencia vs Psalida
28
Figura 3.18 Muestreo de potencias a velocidades controladas.
AIR X.
Para el Air X, tenemos que los resultados arrojados por las mediciones realizadas en
pruebas al conectar directamente en pruebas de camioneta se dan de manera
satisfactoria. Este aerogenerador cuenta con un freno electromagnético controlado por
la velocidad rotacional de sus aspas. Una vez que el rotor llega a 500 rpm, el freno
entra en acción y frena el aerogenerador por seguridad.
Figura 3.19 Resultados de pruebas de camioneta a 50 km/h.
En la figura 3.19 podemos observar que al llegar a una velocidad de 50 km/h, el
controlador dentro del Air X controla por corriente y detiene el rotor por tener una
velocidad angular fuera del parámetro de operación normal.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
Po
ten
cia,
W
Vel, m/s
Muestreo de Potencias
0
5
10
15
20
25
30
35
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
400.00
450.00
Vd
c, A
dc,
Ve
l m/s
Po
ten
cia
Desempeño Air X en pruebas de camioneta
W Vdc Adc Vel m/s
29
Se grafican por una parte la potencia contra la corriente de directa, el voltaje a la salida
del rectificador contra la velocidad del viento. De esta manera tenemos que para que
proporcione la potencia nominal establecida por el controlador electrónico del
fabricante de 400 W, la velocidad necesaria es de alrededor de 15 m/s, la corriente es
de alrededor de 25 A y el voltaje a la salida del rectificador es de 12.5 VDC.
Si se mira desde el punto de vista de seguridad, es una buena opción que el rotor no
gire velocidades mayores de la que fue diseñado. Sin embargo, una vez que se
detiene el rotor, se desperdician los espacios de tiempo donde realmente existe una
velocidad de generación, y en caso de que sean velocidades prolongadas, el Air X se
mantendrá la parte del tiempo con el rotor bloqueado.
A continuación se presenta la comparación de la potencia total del viento (potencia
eólica total disponible) y la potencia arrojada a la salida del aerogenerador Air X. Los
picos de la potencia de salida como los máximos de 400 W cada uno y una corriente
de 29 A:
Tabla 4.5 Datos de campo de VDC, IDC y Vel m/s.
Air X
W Vdc Adc m/s
27.00 12.70 0.79 4.3
24.00 12.70 1.76 3.9
22.00 12.70 2.37 4.1
43.00 12.70 2.70 3.3
78.00 12.70 4.08 2.1
109.00 12.70 5.70 4.5
141.00 12.70 7.70 6.7
187.00 12.70 10.34 8.8
200.00 12.70 12.55 11.8
224.00 12.69 15.28 12.9
251.00 12.69 20.62 12.0
291.00 12.69 23.17 12.9
336.00 12.69 27.92 13.9
354.00 12.68 28.16 14.2
351.00 12.68 29.44 14.4
352.00 12.67 27.99 13.3
350.00 12.67 25.02 12.0
211.00 12.66 23.90 12.2
30
41.00 12.65 11.27 12.0
15.00 12.65 3.37 11.6
La figura 3.20 nos muestra los resultados obtenidos al conectar el Air X en una prueba
con conexión a un banco de dos baterías. Se observa que mientras el voltaje de
directa se mantiene casi constante, es necesaria una buena velocidad de aire para
que pueda alcanzar su potencia nominal, y cuando es alcanzada se presenta un
frenado electromagnético, y se puede apreciar la caída de potencia abrupta, en la
figura se aprecia que de cerca de 350 W hasta alrededor de 10 W en cuestión de
segundos, esto por seguridad del aerogenerador.
Figura 3.20 Prueba con carga Air X.
Tabla 3.6 Comparativa de la potencia de salida del Air X contra la potencia ideal eólica.
Air X
P real W
reales
P eólica W
ideales Vel m/s
0.00 0.00 1.7
0.00 2.15 1.5
0.00 2.15 1.3
0.00 5.59 1.7
2.00 3.06 4.0
42.00 195.95 6.8
58.00 357.77 8.4
83.00 557.13 9.7
320.00 819.46 11.0
323.00 1207.47 12.5
379.00 1207.47 12.5
403.00 1379.72 13.1
409.00 2070.73 15.0
405.00 1993.09 14.8
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
Ad
c, V
el m
/s, V
dc
Po
ten
cia
Prueba con carga Air X
W Vdc Adc m/s
31
301.00 1843.67 14.4
279.00 1503.20 13.5
110.00 737.58 10.6
La tabla 3.6 muestra una comparación en relación de las potencias. La potencia eólica
se refiera al total de potencia que podríamos sacar con una eficiencia del 100% con
respecto a la que tenemos después de las pérdidas aerodinámicas, eléctricas y
mecánicas.
Figura 3.21 Resultados de pruebas de camioneta a 35 mph.
Como podemos observar, en línea roja vemos los picos de potencia que deberían ser
producidos a esa velocidad de viento, mientras que con línea azul vemos que en
realidad la salida del aerogenerador AIR X es mucho menor debido a las pérdidas
antes mencionadas.
Figura 3.22 Comparativa de Potencias contra la velocidad en m/s.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
0
500
1000
1500
2000
2500
Ve
l m/s
Po
ten
cia
Comparación de la Potencia eolica vs Potencia de salida Air X
P salida P eolica Vel m/s
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
Ve
l m/s
Po
ten
cia
P real VS P eólica Air X
P real W reales P eolica W ideales Vel m/s
32
4 Distintos Escenarios de Evaluación Económica
4.1 Caso Tecnológico de Monterrey azotea Aulas IV
Desde el verano del año 2006, ha existido un aerogenerador montado en la azotea de
aulas IV, solamente demostrativo, debido al poco potencial eólico que se encuentra en
la zona. Esto se debe a que existen perturbaciones en el flujo del viento, a
consecuencia de las muchas edificaciones que están asentadas en la zona, y aunque
a la posibilidad de que existan buenas ráfagas debido a la cercanía con una falla
natural, el cerro de la silla, es alta, se ha visto que solamente son ráfagas en las capas
superfluas de viento de poca duración y regular intensidad.
Ya que la única función de este aerogenerador fue solamente de promoción, se
decidió instalar más aerogeneradores y paneles fotovoltaicos para aumentar la
producción de energía, en un principio para que fuera un “desperdicio renovable”.
Con la compra de un inversor–sincronizador marca Outback Modelo GTFX2524
alimentado con 24 VDC, fue posible conectar exitosamente los aerogeneradores y las
celdas fotovoltaicas a la red eléctrica de Iberdrola, que vende la energía por medio de
la red eléctrica de CFE al Tecnológico de Monterrey campus Monterrey, y poder
sincronizar la energía que producen los sistemas híbridos con la red de 120 VAC y 60
Hz, sin un contrato de venta establecido. Tiene un promedio de eficiencia de
conversión del 91%, esto proporciona un mayor ahorro y un menor período de tiempo
para que el sistema solar, eólico o hibrido se amortice.
A diferencia de los inversores que se han utilizado (Black & Decker) y que son
fácilmente destruidos por los entornos rurales en donde son utilizados, el GTFX cuenta
con una protección en sus componentes internos cubiertos por la carcasa de aluminio
recubierto para evitar la corrosión así como una fácil transmisión del calor para evitar
el sobrecalentamiento y mejorar el rendimiento en condiciones de operación.
La pequeña producción en los sistemas de energía renovable puede demostrar el
compromiso con el futuro y la facilidad con la que se puede hacer. El inversor tiene la
ventaja de que por la noche, existe el modo automático de ahorro de energía para
evitar que la energía se desperdicie innecesariamente en la carga de las baterías.
33
4.1.1 Ubicación Geográfica
El Campus Monterrey del Tecnológico de Monterrey se encuentra al sureste de la
ciudad de Monterrey rumbo a Carretera Nacional. Tiene las coordenadas 25°38’58.10’’
Norte, 100°17’16.90’’ Oeste. Las construcciones aledañas a la universidad no permiten
que exista un paso natural del viento, formando pequeños venturis artificiales que
provocan inestabilidades de presión y ráfagas repentinas a lo largo del día, lo cual
provoca que no exista en realidad mucha producción de energía.
Figura 4.1 Localización en vista aérea Azotea de aulas IV.
Figura 4.2 Localización de los aerogeneradores en Aulas IV.
4.1.2 Distribución de Frecuencias de Velocidades
A continuación se presenta la distribución de velocidades tomada con un anemómetro
MagdeTech. Se programaron mediciones cincominutales desde el mes de mayo del
2008. La velocidad promedio calculada fue de 2.1 m/s con picos de hasta 9.3 m/s, esto
debido a un frente frío y a la temporada de lluvia que le siguió.
34
Figura 4.3 Distribución de Velocidades en la Azotea de aulas IV.
Como podemos apreciar en la figura 4.3 de distribución de velocidades, la corrientes
de viento existentes sobre la azotea de aulas IV son en su totalidad ráfagas de poca
permanencia y picos de velocidad que aunque la potencia extraída de los
aerogeneradores es alta, dura muy poco tiempo, haciendo que la energía extraída sea
muy poca. Por lo general, se espera muy poca producción de energía eléctrica en las
azoteas del campus Monterrey, aunque son un excelente lugar para la colocación de
celdas fotovoltaicas.
Figura 4.4 Frecuencia de Velocidades en la Azotea de aulas IV.
Si se observa la figura 4.4 se aprecia que más bien la frecuencia de velocidades se
inclina por velocidades de viento bajas, lo que repercute directamente en el
desempeño de cualquier aerogenerador. Para el caso del AT2.0, sus aspas largas
aprovechan mejor el poco viento que hay, aunque de manera aislada, puede lograr
0
100
200
300
400
500
600
Fre
qu
en
cy
Frecuencia de Velocidades Azotea Aulas IV Sept
35
suficiente velocidad para poder inyectar algo de corriente al banco de baterías y a la
red. Para el caso del Air X, al parecer la velocidad del viento no es el necesario para
ponerlo a funcionar y rara vez este aerogenerador se puede ver funcionando.
Figura 4.5 Porcentaje de tiempo junio azotea Aulas IV
Figura 4.6 Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida.
4.2 Caso Minas Viejas, Municipio de Villaldama
El Rancho ecoturístico Real de Minas Viejas tiene un tamaño de 3000 hectáreas y una
enorme meseta situada a 1,370 MSNMM. Su dueño, Don Pedro Elizaldi Cantú,
protege en su rancho flora endémica muy variada y fauna como el oso Ursus
28%
21%19%
17%
10%
4%1% 0% 0% 0%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
% d
el t
iem
po
Vel m/s
Porcentaje de tiempo Jun Azotea Aulas IV
100%, 1
72%, 2
51%, 3
32%, 4
15%, 5
5%, 6
1%, 7
0%, 8
0%, 9
0%, 10
0
2
4
6
8
10
12
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida Jun Azotea Aulas IV
36
Americanus Eremicus, puma, león americano, águila real, halcón peregrino, víbora de
cascabel y víbora negra, tarántulas, caramuelas y ciempiés.
Existe también la migración de la mariposa monarca (Dannaus Plexipus) que viene
desde Canadá, pasa por E.U.A. y llega hasta las montañas centrales de Michoacán.
Desde el mes de enero del 2008, se ha venido trabajando el desarrollo de un estudio
preliminar del viento en el municipio de Villaldama, Nuevo León, la zona ecoturística
de Real de Minas Viejas. Al contrario de la zona urbana del Tecnológico de Monterrey,
la zona montañosa de Bustamante muestra con grandes mejoras la factibilidad de
colocar una pequeña red de distribución de energía eléctrica. La justificación existe en
las numerosas mediciones que se han hecho a lo largo de todo este año, y
comportamiento de la velocidad del viento a lo largo de los meses.
Ya que Real de Minas Viejas está alejado de la red de electrificación de 34.5 kV
(alrededor de 20 km), el dueño de este rancho ecoturístico compró un aerogenerador
ARI de 12 VAC y 450 W para cargar una estación de 12 baterías, lo cual abastece el
consumo de la casa central, la casa de invitados y la casa donde laboran los
empleados. Debido a un incidente, el aerogenerador ARI quedó inservible y fue
reemplazado por un AT2.0 de 500 W que lleva funcionando desde el verano.
De acuerdo a la escala de Beaufort de la intensidad del viento, escala que sirve para
designar un valor catastrófico a la velocidad de los vientos, la escala que corresponde
a Real de Minas Viejas es la número 4 según la tabla 5.1, en la cual los arboles
pequeños se mueven por la intensidad del viento y se denomina como brisa
moderada. En las mediciones tomadas, existen, empero, ciertos momentos en donde
la velocidad del viento alcanza los 100 km/h o 28 m/s, es muy intensa, y esta velocidad
debe ser constantemente monitoreada debido a que puede existir un fenómeno
destructivo a esas velocidades debido a que existe una condición fuera de la
operación normal de los pequeños aerogeneradores.
Tabla 4.1 Escala de Beaufort de la Intensidad del Viento.
Escala Km/h Mph m/s
Observaciones Denominación
0 0 - 0,5 0 - 0.5 0 - 0.5
El humo se eleva en vertical. Calma.
1 1 - 5 1 - 3 1 - 2
El humo se inclina y hace curvas. Brisa muy ligera.
2 6 - 11 4 - 7 2 - 3
Se siente la brisa. Brisa ligera.
3 12 - 19 8 - 12 4 - 5
Las hojas se mueven. Pequeña brisa.
37
4 20 - 28 13 - 18 6 - 7
Las ramas se mueven. Brisa moderada.
5 29 - 38 19 - 24 8 - 10
Los pequeños árboles se inclinan. Buena brisa.
6 39 - 49 25 - 31 11 - 13
Las grandes ramas se inclinan. Fresco.
7 50 - 61 32 - 38 14 - 16
Los árboles se mueven. Frescachón.
8 62 - 74 39 - 46 17 - 20
Se rompen las ramas. Duro.
9 75 - 88 47 - 55 21 - 24
El viento arranca elementos de edificios. Muy duro
10 89 - 102 56 - 64 25 - 28
Grandes estragos. Temporal ó tempestad.
11 103 - 117 65 - 73 29 - 32
Devastaciones. Tempestad violenta.
12 > 118 > 74 > 33
Huracán. Huracán.
4.2.1 Ubicación Geográfica
El municipio de Bustamante se encuentra al norte del estado de Nuevo León, tomando
la carretera rumbo al municipio de Colombia, de ahí se toma rumbo a Villaldama,
siguiendo todo el camino hasta Bustamante. Bustamante es famoso por sus exquisitas
panaderías y el sabor de sus comidas. Colinda con la Planicie Costera del Golfo, con
cerros y serranías de la llanura Coahuilense, son la Sierra Madre Oriental y el Altiplano
Central.
Tiene las coordenadas 26°32’02.84’’ Norte, 100°30’15.88’’ Oeste. Siguiendo por un
camino rural, es posible llegar al rancho Real de Minas Viejas con coordenadas
26°37’59.93’’ Norte, 100°18’00.00’’ Oeste.
Figura 4.7 Localización en vista aérea de Real de Minas Viejas.
38
Figura 4.8 Localización en vista aérea de Real de Minas Viejas y el cerro de la Santa Cruz.
4.2.2 Distribución de frecuencias de velocidades
Para entender el fenómeno del viento en Minas Viejas, es conveniente graficar los
datos obtenidos por el anemómetro y registrar las mediciones grabadas cada cinco
minutos mediante el Excel. La idea es concreta, utilizar la buena brisa para generar
energía eléctrica mediante aerogeneradores, energía eléctrica limpia a Lampazos,
Anáhuac, Bustamante, Sabinas Hidalgo, Vallecillo y Villaldama, además de fortalecer
la industria de Monclova y el área metropolitana de Monterrey y la zona fronteriza de
Texas con Coahuila y Tamaulipas.
Para lograr la medición, se ha instalado un anemómetro, en el cerro de la Santa Cruz,
de ahí se pueden apreciar el Volcán del aire, Tanque Blanco y el Rincón de la Mulada.
El anemómetro de la marca MadgeTech con una capacidad para almacenar 16,383
datos, utilizando una medición de cada cinco minutos, que dura alrededor de cincuenta
y seis días.
La disposición del viento viene del sureste y noroeste así como el norte la mayor parte
del año. Mayoritariamente con dirección sureste. A continuación se muestran tanto las
graficas para la velocidad del viento como la de frecuencia de velocidades para los
meses de abril y mayo:
39
Figura 4.9 Distribución de Velocidades para abril – mayo 2008.
Figura 4.10 Frecuencia de Velocidades para abril - mayo 2008.
Tabla 4.2 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio abril – mayo.
Vel % tiempo
0>v>1 3%
1>v>2 4%
2>v>3 4%
3>v>4 8%
4>v>5 9%
5>v>6 13%
6>v>7 13%
7>v>8 10%
8>v>9 11%
9>v>10 7%
10>v>11 7%
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Fre
qu
en
cy
Frecuencias de Velocidades de abril - mayo Minas Viejas 2008
40
11>v>12 5%
12>v>13 2%
13>v>14 2%
14>v>15 1%
Otras 1%
De acuerdo a la tabla 4.2, la mayor parte del tiempo, con un 13% de los 16,383 datos
recolectados en mediciones cada cinco minutos, se encuentran con una velocidad de
entre 6 y 7 metros por segundo, una velocidad reconocida como “buena” en los textos
dedicados al estudio de los aerogeneradores.
Esta velocidad es muy buena para la instalación de pequeños aerogeneradores.
Figura 4.11 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio.
Figura 4.12 Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida abril – mayo 2008.
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
0>v
>1
1>v
>2
2>v
>3
3>v
>4
4>v
>5
5>v
>6
6>v
>7
7>v
>8
8>v
>9
9>v
>10
10
>v>1
1
11
>v>1
2
12
>v>1
3
13
>v>1
4
14
>v>1
5
Otr
as
Porcentaje de tiempo abril - junio Minas Viejas 2008
% tiempo
100%, 199%, 298%, 396%, 494%, 5
89%, 682%, 7
75%, 864%, 9
54%, 1041%, 11
28%, 1211%, 13
7%, 143%, 15
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Ve
loci
dad
de
l vie
nto
% del tiempo
Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida abril - mayo 2008
41
Para los meses de junio, julio y principios de septiembre, la distribución de velocidades
y la frecuencia de velocidades son como se muestra a continuación:
Figura 4.13 Distribución de Velocidades julio-agosto 2008 Minas Viejas.
Para los meses de junio y julio y parte de agosto tenemos una velocidad promedio
cada cinco minutos de 6.9 m/s, con ráfagas tan veloces como 19.8 m/s.
Figura 4.14 Frecuencia de Velocidades jun - ago 2008 Minas Viejas.
Haciendo un sencillo análisis probabilístico, tenemos que los porcentajes de tiempo
que el sitio se encuentra a una cierta velocidad son mayoritariamente con una
velocidad de entre 7 y 8 metros por segundo, una velocidad bastante aceptable,
19.8
6.9
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0V
el m
/s
Distribución de Velocidades Jun -Ago 2008 Minas Viejas
m/s Prom
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0
1.0
92
70
67
91
2.1
85
41
35
81
3.2
78
12
03
72
4.3
70
82
71
62
5.4
63
53
39
53
6.5
56
24
07
43
7.6
48
94
75
34
8.7
41
65
43
24
9.8
34
36
11
15
10
.92
70
67
91
12
.01
97
74
7
13
.11
24
81
49
14
.20
51
88
28
15
.29
78
95
07
16
.39
06
01
86
17
.48
33
08
65
18
.57
60
15
44
19
.66
87
22
23
Fre
qu
en
cy
Frecuencia de Velocidades Jun - Ago 2008 Minas Viejas
42
seguidos por velocidades de entre 5 y 7 metros por segundo. A continuación se
muestran todos los valores en la tabla 4.3:
Tabla 4.3 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio junio – agosto.
Vel % tiempo
0>v>1 2%
1>v>2 3%
2>v>3 6%
3>v>4 7%
4>v>5 12%
5>v>6 11%
6>v>7 11%
7>v>8 13%
8>v>9 9%
9>v>10 9%
10>v>11 6%
11>v>12 4%
12>v>13 3%
13>v>14 2%
14>v>15 1%
Otras 1%
Figura 4.15 Porcentaje del tiempo de las velocidades en sitio junio – agosto 2008.
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
% d
el t
iem
po
ne
to
Intervalos vel m/s
Porcentaje del tiempo Minas Viejas junio - agosto 2008
% del tiempo
43
Figura 4.16 Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida junio - agosto.
4.3 Caso Palo Blanco, Municipio de General Terán
Desde el verano del 2008, se instalaron dos aerogeneradores CEE AT2.0 en Palo
Blanco, lugar experimental del Campus monterrey, del Tecnológico de Monterrey para
biocombustibles. El propósito principal fue la utilización de una fuente alterna para la
producción de energía eléctrica para autoconsumo pues la red rural de CFE para a tan
sólo 5 km del rancho de Palo Blanco.
4.3.1 Ubicación Geográfica
La localidad de Palo Blanco está situada en el municipio de Gral. Terán, en el estado
de Nuevo León. Tiene 2 habitantes. Está a 310 metros de altitud y tiene las
coordenadas 25° 12’ 24.59” Norte, 99° 24’ 34.09” oeste.
Figura 4.17 Casa interior en el Rancho de Palo Blanco.
100%, 198%, 295%, 3
89%, 482%, 5
70%, 659%, 7
48%, 835%, 9
26%, 1017%, 11
11%, 127%, 13
4%, 142%, 15
1%, 16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Ve
loci
dad
de
l vie
nto
% del tiempo
Porcentaje del tiempo a una velocidad conocida junio - agosto 2008
44
Figura 4.18 Vista desde el aerogenerador casa interior.
4.3.2 Muestra en Campo del Funcionamiento
Lejos de utilizar un anemómetro para medir la distribución de velocidades en el rancho
de Palo Blanco, se optó por instalar dos aerogeneradores AT2.0, uno para abastecer
de energía eléctrica dentro de la casa y un segundo para abastecer de energía
eléctrica para la iluminación de un espectacular que da a la carretera. Se utilizaron
postes tipo CFE de 12 metros de altura para poder instalar los aerogeneradores
mediante abrazaderas tipo transformador.
La instalación que se realizó fue híbrida. Se instaló una celda fotovoltaica de 110 W,
12 VDC junto al aerogenerador, misma que según mediciones almacena cerca de 0.5
kWh al día mientras se encuentre bien orientada, hacia el sur y 28° de elevación.
Figura 4.19 Caseta junto al poste en la instalación del aerogenerador.
Después de la instalación, se observó que efectivamente hay poco de potencial en
esta instalación, y el registrador de energía efectivamente reiteraba este hecho.
45
En poco más de dos semanas se ven registrados casi 30 kWh combinados, es decir,
celda solar mas aerogenerador, en el que está instalado sobre la carretera y un poco
menos el de la casa, esto debido a un problema con la flecha del aerogenerador, que
ocasionó que se pegara un plato de imanes con el estator, provocando el frenado
inmediato del aerogenerador. Aunque ninguna de las piezas resulto con daño, se
cambió la flecha y se volvió a instalar el aerogenerador.
A continuación se muestran algunas fotos de las operaciones de instalación de los
aerogeneradores en el exterior y en el interior del cuarto de instalación.
Figura 4.20 Instalación del aerogenerador pegado a la carretera.
Figura 4.21 Se utilizó una excavadora para ganar altura y facilitar la instalación.
Figura 4.22 Instalación en casa interior con el uso de andamios.
46
Figura 4.23 Instalación de la electrónica en la caseta.
Figura 4.24 Funcionamiento del sistema electrónico.
Una de las partes importantes de este sistema es sin duda el electrónico. En Palo
Blanco se construyeron dos casetas de 150 x 150 x 250 cm para guardar las baterías,
la electrónica y el inversor del sol y del clima. Desafortunadamente personas ajenas al
proyecto se robaron la celda solar, la electrónica y las baterías, por lo que
inmediatamente se pensó en una solución aunque un poco mas laboriosa, esto es,
montar todo sobre el poste en un gabinete para evitar el hurto del sistema.
Figura 4.25 Solución al problema del robo del sistema.
Al instalar el sistema electrónico sobre el poste mediante un gabinete y arneses, este
se encuentra más seguro, aunque es más difícil de monitorear por el usuario, y en
caso de que exista una maniobra de mantenimiento y revisión, se tendrá que contar, o
47
bien con un andamio, o con una escalera lo suficientemente alta para alcanzar una
altura de operación con seguridad. Se recomienda contar con un cinturón porta
herramientas para tener a la mano las herramientas necesarias y que tome el menor
tiempo posible la maniobra.
48
5 Conclusiones y Recomendaciones
5.1 Conclusiones Generales
El área de las energías renovables está empezando a surgir como una nueva fuente
de oportunidades tanto de ahorro de energía, de uso eficiente y como una novedad
que promete mucha expectativa. En México, ya se encuentran negocios que se
dedican exclusivamente a vender celdas solares, aerogeneradores y todo lo
relacionado a este negocio: rectificadores, controladores de carga, baterías,
inversores, etc., aunque en su mayoría son productos de origen extranjero.
Es claro que durante la incubación de este proyecto, la participación de los alumnos de
PADS (Proyectos Aplicados para el Desarrollo Sostenible) del campus, fue importante
al ser ellos los que en un principio detectaban algunas irregularidades en el diseño, y
también su ayuda para fabricar las aspas de madera fue decisiva para tener un primer
prototipo funcional. Durante esta estancia en la cual se aprovechó el impulso previo
del prototipo de Lenz, los cambios realizados mejoraron significativamente su
desempeño y su confiablidad, para tenerlo instalado y funcionando en localidades
lejanas del campus y de poder ofrecer cursos de fabricación del aerogenerador del
Centro de Estudios de Energía a los demás campus y personas interesadas.
En el mundo están pasando muchos cambios al mismo tiempo, quizás el más tangible
es el de los energéticos debido al impacto directo sobre los combustibles que usamos
en la vida diaria.
Consideremos que una residencia en Monterrey, tarifa Domestica de Alto Consumo
(DAC), consume mensualmente 1500 kWh, el costo de ese kWh de acuerdo a la tarifa
DAC de CFE para el mes de Octubre es de 3.075 pesos. Esto quiere decir, que para
los 1500 kWh, corresponde un cargo fijo al mes más la suma del consumo por
energía, lo que es $ 4,612.5 por energía y un cargo fijo de $ 68.24 para un total de $
4,680.74 pesos, una buena inversión por tener electricidad.
Figura 5.1 Cuotas mensuales para la tarifa DAC CFE.
49
Figura 5.2 Precio del kWh en DAC a oct 2008.
Figura 5.3 Cargo fijo $/mes en DAC a oct 2008.
Si parte de ese gasto se separa para comprar una pequeña celda solar o un pequeño
aerogenerador si es posible, para después ser usada en iluminación, y se cuidara el
consumo con reglas de ahorro de energía, el dueño de esa casa seguramente sería
más feliz y no tendría que pagar esa suma de dinero significativa, situación en la que
están los habitantes de la zona urbana de Monterrey en los meses de verano, cuando
la demanda por el uso de acondicionadores de aire se eleva de manera notoria.
Si analizamos la tarifa DAC, en las figuras 5.2 y 5.3, se observa que el incremento del
costo del kWh y del cargo fijo crece casi de manera lineal, y se espera que sigan
aumentando de la misma manera No se ve en el corto plazo que el precio unitario de
la energía pueda bajar a precios del año pasado para los mismos meses. Si el costo
de la energía sigue aumentando así, entonces los proyectos de energía renovable
serán mucho más factibles y su recuperación en menor tiempo.
2.4232.494
2.5352.601
2.6892.754
2.8332.903
2.9893.065
3.075
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3
3.1
3.2
dic-07 feb-08 abr-08 jun-08 ago-08 oct-08
$/k
Wh
Precio del kWh en DAC a Oct 2008
$/kWh
61.5361.65 61.72
62.37
63.38
64.46
65.39
66.3667.12
68.1568.24
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
dic-07 feb-08 abr-08 jun-08 ago-08 oct-08
$/m
es
Cargo fijo $/mes en DAC a Oct 2008
$/mes
50
Por otro lado, la energía eléctrica en todos los sectores se encarece mes con mes a un
ritmo acelerado, debido a la volatilidad de los mercados petroleros y al
desconocimiento de nuevas fuentes de extracción. En la siguiente gráfica podemos
apreciar cómo han ido aumentando los costos industriales del MWh en USD/MWh
desde enero 2005 hasta marzo 2008 en México y su homologo E.U.A.:
Figura 5.4 Precios de la energía en USD/MWh
Es ahora cuando las instalaciones de energías renovables se están dando a conocer
debido a la relativa facilidad para poder comprar un aerogenerador, una celda solar, un
calentador solar así como todos los auxiliares necesarios para poder hacer una
instalación de primera. De seguir los precios de la energía al alta, las opciones no son
muchas: o se escogerá el ahorro de energía como forma de vida, o se optará por
instalar celdas solares y aerogeneradores para contribuir a la inversión para poder
utilizar la energía eléctrica. De cualquier forma, una combinación de las dos merece
ser la ganadora.
En el ámbito rural, sin duda se vuelve a esperar una reforma agraria que inyecte
fuerza y energía al campo mexicano, descuidado ya desde varios sexenios a la fecha,
lejos de ser competitivo, parece ser que sólo son fondos perdidos a las inversiones
hechas, pues los cambios no han hecho nada por frenar la pobre calidad de vida de
los habitantes suburbanos.
Sin embargo, existe el recurso humano ahí mismo, sólo falta la claridad de estas
personas para abrirse a una nueva forma de sustentación, y por qué no, de negocio
que sea ejemplo para otras comunidades.
51
En cuanto a las comparaciones entre aerogeneradores, existen tantas ventajas como
desventajas en cada uno, empezando por el diseñado en el campus Monterrey, la
calidad de los materiales es buena, aunque existen algunas partes que se deben
empezar a implementar a la brevedad, como lo es el diseño exterior o la carcasa, la
cual ya está siendo fabricada.
Otra cosa es la cantidad de pequeños detalles a lo que hay que estar atento al
momento de ensamblar las piezas que lo componen, ya que existe la posibilidad de
error en cada parte del proceso, nuevamente, porque está fabricado artesanalmente,
lo que influye directamente en la calidad y eficiencia global al finalizar el ensamble.
Aunque para fabricar las piezas se usó alta tecnología (una máquina de corte laser
para hacer los platos de aspas, el plato principal, los platos de imanes y las máquinas
para bobinas), es posible reproducir en una versión más sencilla en un taller de torno.
Sin embargo, hacer el aerogenerador a mano, no significa que sea deficiente.
Se debe hacer una mención en especial para los imanes de neodimio, ya que son una
inversión que se requiere hacer y que representa un poco menos de la tercera parte
del costo total del aerogenerador, esto quiere decir que existe un área de oportunidad
si se pudiera conseguir los imanes directamente de algún proveedor de China a un
costo más competitivo que en E.U.A., casi a una tercera parte del costo actual.
Para esto se ha estado en contacto con una oficina del Tecnológico de Monterrey en
China, pero hasta la fecha han fallado en contactar al CEE. Si esto es posible, se
podría ofrecer el aerogenerador CEE AT2.0 a un excelente precio, y la cantidad de
pesos por Watt (W/$) bajaría significativamente (de alrededor de $12 pesos por Watt a
$8 pesos por Watt). Esto deberá ser parte del trabajo de las siguientes generaciones
de investigadores del CEE para este proyecto.
Finalmente, los platos de imanes determinan la distancia axial de los imanes, no
suelen ser planos debido a la adición de calor durante el corte, sin embargo, en la
máquina de corte laser es posible obtener buenos resultados después del corte
controlando la velocidad y el haz del laser para un corte fino, sin hacer que pierda la
planicidad la placa. Si los platos de imanes no son planos, esto influye definitivamente
en el desequilibrio de voltaje entre fases a bajas y altas velocidades al no tener el
mismo flujo magnético en cada bobina.
Aunque la mayoría de los platos son planos, algunos tienen defectos de planicidad, lo
que ocasiona que no se pueda reducir la distancia al mínimo (d<1.5mm), lo cual
52
mejora notoriamente el voltaje a altas velocidades permitiendo la operación a bajos
regímenes de viento también.
Para el Air X la razón es un poco especial, ya que la misma función que le permite
funcionar con mucha seguridad, la de frenado electromagnético, es la misma función
que hace que en lugares con mucho viento se pase parte del tiempo frenado. Cuando
el viento sobrepasa los 12 m/s, como en Minas Viejas, este aerogenerador más bien
es para lugares donde se requiere un uso más básico de energía eléctrica.
Su construcción es bella y fácil de reconocer, aunque un poco de color no estaría de
más en su cuerpo de aluminio. Quizás el detalle de este aerogenerador son sus aspas,
que aunque son de fibra de carbón, no resisten una caída o un golpe y se pueden
astillar, y son difíciles de conseguir en México, por lo que si este se usa en una
aplicación rural y se llegan a dañar, las aspas tardarían semanas en llegar para que
pueda volver a funcionar, o comprar otro sería la solución. Su mejor ventaja es que
baja en corriente directa, lo cual disminuye el costo de alambrado al usar un calibre
menor y a su facilidad de instalación.
No cabe duda de que cualquier tipo de aerogenerador que se pueda conseguir tiene
un comportamiento distinto en varios sitios y de acuerdo a su instalación y a la altura
que se tenga con respecto a las edificaciones de los alrededores, o en su defecto de la
vegetación (árboles y arbustos) que puedan desviar las líneas de viento.
Después de analizar los datos de los anemómetros en Aulas IV del Tecnológico de
Monterrey, podemos concluir que aunque se instalen más unidades de aerogenerador,
solamente podrán funcionar como propaganda de energías renovables, porque no
existe el recurso eólico, y la inversión que se realice para instalarlos nunca podrá
pagarse en un tiempo razonable (t< a 5 años), por lo que debe ser solamente para
fines de información y patrocinio de las energías renovables.
Actualmente, la mayor parte de la energía que se está sincronizando con la planta
eléctrica de Iberdrola proviene de las celdas solares, cuyo factor de capacidad es
mucho mayor que el de los dos aerogeneradores juntos en aulas IV (0.15 de cada
celda contra 0.04 de ambos aerogeneradores). Sin embargo, ya que se fabrican e
instalan con fines educativos, es una excelente forma para que los alumnos aprecien
el trabajo realizado por ellos mismos y le den forma a una instalación de tipo híbrida, y
se apoyen en estas prácticas para formar una conciencia energética sustentable en
ellos y en los demás.
53
En la zona del rancho ecoturístico Real de Minas Viejas, existe buen recurso eólico
para explotar, por lo menos para una pequeña producción mediante la colocación de
celdas solares y pequeños aerogeneradores, y quizás después, para una red de
generación distribuida que suministre de energía eléctrica renovable a los ranchos
cercanos. La captura de los múltiples datos que arrojan los estudios hechos da una
buena idea del recurso eólico, y con eso podemos estimar el potencial de sitio y hacer
los análisis económicos correspondientes a cada mes y, con el tipo de aerogenerador
adecuado, se puede sacar el máximo de lugar.
A casi un año de estar monitoreando el cerro de la Santa Cruz, se han establecido
sitios donde posiblemente se puedan instalar los aerogeneradores, aunque por su
ubicación, se dificultaría la instalación de las torres en corto tiempo, ya que sólo
mediante camionetas podrían traer los materiales necesarios. La unidad CEE AT2.0
que está en funcionamiento en Minas Viejas se ha comportado de una manera
satisfactoria, al cargar el banco de baterías para su utilización. La próxima tarea en
Minas Viejas es la instalación de más aerogeneradores fabricados localmente para
iniciar una red de generación y abastecer las cabañas que existen, y que actualmente
proveen de refugio a los arqueólogos que visitan las minas y a visitantes en general.
En el municipio de General Terán la aplicación del aerogenerador CEE AT2.0 encontró
lo que buscaba: una zona rural alejada del suministro eléctrico con necesidades
energéticas básicas (lo que se necesitaba era iluminación con focos fluorescentes y
confort básico). Aunque se tuvo el gran inconveniente del robo del equipo, se está
trabajando para ofrecer una instalación más robusta y segura, para que no vuelva a
suceder.
La experiencia que dejó la instalación de ambos aerogeneradores en Palo Blanco es
que puede ser difícil e insegura, todo depende del tiempo que se tome para la
planeación de la instalación. En un principio la utilización de escaleras pegadas al
poste sugería que se debía cambiar de estrategia para la instalación, por lo que se
sugirió el uso de un andamio, mucho más seguro que subir en una escalera, y con
mucha más facilidad para maniobrar en las alturas.
Si bien el problema fundamental de esta tesis es la aplicación del aerogenerador
hecho por el Centro de Estudios de Energía en campo, es decir, en una comunidad
rural real, es necesario presentar las comparaciones de los dos aerogeneradores en
un sitio. Se escogió el lugar de Minas Viejas, debido a que se tiene constancia de las
distribuciones y frecuencias de velocidades, con las que se puede estimar
54
aproximadamente la potencia que podría suministrar cualquiera de los dos
aerogeneradores teniendo las curvas que garantizan los fabricantes.
A continuación se presentan los escenarios para Real de Minas Viejas, de acuerdo a
la velocidad del viento promedio desde el mes de febrero hasta agosto del 2008 para
el CEE AT2.0 y para el Air X. Estos datos son mediciones aproximadas de la energía
que se puede producir a esa velocidad promedio de viento y se incluye un escenario
económico para el aerogenerador fabricado localmente y para el comercial. Se
considera un periodo de cinco años con un interés compuesto para una instalación
simple o hibrida, solamente el aerogenerador o con la celda solar, para el caso del
combinado, así como un factor de capacidad sugerido de los datos de energía.
Tabla 5.1 Inversión total para un aerogenerador y una celda solar.
Tabla 5.2 Escenario económico del desempeño en Minas Viejas CEE AT2.0.
CEE AT2.0 6,000.00$
Celda solar (combinado) 7,000.00$
Andamio 1,000.00$
Cable 5,000.00$
Controlador de carga 3,000.00$
4 Baterías 5,000.00$
2 Inversores 2,000.00$
TOTAL AEROGENERADOR 22,000
TOTAL COMBINADO 29,000
Inversión
Gastos de Instalación
Gastos de operación
Gastos de máquinas
CEE AT2.0 Feb Mar Abr May Jun Jul Ago
Power Density (W/m^2) 94 143 165 180 343 243 94 W/m^2V prom (m/s) 5.4 6.2 6.5 6.7 8.3 7.4 5.4 m/sUn mes (h) 730 730 730 730 730 730 730 hP Eolica (Wideales) 303 459 528 579 1100 780 303 WP esperada (Wreales) 41 47 64 70 123 93 41 W
29930 34401 47039 51100 89790 67890 29930 Wh mes30 34 47 51 90 68 30 kWh mes
Energia esperada ANUAL 359 413 564 613 1077 815 359 kWh añoFactor de capacidad CEE AT2.0 7% 8% 11% 12% 21% 16% 7% %
CELDA SOLAR Feb Mar Abr May Jun Jul Ago
Energia esperada MENSUAL 21 21 21 21 21 21 21 kWh mesEnergia esperada ANUAL 251 251 251 251 251 251 251 kWh añoFactor de capacidad Celda 19% 19% 19% 19% 19% 19% 19% %
Energia total MENSUAL COMB 50.83 55.30 67.94 72.00 110.69 88.79 50.83 kWh mesEnergia total ANUAL COMB 609.96 663.62 815.27 864.00 1328.28 1065.48 609.96 kWh año
Energia esperada MENSUAL
MINAS VIEJAS, VILLALDAMA
55
Si se observa detenidamente la tabla 5.2, para cada mes de registro controlado se
calcula un mini escenario donde se calcula la energía esperada en base al promedio
que se tiene calculado de generación para el aerogenerador CEE AT2.0 a una
velocidad media de ese mismo mes. Se calcula también la energía generada por una
celda solar y su contribución mensual para el caso de un sistema híbrido o solamente
el aerogenerador.
Tabla 5.3 Comparativa del desempeño en Minas Viejas en inversión para el CEE AT2.0
Ya que la potencia del aerogenerador varía con el cubo de la velocidad del viento,
claramente observamos una mejora en la entrega de energía en el mes de junio, cuya
velocidad media fue mucho mayor que los demás meses analizados.
Tabla 5.4 Comparativa del desempeño en Minas Viejas Air X
Air X 7,600.00$
Celda solar (combinado) 7,000.00$
Andamio 1,000.00$
Cable 5,000.00$
Controlador de carga 3,000.00$
4 Baterias 5,000.00$
2 Inversores 2,000.00$
TOTAL AEROGENERADOR 23,600
TOTAL COMBINADO 30,600
Gastos de operación
Inversión
Gastos de máquinas
Gastos de Instalación
56
Tabla 5.5 Escenario económico del desempeño en Minas Viejas del Air X.
Tabla 5.6 Comparativa del desempeño en Minas Viejas en inversión para el Air X.
Tabla 5.7 Comparativa del desempeño en Minas Viejas del CEE AT2.0 en CUE´s.
Air X Feb Mar Abr May Jun Jul Ago
Power Density (W/m^2) 94 143 165 180 343 243 94 W/m^2
V prom (m/s) 5.4 6.2 6.5 6.7 8.3 7.4 5.4 m/s
Un mes (h) 730 730 730 730 730 730 730 h
P Eolica (Wideales) 303 459 528 579 1100 780 303 W
P esperada (Wreales) 60.00 90 100 107 187 153 60 W
43800 65700 73000 78110 136510 111690 43800 Wh mes
44 66 73 78 137 112 44 kWh mes
Energia esperada ANUAL 526 788 876 937 1638 1340 526 kWh año
Factor de capacidad Air X 10% 15% 17% 18% 31% 26% 10% %
CELDA SOLAR Feb Mar Abr May Jun Jul Ago
Energia esperada MENSUAL 21 21 21 21 21 21 21 kWh mes
Energia esperada ANUAL 251 251 251 251 251 251 251 kWh año
Factor de capacidad Celda 19% 19% 19% 19% 19% 19% 19% %
Energia total MENSUAL COMB 65 87 94 99 157 133 65 kWh mes
Energia total ANUAL COMB 776 1039 1127 1188 1889 1591 776 kWh año
Real de Minas Viejas, Air X
Energia esperada MENSUAL
Mes Vel m/s CUE ANUAL CUE COMB CUE CUE COMB
Feb 5.40 7.41 5.75 96.38 74.81
Mar 6.20 6.45 5.29 83.86 68.76
Abr 6.50 4.72 4.31 61.33 55.97
May 6.70 4.34 4.06 56.45 52.81
Jun 8.30 2.47 2.64 32.13 34.35
Jul 7.40 3.27 3.29 42.49 42.83
Ago 5.40 7.41 5.75 96.38 74.81
USD/kWh $/kWh
57
Tabla 5.8 Comparativa del desempeño en Minas Viejas del Air X en CUE´s.
Totalmente distinto es el panorama de la instalación hecha en la azotea de aulas IV.
Las velocidades promedio reportadas por el anemómetro instalado son bajas, como ya
se había pensado debido a las construcciones de alrededor. Esto no quiere decir que
no puede ser mejor, pero se tendría que elevar la altura de la medición, lo que requiere
una torre más alta para instalar los aerogeneradores.
Tabla 5.9 Comparativa del desempeño en Aulas IV para el CEE AT2.0.
De vuelta al escenario de Minas Viejas, se presenta la tabla 5.5 con los Costos
Unitarios por Energía para el aerogenerador y para el sistema híbrido, consiguiendo
una cantidad mínima de 3 USD/kWh y un costo combinado de 3.21 USD/kWh cuando
se instala con una celda solar. Se podría pensar que el costo por kWh es demasiado
caro, pues si se compara con el costo de un kWh de CFE en nivel residencial, de 0.52
$/kWh el primer escalón ó con la tarifa DAC de 3.075 $/kWh, pues el costo del
aerogenerador de 35.98 $/kWh parece ser excesivo, más de diez veces el de la tarifa
DAC. Sin embargo, si quisiéramos energía proveniente de la CFE para ser usada en
Minas Viejas, se necesitaría una inversión millonaria solamente para hacer que el
tendido eléctrico llegue a sus instalaciones, mas la energía que se consumiría, que
para fines prácticos, sería muy poca.
Según el catálogo de precios por obra solicitada de la CFE, el kilómetro de
construcción de redes aéreas de distribución tiene un costo total de 108,388.69 $/Km.
Como el rancho de Minas Viejas esta a 20 km del la red de distribución más cercana el
Mes Vel m/s CUE ANUAL CUE COMB CUE CUE COMB
Feb 5.40 5.43 4.77 70.65 62.02
Mar 6.20 3.62 3.56 47.10 46.33
Abr 6.50 3.26 3.29 42.39 42.73
May 6.70 3.05 3.12 39.62 40.53
Jun 8.30 1.74 1.96 22.67 25.49
Jul 7.40 2.13 2.33 27.71 30.26
Ago 5.40 5.43 4.77 70.65 62.02
$/kWhUSD/kWh
Jun Jul Ago Sept
3.7 2.9 2.6 2.8
Power Density (W/m^2) 30 14 11 13 W/m^2
V prom (m/s) 3.7 2.9 2.6 2.8 m/s
Un mes (h) 730 730 730 730 h
P Eolica (Wideales) 97 45 36 40 W
P esperada (Wreales) 8 7 6 6 W
6023 4745 4380 4380 Wh mes
6 5 4 4 kWh mes
Energia esperada ANUAL (kWh) 72 57 53 53 kWh año
Factor de capacidad 2% 1% 1% 1% %
Energia esperada MENSUAL (kWh)
AZOTEA AULAS IV
58
costo sería de $ 2, 167,773.8 pesos por llevar el tendido hasta la puerta de Minas
Viejas utilizando un calibre 1/0 y dos hilos (fase y neutro), falta agregar el
transformador con una capacidad de 5 KVA de 13.2 kV a 120/240 VAC para
suministrar la carga que actualmente tienen con un costo de $ 12,629.67 pesos.
Figura 5.5 Catalogo de costos de la CFE por obra solicitada.
Si hacemos la suma de ambos costos, el total de dinero necesario para que el rancho
de Minas Viejas tenga electricidad es de $ 2, 180,413.47 pesos. Si tomamos en cuenta
el requerimiento energético del rancho, es obvio que aunque el kWh del
aerogenerador CEE AT2.0 esté por arriba de los 3 USD/kWh, nunca podría llegar a
costar tanto como la instalación eléctrica de la CFE. Se considera que es una buena
opción, no tan cara debido a los cálculos previos.
Por otro lado, el uso del aerogenerador Air X es un poco más atractivo al ser menor el
costo por kWh entregado, esto debido a que la energía que puede entregar con
respecto al CEE AT2.0 es mayor. Al tener regímenes continuos a altas velocidades se
comporta de manera mejor el alternador comercial. Se puede concluir por inversión
simple, que se está pagando 192 USD extras por tener trabajando al aerogenerador
Air X, que a las velocidades de viento promedio de minas viejas, estaría entregando
más energía que un CEE AT2.0 excepto a bajas velocidades (V<5 m/s).
El costo en el mejor escenario del Air X es de alrededor de 1.74 USD/kWh, lo que
significan 22.63 $/kWh, sin duda un poco menor que el costo de producción del CEE
AT2.0, pero no muy alejado para ser un aerogenerador que se produce por millares
para todo el mundo.
5.2 Aportaciones e ideas en general
Una gran parte de las pérdidas del aerogenerador se deben a la parte aerodinámica,
esto se debe a que las aspas que se tallan en la madera carecen de un perfil
específico que se acople al alternador, y más importante, no tiene una eficiencia alta.
Sin embargo funcionan de manera satisfactoria y son fáciles de hacer con el debido
entrenamiento.
59
Se han hecho algunas pruebas con perfiles aerodinámicos de diseños anteriores, que
son difíciles de reproducir sin una máquina de control numérico o en su defecto un
molde, evitando que en caso de que se quieran realizar aspas en campo, no sea
posible, o a limitarse a ser sólo proveedor de aspas de fibra de vidrio. Sin embargo, si
es notorio el uso de unas aspas con perfil a unas aspas artesanales en cuestión de
potencia, siendo que para estas últimas se espera un desempeño menor. Debido a
esto, se está trabajando en un molde sencillo de fabricar para que la fabricación de
aspas sea de manera continua y fácil, aun para personal sin preparación.
Primeramente se fabricarán aspas con la misma forma de las que se tallan en la
madera y después se optimizará el rotor con el alternador.
Otra parte fundamental es conseguir los imanes de neodimio a precio de mayoreo.
Lamentablemente en México debemos comprarlos en E.U.A. en pequeñas cantidades,
o hacer una inversión fuerte y mandar traer de China una cantidad importante de
imanes, pero primero hay que asegurar el mercado para esos imanes y que la
inversión regrese lo más pronto posible. Sería una lástima que se tengan los imanes
pero no los clientes para los aerogeneradores.
La idea es no abandonar el proyecto y se continúe la obra que ha apadrinado la
Vicerrectoría de Desarrollo Social y se continúe con la instalación en lugares rurales
en el estado, y no que tenga que empezar. Existen los recursos, y las necesidades
crecen cada vez más, y siendo que ya el proyecto está siendo reconocido, aprovechar
esa ventaja que se tiene.
5.3 Recomendaciones a corto plazo
El aerogenerador CEE AT2.0 necesita una renovación en el sentido estético. Ya se
empezó a trabajar en este rubro y parece que el producto, resultado de horas de
simulación en CAD, será satisfactorio, lo que permitirá que además de ofrecer un
producto que funciona bien para comunidades rurales, sea agradable a la vista, de
fácil ensamble y que además protegerá el alternador y las aspas para que pueda durar
más tiempo sin darle mantenimiento preventivo constante.
Ahora, el seguimiento del proyecto en el Centro de Estudios de Energía será
responsabilidad de la persona que escoja estudiar su maestría y escoja este proyecto.
Es importante mantener el vínculo entre el CEE y la Vicerrectoría, y profundizar en los
proyectos que van a planear en un futuro muy cercano.
60
BIBLIOGRAFÍA
[1], N. (2207). Renewables Energies. Colorado, CO: National Renewable Energy
Laboratory.
[2], B. M. (2004). La Pobreza Rural en México. México, DF: Banco Mundial.
[3], E. (2004). Estimaciones de la Pobreza. México, DF.: Encuesta Nacional de Ingesos
y Gastos de los Hogares (ENIGH).
[4], B. M. (2004). La Pobreza en America Latina. México, DF.: Banco Mundial.
[5], S. d. (2008). Programa de Obras e Inversiones del Sector Eléctrico. México, DF:
CFE.
[6,10], A. M. (2005). Evaluación Experimental del Desempeño de una Turbina Bergey.
Monterrey, NL: ITESM Mty.
[7], P. S. (2008). Estructura del Sector Eléctrico. México, DF: CFE.
[8], P. S. (2008). Tecnologías convencionales de generación. México, DF: CFE.
[9], S. d. (2008). Generación Bruta de Energía en 2006. México, DF: CFE.
[11] Sen, P. (1997). Principles of Electric Machines and Power Electronics. Canadá:
Wiley.
[12] Lenz, E. (1999). http://www.windstuffnow.com. de WindStuffNow.
A1ANEXO I MANUAL DE FABRICACIÓN DEL AEROGENERADOR
MANUAL DE FABRICACIÓN
AEROGENERADOR AT2.0
CENTRO DE ESTUDIOS DE ENERGÍA ITESM CAMPUS MONTERREY
A1.1) INTRODUCCIÓN.
La idea de transformar el viento en movimiento mecánico, que genere energía eléctrica, ha venido
creciendo desde ya hace varias décadas, siendo los rusos los primeros en implementar un
artefacto que mediante aspas, movió el eje de un generador eléctrico e iluminó las primeras
comunidades aisladas de la zona. Esta tecnología fue absorbida por la comunidad europea, en la
cual el crecimiento de los aerogeneradores se dio de manera exitosa, y son ellos los que tienen el
dominio tecnológico en cuanto a generación eoloeléctrica. En México, esta tecnología no se ha
dado a conocer, en parte debido a su costo, y también a la falta de conocimiento que todavía
existe, los paradigmas y la utilización de tecnología extranjera que en este país todavía son
difíciles de romper.
Se ha hecho el esfuerzo por comunicar y transferir el conocimiento de la ingeniería detrás de este
principio de generación limpia. Se espera que en los próximos años México se envuelva en un
pensamiento ambiental y de superación. Existen numerosos congresos y paneles de información
donde se comunica la necesidad de implementar la energía eólica dentro de la rama de las
energías renovables junto con la energía solar, teniendo un sistema hibrido que se ajuste con las
necesidades del usuario.
Este manual está diseñado para que se pueda construir un aerogenerador con las piezas que
están incluidas en el kit. Primeramente está la seguridad y de todas las personas que trabajan
alrededor, es por eso que se incluye una lista de material de seguridad, y es altamente
recomendable seguir las instrucciones para evitar accidentes, especialmente con los imanes de
neodimio que se incluyen en el kit, y no adivinar ni obviar la forma en que se ensamblan las piezas.
También se recomienda tener cuidado con las sustancias tóxicas (como la resina de poliéster y el
pegamento epóxico).
El manual está dividido en secciones donde se mencionan las piezas a utilizar y como se
ensamblan. Se presentan numerosas imágenes que facilitan el seguimiento y al final del texto se
presenta el anexo A1 con los dibujos de fabricación de las piezas.
A1.2) MÁQUINAS HERRAMIENTA RECOMENDADAS.
Es posible reproducir en un taller de pequeña escala las piezas y se recomienda que al inicio se
tengan a la mano las siguientes maquinas herramienta:
• Máquinas especiales
o Torno
o Fresadora
o Taladro de banco
• Máquinas esenciales
o Máquina para soldar
o Esmeril
o Pulidora
o Lijadora
o Sierra caladora
A1.3) PIEZAS DEL KIT.
Se muestra el listado de las piezas que incluye el kit. De acuerdo al número de la pieza, se da su
cantidad, nombre y el conjunto al que pertenecen. El listado de las piezas del kit es el siguiente:
Tabla 01 Piezas incluidas en el kit
Número
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Cantidad
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
3
1
2
3
1
1
1
24
2
3
30
30
50
30
30
1
1
Nombre
Plato Principal
Asiento de Rodamientos
Soporte Lateral
Arandela Tope
Rodamientos
Poste Principal
Soporte Triangular
Soporte Veleta Desvío
Tubo Veleta Desvío
Tubo Largo Veleta
Sujetador Veleta
Plantilla Veleta de Madera
Placas De Madera De 15" x 15"
Eje maquinado
Platos de Imanes
Collarines
Separador de platos de imanes
Opresor
Cuña
Imanes de Neodimio
Platos del Rotor
Bloques de madera para aspa
Tornillos de grado de % x 2.5"
Tuercas de Seguridad
Arandelas de Presión
Arandelas
Pijas para madera
Separador de imanes
Pegamento epóxico
Conjunto
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Desvío
Desvío
Desvío
Desvió
Desvío
Veleta
Veleta
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Rotor
Rotor
Rotor
Auxiliares
Auxiliares
Auxiliares
Auxiliares
Auxiliares
Auxiliar
Auxiliar
Material
A-36
A-36
A-36
A-36
Acero
A-36
A-36
A-36
Galvanizado
Galvanizado
Ángulo (Riel)
Papel
Triplay de 1/2 in.
Acero 1045
A-36
Acero
Aluminio
Acero
Acero
Neodimio
A-36
Pino horneado
Acero
Acero
Acero
Acero
Acero
Acrílico
Pegamento
Anexo
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
-
30
31
32
33
34
35
36
1
1
1
5
6
1
1
Rectificador
Medidor Watson para DC
Controlador de carga
Clemas para conexiones
Resistencias de descarga
Tornillos y tuercas para rectificador
Base de acrílico
Auxiliar
Medición
Auxiliar
Auxiliar
Auxiliar
Auxiliar
Auxiliar
Acero
Carcasa plástica
Metálico
Plástico
Cerámicas
Metal
Acrílico
C
C
C
-
C
C
-
centro deestudios de energía
Dibujo de ensamble de las piezas
del kit del aerogenerador AT2.0
Dibujo de ensamble de las piezas del Kit delaerogenerador AT2.0
Veleta
Cantidad
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
2
24
2
3
Nombre
Plato Principal
Asiento de Rodamientos
Soporte Lateral
Separador Aluminio
Arandela Tope
Rodamientos
Poste Principal
Soporte Triangular
Soporte Veleta Desvío
Tubo Veleta Desvio
Tubo Largo Veleta
Sujetador Veleta
Eje maquinado
Platos de Imanes
Imanes de Neodimio
Platos del Rotor
Bloques de madera para aspa
Conjunto
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte Principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Desvío
Desvío
Desvio
Desvió
Desvío
Transmisión
Transmisión
Rotor
Rotor
Rotor
Material
A-36
A-36
A-36
Aluminio
A-36
Acero
A-36
A-36
A-36
Galvanizado
Galvanizado
Ángulo (Riel)
Acero 1045
A-36
Neodimio
A-36
Pino horneado
A1.4) DESCRIPCIÓN DE LAS PIEZAS DEL AEROGENERADOR.
Se ofrece una breve explicación de las piezas que conforman el ensamble del AT2.0 desarrollado
por el Centro de Estudios de Energía del Tecnológico de Monterrey:
Figura A1 Placa del plato principal.
El plato principal es el encargado de sostener el alternador. También ofrece el soporte para el
asiento de rodamientos, que es soldado en el orificio de 2.5 pulgadas que se muestra en la figura
1. Cuenta con orificios donde se colocan tornillos de 1/4" de diámetro por 2.5" de largo grado
herramienta, con los cuales se soporta y se ajusta la separación del alternador con los platos de
imanes.
Figura A2 Asiento de rodamientos.
Esta pieza mantiene a ambos rodamientos en su lugar. Esta pieza necesita ser maquinada en un
torno, y después de ser soldada al plato principal para garantizar que el maquinado para los
rodamientos sea equidistante con los centros. Es muy importante que al momento de soldarlo al
plato principal, no se dañen los espacios donde entran los rodamientos, pues rebabas o escoria
harán imposible que entren apropiadamente los rodamientos y se dañarán.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
1 1 Plato Principal Soporte principal A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
2 1 Asiento De Rodamientos Soporte principal A-36 A1
Figura A3 Soporte lateral. El agujero es de 1
El soporte lateral es el encargado de darle lugar al poste principal y dar rigidez al conjunto
mecánico del aerogenerador. El poste principal sale justamente lo mismo por arriba que por debajo
del soporte lateral.
Figura A4 La arandela provee de tope al tubo
Funciona como tope para el tubo de 1 1/4" que viene de la base donde va montado el
aerogenerador.
Figura A5 Rodamiento de sellos de acero.
Los rodamientos son los encargados de hacer que el eje ruede con muy poca fricción. Su
tecnología hace que sean muy confiables. Sus diámetro exterior es de 2", interior de 1" y grosor de
0.5 ". La marca utilizada des Timken.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
3 1 Soporte Lateral Soporte principal A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
4 1 Arandela Tope Soporte principal A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
5 2 Rodamientos Soporte principal Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
6 1 Poste Principal Soporte principal A-36 A1
Figura 6A Poste principal de 1 3/4".
El poste principal es el encargado de soportar al soporte triangular, que da el ángulo apropiado a
la veleta. Su distancia está calculada para obtener un ensamble efectivo a las demás piezas.
Figura 7A Soporte triangular de placa de 1/4".
Este triangulo nos da un ángulo que ocupa la función al momento de que entra en funcionamiento
la operación de desvío de la veleta. Es muy importante que este bien posicionado con respecto al
poste principal a 45°.
Figura 8A Soporte para la veleta.
La función de este tubo de 1 1/4" de pulgada es soportar al tubo veleta desvío. Este mismo permitirá
que exista movimiento de la veleta y se pueda orientar el aerogenerador.
Figura 9A Tubo para veleta de desvío.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
7 1 Soporte triangular Desvío A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
8 1 Soporte veleta desvío Desvío A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
9 1 Tubo Veleta Desvío Desvío Galvanizado A1
Este tubo calza perfectamente en la pieza de Soporte Veleta Desvío. Es la encargada de darle un
eje de movimiento al conjunto del desvío para que la veleta se pueda orientar con la dirección del
viento y también que entre el mecanismo de seguridad activo de desvío en caso de vientos muy
fuertes.
Figura 10A Estructura de la veleta.
La cola se fabrica con un tubo galvanizado de 1 1/4 de pulgada. La longitud de la cola es de 42" a la
que van soldadas dos partes: el tubo veleta desvío y el sujetador de la veleta en el otro extremo.
Figura 11A Colocación de la veleta en la madera.
Se necesita riel comercial (conocido como escuadra) para unir la veleta con el tubo largo veleta.
Figura 12a Plantilla para la veleta.
Se proporciona una plantilla para cortar de una hoja de triplay de 19 mm (1/4") y proporcionar una
geometría que oriente el aerogenerador y permita el funcionamiento del desvío.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
10 1 Tubo largo Veleta Desvío Galvanizado A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
11 1 Sujetador Veleta Desvío A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
12 1 Plantilla Veleta de Madera Veleta Papel A1
Figura 13A Placas de madera de triplay.
Figura 14A Barra de acero 1045 maquinada.
Cuenta con cuñero estándar de 1/4 "y con un separador de 3/16" que separa la parte que entra en
los rodamientos y la parte donde se instalan los platos de imanes y las aspas.
Figura 15A Platos de imanes.
Sobre ellos están pegados los imanes de neodimio, que proveen por su ubicación un flujo axial que
atraviesa el devanado del alternador. Se utiliza pegamento epóxico.
Figura 16A Collarín de acero de 1".
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
16 3 Collarín de acero Transmisión Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
13 3 Placas De Madera 15" x 15" Transmisión Triplay 1/2 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
14 1 Eje (barra circular) Transmisión 1045 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
15 2 Platos de Imanes Transmisión A-36 A1
Los collarines nos permiten asegurar las aspas al eje y evitan que estas puedan salirse del eje.
Figura 17A Separador de Aluminio.
Mantienen los platos de imanes separados a una distancia segura que permita que puedan ser
removidos del eje. Es posible agregar arandelas a los tornillos y separar un poco los platos de
imanes para ajustar el entrehierro entre el alternador y ambos platos de imanes. Para sujetarlo es
necesaria una cuña estándar de 1/4" de 1" de largo.
Figura 18A Opresor de acero.
El opresor tiene la función de mantener la cuña apretada dentro del separador de aluminio.
Figura 19A Cuña estándar de 1/4".
Una cuña cuadrada que no derrapen los platos de las aspas.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
17 1 Separador de platos de imanes Transmisión Aluminio A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
18 1 Opresor Transmisión Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
19 1 Cuña de 1/4" Transmisión Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
20 24 Imanes de Neodimio Rotor Neodimio A1
Figura 20A Imanes de Neodimio.
Tienen un flujo magnético intenso y existen en varias categorías de poder, los usados por el AT2.0
son N35 de 1/4" de grosor..
Figura 21A Platos del rotor.
Los platos del rotor son los responsables de sujetar fuertemente las aspas al concentrar el peso del
conjunto hacia el centro. Tienen un cuñero y además se mantienen en su posición mediante los
collarines.
Figura 22A Bloques de madera.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
21 2 Platos del rotor Rotor A-36 A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
22 3 Bloques de madera para aspas Rotor Pino A1
Los bloques de madera recomendados para tallar las aspas tiene que ser de pino horneado, con
muy poca resina y que sean lo más livianos posibles, sin tener nudos superficiales. Tienen una
medida de 39" de largo, 5.5" de ancho y un espesor de 1.5".
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
23 25 Tornillos Grado 5 de 1/4 x 2.5" Auxiliares Acero A1
Figura 23A Tornillo grado herramienta.
Figura 24A Tuerca de seguridad.
Figura 25A Arandela de presión.
Figura 26A Arandela plana.
Figura 27A Pija para madera.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
24 25 Tuercas de Seguridad de 1/4" Auxiliares Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
25 50 Arandelas de presión 1/4" Auxiliares Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
26 50 Arandelas planas 1/4" Auxiliares Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
27 25 Pijas para madera Auxiliares Acero A1
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
28 1 Separador de Imanes Auxiliares Acrílico A1
Figura 28A Separador de acrílico.
Figura 29A Pegamento epóxico.
Figura 30A Rectificador de seis pulsos.
Figura 31A Medidor de potencia y energía en CD.
Figura 32A Controlador de carga Xantrex C40.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
29 1 Pegamento Epóxico Auxiliar Pegamento
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
30 1 Rectificador Auxiliar Acero
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
31 1 Medidor Watson Medición Plástico A2
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
32 1 Controlador de carga Auxiliar Metálico A2
El controlador de carga es necesario para evitar que el banco de baterías pueda sobrecargarse en
caso de que exista mucho viento. Se le instalan unas resistencias de descarga que ayudan a
disipar el exceso en forma de calor.
Figura 33A Clemas para conexiones.
Figura 34A Resistencias de descarga.
Figura 35A Tornillería.
Figura 36A Tabla para instalar los equipos.
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
33 1 Clemas para conexiones Auxiliar Plástico
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
34 1 Resistencia de descarga Auxiliar Cerámica
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
35 1 Tornillería Auxiliar Metal
Número Cantidad Nombre Conjunto Material Anexo
36 1 Base Auxiliar Acrílico
A1.4.1) LOCALIZACIÓN DE LAS PIEZAS EN CADA CONJUNTO.
• CONJUNTO DEL SOPORTE PRINCIPAL
Tabla A02 Materiales para el conjunto del soporte principal.
Número
1
2
3
4
5
6
7
8
Cantidad
1
1
1
1
2
1
1
1
Nombre
Plato Principal
Asiento de Rodamientos
Soporte Lateral
Arandela Tope
Rodamientos
Poste Principal
Soporte Triangular
Soporte Veleta Desvío
Conjunto
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Soporte principal
Desvío
Desvío
Material
A-36
A-36
A-36
A-36
Acero
A-36
A-36
A-36
Anexo
B
B
B
B
B
B
B
B
Se localizan el plato principal y el asiento de rodamientos mostrados en la figura 37 y la figura 38
respectivamente. Son las piezas 1 y 2 del listado de piezas. En caso de que estén oxidados, es
altamente recomendable que se pulan con una lija y se quite el oxido. Se recomienda que también
que se recubra con una película de sellador trasparente y el trabajo de pintura posterior sea de
mejor calidad, esto después del trabajo de soldadura.
Figura 37A Plato principal y el asiento de rodamientos.
Figura 38A Plato principal.
Se inserta el asiento de rodamientos en el agujero central del plato principal como se muestra en la
figura 39. Se tiene que revisar que la cara del asiento de rodamientos este al ras que la superficie
del plato principal. Es necesario soldar toda la circunferencia y después de que enfríe el ensamble,
hay que maquinar el interior del asiento de rodamientos en el torno. Hay que tener cuidado de no
dañar la superficie interna del asiento de rodamientos ya que podría causar problemas al insertar
los rodamientos si caen pedazos de soldadura o quedan rebabas. En la figura 40 se presenta
como debe quedar la unión.
Figura 39A Se muestra como se suelda por detrás en cuatro puntos.
Como se muestra en la figura 40, por la parte del frente del plato solo punteamos la barra hueca
con el plato principal, sin soldar por dentro, no queremos soldadura abundante ahí, pues tiene que
ser lo más plano que se pueda para que entren los platos de imanes.
Una vez unido el asiento de rodamientos al plato principal se procede a soldar el soporte lateral. Se
recomienda soldar el soporte lateral entre un par de orificios del plato principal (entre un par de
agujeros donde se colocan los tornillos para ajustar el generador), para facilitar su ensamble, y que
puedan entrar los 4 tornillos con facilidad, como se muestra en la figura 40.
Figura 40A Unión del soporte lateral con el asiento de rodamientos.
Se deberá soldar únicamente por los extremos laterales entre el asiento del rodamiento y el
soporte lateral. Al soldar cuidado de no dañar el asiento y trata de no soldar hasta el borde del
mismo, dejando un pequeño espacio para evitar problemas al momento de ensamblar, justo como
en la figura 41.
Figura 41A Aumento de la soldadura del soporte lateral.
Después busca el poste principal y se introduce en el agujero que se encuentra en el soporte
lateral. Introduce el poste principal de tal manera que quede la mitad hacia arriba y la mitad hacia
abajo. Una vez centrado, se suelda por ambos lados del soporte. Es este tubo el encargado de
resistir y proveer soporte para el movimiento al aerogenerador como se muestra en la figura 42.
Figura 42A Vista de los elementos ensamblados. El poste principal es el superior.
A continuación se deberá soldar el soporte triangular (pieza 7) en la parte inferior del poste
principal. Se suelda el lado más largo del triangulo sobre el poste, de tal manera que se una la con
el poste principal, como se muestra en la figura 43. Es importante que se una el soporte triangular
a 45° con respecto al eje del giro del eje, como se muestra en la figura 43.
Figura 43A El tubo debe soldarse a 45° del Poste principal.
Finalmente se soldará la arandela al cualquier extremo del poste principal. La arandela debe estar
centrada y después se suelda el perímetro de la unión. Debe quedar de manera similar al
ensamble en la figura 44A:
Figura 44A Soldadura a la arandela en el poste principal.
Una vez que todo está soldado se deja enfriar pues estará caliente debido al tiempo que se
sometió al arco. Se limpian las soldaduras con cuidado y remueve las salpicaduras que hayan
ocurrido. Una vez que se ha enfriado el ensamble se aplica en todo, excepto en los rodamientos,
una película de sellador y después de pintura. Se deberán de insertar los rodamientos por la parte
delantera y posterior del asiento de rodamientos. Teniendo especial cuidado en dejarlos
correctamente fijos para evitar problemas de vibración. Se utiliza una gota de pegamento especial
para rodamientos. Después de haber hecho todo lo anterior, el ensamble deberá verse como en la
figura 44B:
Figura 44AB Ensamble como debe verse.
A1.5) CONJUNTO DE LA TRANSMISIÓN.
Piezas y material a utilizar:
Número
14
15
16
17
18
19
20
29
Cantidad
1
2
3
1
1
1
24
1
Nombre
Eje
Platos de Imanes
Collarines
Separador de platos de imanes
Opresor
Cuña
Imanes de Neodimio
Pegamento epóxico
Conjunto
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Transmisión
Auxiliar
Material
Acero 1045
A-36
Acero
Aluminio
Acero
Acero
Neodimio
Pegamento
Anexo
B
B
B
B
B
B
B
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Tabla A03 Conjunto de la transmisión
Se localiza el eje (pieza 14), los platos de imanes (piezas 15), los collarines (piezas 16), y el
separador de platos de imanes (pieza 17), como se en la figura 45.
Figura 45A Partes necesarias para avanzar.
Desliza el eje por los dos rodamientos del asiento de rodamientos pegándoles con un mazo de
goma (rocía un poco de grasa o aceite sobre el eje para que no exista mucha resistencia al entrar
por el diámetro interior del rodamiento). Por otro lado, si se tiene un refrigerador cerca, se
recomienda meter el eje al congelador y dejarlo alrededor de 30 minutos. Esto hará que el eje se
encoja un poco y entre con facilidad debido al ajuste del eje. Por último se aprieta el collarín en la
parte trasera.
Figura 46A Posición del collarín después de colocar la flecha. Debe salir 1/8" del collarín.
Se coloca ahora un plato de imanes dejándolo sobre el espaciador hecho en la flecha como se
muestra en la figura 47.
Figura 47 A Posición del plato de imanes. Favor de ajustar a la flecha antes de pegar imanes.
NOTA IMPORTANTE
Debe entrar fácilmente, si no, el hoyo está mal hecho o existen rebabas en una o ambas piezas, o
bien, si se pintó antes, la pintura puede entorpecer la entrada correcta del eje.
A1.6) PEGADO DE IMANES DE NEODIMIO EN PLATOS DE IMANES.
Figura 48A Imanes importados de Neodimio.
NOTA IMPORTANTE
Para no tener problemas al colocar los imanes, cuando se haya pegado un imán sobre el plato de
imanes, se acerca otro imán (solo un imán, no la torre de imanes), y si se repelen, quiere decir que
se acercan polos iguales y se debe pegar el imán como se está sosteniendo en la mano, ya qué el
otro polo está en la cara opuesta del polo que se repele. Por lo tanto, el lado que se repele es el
lado por el que deben estar pegados los imanes al plato de imanes.
Piezas y material a utilizar:
• 2 Platos de imanes planos y limpios.
• 24 imanes de neodimio.
• Separador de imanes (acrílico)
• Pegamento epóxico.
• 2 tornillos de 1/4"x 1"
• 2 Tuercas de 1/4".
• Gafas de seguridad.
• Guantes de látex.
Se requieren, por cada plato, 12 imanes (como los que se muestran en la figura 49), por lo que
estarán separados 30° entre sí. Se colocan en los platos de imanes alternando su polaridad, por lo
que un norte estará seguido por un sur y un sur por un norte.
Para hacer la separación de 30° se incluye un separador de imanes hecho en acrílico, debido a
que este material es frágil, deberán tener cuidado porque lo vamos a utilizar para ambos platos.
Para el primer imán, no importa de qué lado se pegue, lo importante es que quede bien alineado,
en la cara del imán o sobre el plato, se coloca una marca para indicar que es el primer imán y que
es arbitrariamente un norte o un sur. Por ejemplo, si la cara que queda hacia arriba es un norte, la
cara del siguiente imán tiene que ser por necesidad un sur hacia arriba.
Figura 49A Plantilla de acrílico para pegar imanes.
El separador de acrílico tiene el mismo diámetro y los mismos agujeros que los platos de imanes.
Se escogen dos agujeros por donde se colocan dos tornillos de 1/4" en cualquier posición del plato
de imanes para fijar la plantilla y se colocan dos arandelas planas en cada tornillo para separar el
acrílico del plato de imanes, para que no se quede pegado después con el pegamento epóxico, y
poder ser reutilizado. Se aprietan con una tuerca de 1/4".
Figura 50A Forma de ajustar el acrílico a los platos de imanes.
Figura 51A Disco de imanes sucio.
Se realiza la operación del pegado con mucho cuidado, la recomendación es usar gafas de
seguridad, pues el pegamento puede saltar a la cara, en caso de dejar caer accidentalmente el
imán. Utilizar guantes de látex para evitar que el pegamento epóxico toque la piel, ya que puede
causar resequedad y sobre todo la sensación de incomodidad al trabajar.
NOTA IMPORTANTE
Evita a toda costa trabajar a la altura de los imanes.
Figura 52A Usar siempre protección todo momento.
Figura 53A Es aconsejable utilizar guantes de látex para usar el pegamento epoxico.
Figura 54A Ubicación de la plantilla.
Figura 55A Colocación de la plantilla.
NO deben existir residuos ni oxido en los espacios destinados a los imanes, así que se deben
limpiar antes de pegar cualquier imán, con estopa y aguarrás.
Figura 56AImán sucio y con grasa
Figura 57A Imán limpio utilizando un poco de alcohol.
Al momento de acercar el imán este va a querer pegarse al plato, cuidado con el manejo de los
imanes o de dejar caer el imán, puede romperse y estropearse. No se puede reutilizar un imán
roto.
Se recomienda ampliamente rayar la superficie donde se va a colocar el imán, esto es para que el
pegamento pegue con mayor resistencia, debido a que se cuela también en las irregularidades de
la superficie. Utilizar un formón para hacer estas rayas.
Figura 58A Rayar la superficie donde se va a pegar el imán.
Figura 59A Rayar por anticipado todos los lugares vacíos.
Una parte importante del funcionamiento de la turbina es pegar de manera correcta los imanes.
Primeramente y como regla de oro, cuando se comience a trabajar con cualquier tipo de imanes,
es alejar de la mesa de trabajo cualquier herramienta, llaves, navajas, relojes, etc. El campo
magnético de los imanes de Neodimio es muy intenso y puede ocasionar que las herramientas se
peguen repentinamente a los imanes provocando accidentes.
Figura 60A Platos de imanes limpios.
El pegamento epóxico es tóxico, y para preparar el pegamento, se debe estar en un lugar ventilado
donde no se concentren los vapores que suelta el pegamento. Se coloca sobre el plato una
combinación de los dos pegamentos y se mezclan aproximadamente por 20 segundos hasta que
estos adquieren un color gris oscuro. La cantidad es equivalente a la pasta dental.
Figura 61A Pegamento epóxico en jeringa.
Figura 62A Aplicación del pegamento.
NOTA IMPORTANTE
La mejor manera es acercar poco a poco el imán, y apoyar solamente la punta del imán. Los
imanes de neodimio tienen una capa protectora de níquel, pero es realidad son muy frágiles y no
deben dejarse caer.
Se coloca una pequeña cantidad de pegamento en el disco (sólo una pequeña cantidad, si
ponemos en exceso el pegamento se pegara también al acrílico y como resultado se tendrá que
romper el acrílico para poder sacarlo después), y se pega la parte más angosta del imán de
manera vertical. Con mucho cuidado se baja el imán hasta que la mitad esta dentro del disco y la
otra mitad se sostiene con la mano. El imán se resbala debido al pegamento y se posicionará
automáticamente.
Figura 63A Forma de colocar el imán en el plato.
Se recomienda tener a la mano una herramienta de madera o plástico y dar unos leves golpes al
imán ya pegado en el plato, para que ajuste a la perfección y le quitemos el exceso de aire que
pudo haberse quedado. Marcamos con un plumón negro el primer imán que peguemos.
Figura 64A Error más común con el acrílico.
Debido a que el acrílico es un material muy duro pero frágil, cuando se rompe, deja la forma de la
ruptura, y si no se pierde la pieza que se cayó, se coloca fácilmente en su lugar, es como si se
NOTA IMPORTANTE
Cuando se termine de pegar imanes, se deberán lavar ambas manos inmediatamente, pues si bien
los residuos se secan, los componentes pueden ser tóxicos y además podemos llevárnoslos a la
cara y ojos.
rompiera un vaso de cerámica y se juntaran todas las piezas, excepto que el acrílico no se
desquebraja como la cerámica.
Los dos discos deberán verse como en la figura 65 ya con el separador de acrílico montado y los
primeros 3 imanes alternados.
Figura 65A Tres imanes ya pegados y alternados.
Una vez que los primeros imanes de cada disco están correctamente pegados se prosigue en
pegar los siguientes 11 imanes en cada disco. Se recomienda que se termine primero un disco y
después dejarlo en algún lugar alejado de la zona de trabajo.
Figura 66A Colocación correcta del iman.
Al pegar los imanes es importante recordar que deberán de ser con polaridad alterna, un norte
seguido por un sur, y un sur por un norte.
Figura 67A Plato de imanes completo.
NOTA IMPORTANTE
Un separador de imanes roto también puede servir como si fuera uno nuevo, por lo tanto, si se
rompe, no se tira, se puede reutilizar.
Para revisar que estén correctamente pegados alternadamente, se puede pasar un imán por la
circunferencia del disco, sintiendo que en un imán se repele y en el siguiente se atrae y así
sucesivamente, claro, una vez que estén pegados al plato. Al terminar ambos discos es muy
importante que por ninguna razón estén cerca uno de otro, ya que si llegaran a unirse, sería
imposible separar los platos sin dañar de alguna manera los imanes o los discos. Siendo
especialmente cuidadoso con los dedos, ya que si llegaran a unirse los discos podrían causar
lesiones serias a las manos.
Figura 68A Plato de imanes completo con ayuda de la plantilla.
A1.6.1) PROTECCIÓN DE IMANES APLICANDO RESINA.
Piezas y material a utilizar:
• Platos de imanes con imanes
• Tapa redonda de 2 1/4" o 2 1/2" de diámetro
• Resina de poliéster
• Catalizador
• Plastilina
• Guantes de Látex
• Cubre boca
• Gafas de seguridad
• Cinta canela
Una vez que los imanes están pegados a los platos, se vacía la resina para finalizar la construcción
del rotor de imanes. Se utiliza cinta adhesiva para crear una barrera a lo largo de la circunferencia
NOTA IMPORTANTE
Se recomienda guardar la plantilla de acrílico completa, o en el caso de romperse, enumeramos
con un plumón las patitas del acrílico, para saber quién va con quien.
de los platos, de tal manera que la resina no se derrame. Hay que colocar en el centro del disco
una pieza redonda, como se muestra en la figura 69 de 2.5 "de diámetro. Puede ser la misma tapa
de la resina poliéster.
Figura 69A Tapa de para realizar el vaciado de resina.
La pieza redonda no requiere ser de ningún material en específico pero, para evitar que se pegue
permanentemente a la resina, es necesario encerarla con cera automotriz.
Figura 70A Necesitamos plastilina en buena cantidad.
Se preparan 200 g de resina poliéster con 20 gotas de catalizador. Se revuelve bien y se
vacía sobre ambos platos de imanes preparados.
NOTA IMPORTANTE
Hay que poner plastilina en la tapa, para que al verter la resina, esta no se cuele por los agujeros
de los tornillos.
Figura 71A Colocar la plastilina dentro de la tapa.
Figura 72A Hacer un rollo dentro de la tapa.
Figura 73A Pegar centrado en el plato.
Figura 74A Vista interior de la tapa. Se nota la plastilina.
En la figura 75 se presenta como deberá de quedar el disco ya con la resina seca y la pieza
correctamente centrada, la cantidad de catalizador para esa cantidad de resina es muy poco.
Piezas y material a utilizar:
• 3 placas cuadradas de madera de 15" x 15" y 1/2" de espesor.
• 5 tornillos de 2.5" de largo y 1/4" de diámetro con tuerca corrida.
• 5 tuercas de 1/4" y 10 arandelas planas de 1/4"y 10 arandelas grandes.
• 10 Pijas para madera de 1" de largo.
• Taladro eléctrico.
• Brocas para madera de 1/4".
• Caladora eléctrica y repuesto de sierra.
• Lápiz y goma.
• Cinta métrica.
• Compás.
• Película desmoldante o cera automotriz.
• Lijas para madera.
• Desarmador plano y de cruz.
NOTA IMPORTANTE
Hay que evitar comprar madera que tenga numerosos nudos, puntos más oscuros sobre la
madera, además de verse mal, causan falla estructural en la madera. Solo utiliza madera blanca,
sin nudos.
Las tres placas de madera 1/2 " serán la parte superior (TAPA), central (CENTRO) e inferior
(BASE) del molde, mientras que a la parte central del molde es donde se verterá la resina y
funcionará como geometría para darle forma al estator.
Figura 75A Colocación de una cinta canela para evitar derrames.
A2.1) MOLDE DE MADERA PARA EL ESTATOR.
Figura 76A Hoja de triplay de 1/4
Lo mejor es comprar madera de triplay como la mostrada en la figura 76 y 77. Se cortan tres
placas de 15" x 15" (38cm x38cm), planas, sin nudos y lo más limpias posibles.
Figura 77A Cortar cuadros de 15 pulgadas.
Figura 79A Se puede usar serrucho o caladora.
Figura 80A Uso de caladora.
Figura 81A Marcado del cuadro.
Figura 82A Acercamiento del marcado del cuadro.
Se juntan las tres placas para hacerles un corte en una esquina que funcione como marca, para
saber después en qué forma deben encajar las tres placas, y que mantenga una posición de
ensamblado fácil de reconocer, con unos perros o prensas para que no se salgan de su posición.
Se hace el corte, no debe ser muy ancho, pero si suficiente para poder ver cómo van, como se ve
en la figura 84:
Figura 83A Tres cuadros ya cortados.
Figura 84A Se colocan los 3 cuadros y se aseguran.
Figura 85A Se corta un pedazo para saber cómo van ensambladas después.
Es recomendable que se etiqueten a las placas, para conocer el orden de ensamble. Se
recomienda cortar un pedazo de la madera de cualquier esquina y marcar con un plumón como se
muestra en la figura 85.
Figura 86A Se marcan con letras para diferenciarlos.
Las placas deberán de estar limpias y pulidas correctamente para evitar que se pegue la resina al
verter sobre la madera (previamente tratada con cera automotriz o película desmoldante). Una vez
que se tienen las placas cuadradas limpias y pulidas se proseguirá a encontrar el centro de éstas
mediante diagonales dibujadas desde cada arista, como se ve en la siguiente figura:
Figura 87A Se hacen unas líneas de centros para hacer el agujero.
Primeramente se toma la placa A (BASE) y se le dibujan cuatro círculos de 2 1/2", 4", 8", 11.5" y
12.5"de diámetro. Con ayuda de un compás y una regla, se miden los diámetros de los círculos y
se dibujan en la madera. Los círculos de 4" y de 8" servirán de referencia para colocar los
embobinados correctamente en el área delimitada entre ellos. En el punto central de la placa, se
taladra un orificio con una broca de de 1/4".
Figura 88A Circunferencias que hay que hacer en la tabla CENTRO.
Ahora se procede a tomar la placa marcada como B (CENTRO). Es muy importante avanzar
cuidadosamente en esta parte, debido a que la calidad del estator depende mucho de cuánto
tiempo se dedica a esta pieza. Se vuelve a dibujar el círculo de 2 1/2" (de la placa BASE) sirve de
guia, pues sobre este va pegado un círculo pequeño de madera de la misma medida recortado de
esta misma placa mas adelante.
Se dibujan dos círculos, uno de 11.5", y otro de 12.5", que funciona sólo de referencia para colocar
las pijas para madera. En el circulo de 11.5", se agregan a 45° al dibujo unas orejas en forma de
rectángulo de 1.5" x 2", y es en estas orejas donde se pondrán los tornillos de sujeción del estator
al plato principal.
Figura 89A Dibujo de las orejas.
Figura 90A Medidas de las orejas.
Figura 91A Placa CENTRO marcada.
Se puede apreciar la circunferencia de 11.5" y las orejas auxiliares. Ahora se cortara lo que esta
rayado con lápiz.
Figura 92A Se raya lo que hay que cortar.
En esta foto se muestra la cantidad de madera que vamos a quitar de la placa B (CENTRO). Hay
que ser muy cuidadosos, pues se puede astillar o quitar más madera de lo recomendado. Hay que
hacerlo de una manera lenta y meticulosa. Ahora cortamos el exceso de madera con ayuda de
agujeros auxiliares.
Figura 93A Se hace un agujero para que entre el serrucho o la caladora.
Con ayuda de un agujero auxiliar, podemos introducir la sierra de la caladora. Al momento de
acercarnos al corte, es recomendable dejar una banda de error, pues es más fácil pulir que reparar
la madera. El corte con la caladora reduce sustancialmente el tiempo, pues se adapta a las curvas
con facilidad. Los cortes se deben hacer lo más exactos posibles, para que la calidad del estator
sea satisfactoria.
Figura 94A Se muestra el corte con caladora.
Figura 95A La forma de las orejas es al gusto.
La forma de las orejas puede ser al gusto, aunque se recomienda que sean cuadradas.
Figura 96A Tabla CENTRO terminada.
De acuerdo a la figura 96, deberá quedar el centro del molde del estator. Toda la madera debe ser
pulida para evitar dejar puntos de contacto donde la resina pueda quedar atrapada, dificultando la
extracción del estator posteriormente. Una buena lija para madera y unos minutos dedicados a lijar
reducirán muchos problemas después.
Figura 97A Se pule y se guarda.
Figura 98A Utilizar una lija delgada.
Figura 99A Pulir toda la superficie.
Se hacen cuatro agujeros sobre la circunferencia de 12.5" como se muestra en la figura 100, por
donde se pasan los tornillos de 1/4" y 2.5" de largo.
Figura 100A Ensamblar en la placa BASE de madera
Cortando con cuidado ambos círculos de la placa de madera que sobró, se recorta un círculo
pequeño de diámetro 2.5", como se muestra en la figura 101.
Figura 101A Del pedazo de madera de desecho, dibujar un círculo.
Figura 102A Cortar el pedazo con una caladora.
Se alinean los centros previamente marcados de las placas y se taladra un hoyo de 1/4" que
coincida con ambos y se pasa un tornillo por el centro.
Figura 103A Hacer el agujero central en el circulo.
Figura 104A Círculo ensamblado.
Figura 105A Se muestra ya ensamblado.
Figura 106A Se colocan las pijas para asegurar el círculo.
Se utilizan dos pijas para madera de 1/8" para atornillar el centro de 2.5" a la placa BASE y ocho
más para atornillar la placa de CENTRO a la placa BASE en toda su circunferencia. Se deben
poner pijas a ambos lados de los tornillos.
Figura 107A Se muestra la posición de las pijas y tornillos en las placas CENTRO y BASE.
Figura 108A Se ensambla la TAPA en el ensamble.
Se insertan los tornillos en los 4 agujeros previamente hechos y en el agujero central desde la
parte inferior de la placa BASE. Estos tornillos servirán para cerrar el molde, con las tuercas y
arandelas, al prensar las tres placas.
En la placa superior, deberá tener un corte rectangular que sirva para que salgan los cables de las
conexiones de las bobinas y el exceso de resina. El rectángulo deberá ser de 1" de ancho por 2" de
largo, ubicado al lado, por lo menos 1", de cualquiera de los agujeros de los cuatro tornillos.
Figura 109A Se corta una mazarota para que salga la resina en exceso.
Figura 110A Se muestra la fijación de la TAPA para el corte.
Figura 111A Corte de la mazarota.
Se lija el corte y se presenta con las tres placas de madera.
Figura 112A TAPA finalizada.
Figura 113A Se lija la mazarota.
Figura 114A Se vuelve a ensamblar
Figura 115A Ensamble terminado.
Se presentan las tres placas del molde del estator. Se quita la tapa y se prepara la madera con una
buena capa de cera desmoldante, que se aplica a mano, sin dejar excesos de cera.
Figura 116A Se separa y se aplica una capa de película desmoldante.
A3.1) MÁQUINA PARA HACER BOBINAS.
Piezas y material a utilizar:
2 Plantillas para forma T de la bobina.
• 3 Tornillos de 2.5" por 1/4" de tuerca corrida.
• Un esparrago de 10" de largo por 5/16" de diámetro.
• 6 Tuercas para esparrago de 5/16".
• Cuerpo de la máquina para hacer bobinas.
o Dos trozos de madera de 2.5" por 3.5".
o Dos trozos de madera de 7" por 2.5".
• Tubería de cobre de 1/2" de largo con diametro interno mayor a 1/4".
• Taladro.
• Brocas para madera de 1/4" y 5/16".
• 6 Pijas para madera de 1" de largo.
• Caladora eléctrica o segueta.
• Lápiz.
• Cinta métrica.
• Pegamento amarillo.
El dibujo de fabricación de la máquina para hacer bobinas esta al final del manual.
Primeramente se hacen agujeros de 5/16" en los rectángulos màs grandes, como se muestra en la
figura 117. Ahora se ensambla la base del embobinador con los cuatro rectángulos y los 5 tornillos.
Es necesario hacer una manija para hacer girar el eje y de esta manera hacer los embobinados,
aunque en realidad no es necesario. Se puede realizar la manija con una barra de aluminio,
algunos tornillos y tuercas, pero puede ser realizada con cualquier material disponible.
Figura 117A Foto de la forma de la bobina.
Es necesario aplicar un poco de fuerza para tensar el alambre de cobre, ya que lo importante es
hacer girar el eje con la suficiente fuerza para que los embobinados queden suficientemente unidos
y tensados.
Figura 118A Corte de las piezas en madera.
Figura 119A Pieza de la base cortada.
Es posible hacer las bobinas solamente con las manos, pero es cuestion de gustos, es decir, no
necesitamos la palanca, aunque para algunos es más fácil, que sin ella.
Figura 120A Acercamiento del mecanismo.
Figura 121A Aseguramiento de la base con pijas.
NOTA IMPORTANTE
Es necesario pegar con pegamento blanco o amarillo las pieza de madera, además de poner pijas
para mantener la rigidez de la maquina. Usa el pegamento con cuidado y con equipo de seguridad.
Figura 122A Pijas aseguradas.
Ahora utilizaremos los 2 círculos de 3.5" de diámetro y 1/2" de espesor para hacer el formador de
bobinas. En la figura 123 se presenta el diagrama de los agujeros que se deberàn hacer a ambos
cìrculos (medidas al final del manual)
Figura 123A Piezas de madera para hacer las T.
Después de esta etapa lo que sigue es cortar ambos círculos en forma de "T", presentando las
medidas recomendadas al final del manual para los cortes en la figura 123 y en la figura 124.
Figura 124A T cortadas y agujeradas.
En esta etapa los agujeros deben estar correctamente alineados, ya que de esto depende que el
embobinado tenga forma triangular. Una vez que esto esté terminado, el siguiente paso es fijar la
"T" por el agujero central, ajustándolo fuertemente mediante tuercas. Además se insertarán los
tornillos de 2.5" de longitud de 1/4" en los otros tres agujeros de las T, seguidos de los separadores
de una longitud de 1/2", cortados de un tubo de cobre con un cortador de tubo. La màquina
embobinadora deberá parecerce a la figura 125.
Figura 125A Vista del ensamblado.
Los separadores de 1/2" estaràn entre las dos piezas de madera en forma de "T" y servirán para
sacar de manera más sencilla los embobinados. En la figura 126 se presentan unos separadores
de cobre.
Figura 126A Separador de cobre.
Se ajusta la otra T al ensamble con tuercas estándar, no de seguridad y deben ser apretadas
levemente, es decir, solo con la fuerza de la mano. Está T será removida al terminar cada bobina al
estar lista.
Figura 127 A Ensamble de la maquina.
Al embobinar el cable es recomendable fijar la máquina a una superficie, como una mesa o algo
similar, con una prensa o unos perros, de tal manera que se pueda estar cómodo, ya que hay que
hacer 9 bobinas, cada una de 9 metros de alambre de cobre magneto calibre 14..
A3.1.1) EMBOBINADO.
Piezas y material a utilizar:
• Alambre de cobre calibre 14.
• Cinta canela.
• Pinzas para cortar alambre.
• Máquina para bobinas.
• Martillo de hule.
Para 12 V se requerirán 60 vueltas por bobina. Es importante recalcar que hay que poner especial
cuidado en el espesor de las bobinas, ya que si son muy gruesas podrían no caber en el estator.
Esto pasa cuando no se tensa el alambre de cobre al hacer las vueltas, pues queda muy flojo, es
por eso que hay que mantener el alambre de cobre siempre tensado. Para empezar se toma un
extremo del alambre pasándolo por arriba de los separadores de cobre, y se hace un doblez de 6"
como se muestra en la figura 128, atorándolo en los mismos tornillos.
Figura 128A Guía para el comienzo de la bobina.
Figura 129A Se atora el alambre de cobre en los mismos tornillos.
Después se empieza por enrollar la bobina por capas, aproximadamente de 7 vueltas por capa.
Una vez completa la primera capa deberá verse similar a la figura 130. Las capas deben quedar
una arriba de otra, y deben quedar alineados el alambre con la madera, hay que evitar traslapar las
vueltas de cobre, pues entonces quedará mal la bobina, y se tendrá que volver a realizar.
Figura 130A Formar capas con el alambre de cobre.
Ya que se completaron 60 vueltas en la bobina se utiliza un poco de cinta adhesiva en los lados de
la bobina para evitar que el alambre se mueva. Se prosigue por hacer un corte al alambre, dejando
al menos 6" para unir los cables en la siguiente etapa. En la figura 131 se presenta como deberà
verse la bobina con la cinta adhesiva.
Figura 131A Enrollado del alambre.
Ahora se sacará la T exterior, para poder sacar la bobina terminada, como se ve en la figura 132.
Figura 132A Se aseguran las vueltas con cinta.
El siguiente paso es repetir el embobinado ocho veces más, acabando con 9 bobinas,
colocándolas en el molde como se muestra en la figura 133.
Figura 133A Arreglo de bobinas en el molde.
En este momento se puede ver si las bobinas cabrán en el molde o no. Es posible que exista un
poco de de arqueamiento en los lados de la bobina, como se ve en la figura 134.
Figura 134A Bobina completa.
Figura 135A Así se mira la bobina dentro de las T.
Toma el martillo de hule y golpea suavemente por ambos lados, solo suficiente para eliminar el
arco de las bobinas. Se recomienda tener especial cuidado ya que si se golpea de más se podrían
deformar las bobinas demasiado. En la figura 136 se presenta una fotografía de cómo golpear la
bobina con el martillo de hule.
Figura 136A Si se pandea un poco golpear gentilmente por los lados.
El arreglo de las nueve bobinas deberá quedar como se observa en la figura 137:
Figura 137A Presentar las bobinas en el molde.
A3.1.2) CONEXIÓN ELECTROMECÁNICA DE LAS BOBINAS.
El arreglo eléctrico es tipo estrella, en la figura 138 se presenta un diagrama de la conexión.
Figura 138A Conexión eléctrica de las nueve bobinas.
Se recomienda marcar con colores diferentes las fases, como se muestra en la figura, y de esta
manera, no hacer conexiones erróneas. Para la fase A o para el primer tercio de bobinas,
escogeremos el rojo, para la segunda fase escogeremos el negro y para la tercera fase
escogeremos el azul. Una vez marcadas las fases, lo siguiente será unir las bobinas, para esto se
recomienda unir primero una fase, revisando las conexiones hechas en cada paso y después hacer
las fases siguientes. Al momento de revisar las conexiones es importante medir la continuidad, ya
que de esta manera podemos encontrar fallas que podrían causar problemas más adelante. Se
requerirá doblar los cables y acomodarlos por la parte superior de las bobinas.
Es recomendable unir los cables a la mitad de distancia entre bobinas, ya que de esta manera se
cuenta con suficiente cable de ambos lados para facilitar la unión. El cobre magneto está
recubierto con un esmalte dieléctrico que evita que se toque físicamente cobre con cobre en cada
vuelta. Lo primero que se hace es recortar el alambre de cobre de la bobina para que todos estén
del mismo tamaño, se recomienda que se dejen 4" de largo.
Figura 139A Utilización del cautín para unir las bobinas.
Una vez que están recortadas todas las puntas de las bobinas, se lija el esmalte del alambre para
dejar el cobre vivo en sus extremos, como se muestra en la figura 140.
Figura 140A Fijación de las bobinas al centro con cinta.
Es importante quitar todos los remanentes del aislamiento, ya que de esta manera la soldadura
será más resistente.
Figura 141A Se lijan los extremos de los alambres de todas las bobinas
Una vez que se tienen los cables lijados, se utiliza una tablilla Legrand, como se muestra en la
figura 142, para usar los conectores individualmente.
Figura 142A Tablilla de conexiones Legrand para calibre 14.
Figura 143 Otra forma de unión: trenzando el cobre.
Para empezar a conectar las bobinas, empezamos por la fase A. La fase utiliza el color rojo. Se
alinean las bobinas para que todas tengan el inicio y el fin de la bobina en un mismo sentido, de tal
manera que queden las nueve bobinas de la misma forma. Numeraremos de acuerdo a la figura
143.
Figura 144A Numeración de las bobinas dentro del centro.
Los números correspondientes a 1, 2 y 3 son las fases del alternador. Lo primero que vamos a
realizar es escoger el primer trío de bobinas, como vemos en la figura 144.
Figura 145A Acercamiento y anotación en la cinta para reconocerlas fácilmente.
Se dejan los principios de las bobinas a parte, es decir, el primer alambre de la bobina, y para la
primera fase, A. El final de la primera bobina se conecta con el principio de la 4ta bobina, es decir,
la bobina marcada con el 1 del siguiente trío.
Figura 146A Se puede sacar el alternador si se sujeta correctamente.
Se atornilla en la tablilla Legrand y se continúa con la siguiente conexión. Una vez terminadas
todas las bobinas de la primera fase se mide continuidad entre los dos extremos. El mismo
procedimiento se sigue para otras dos fases siguientes. La resistencia por el alambre de cobre
magneto que se utiliza debe tener valores de 0.6 ohms. En caso de que muestre un valor mucho
mayor a este, quiere decir que una de las conexiones no está haciendo un buen contacto, y se
tiene que revisar cuidadosamente cada una de las conexiones, volver a quitar bien el aislante y
apretar muy bien en la tablilla Legrand.
Ya que se completaron las tres fases deberá salir de cada fase un cable de como el que se
muestra en la figura 147.
NOTA IMPORTANTE
Es muy importante que queden bien apretadas las uniones en la tablilla Legrand y que los
alambres no tengan esmalte en el punto de su unión.
Figura 147 A Conexión de los cables a la tablilla Legrand.
Al final, quedan 6 alambres sin conectar. Tres de estos alambres deben conectarse juntos, para
formar el punto central de la conexión en estrella. El resto de las uniones deberá acomodarse de
tal manera que queden los cables lo más pegado de la circunferencia del estator. Si se daña un
cable el generador quedaría inservible. El arreglo deberá quedar similar a la figura 147.
Figura 148A Arreglo de bobinas
Figura 149A Arreglo de bobinas ya conectado.
A3.2) FABRICACIÓN DEL ALTERNADOR.
Piezas y material a utilizar:
• Cera de automóvil.
• Resina de poliéster.
• Exacto.
• Tela de fibra de vidrio.
• Lija fina.
• Molde de placas de madera.
• Bobinas previamente conectadas
• Varilla para batir.
• Guantes de látex.
• Gafas de seguridad.
• Mascarillas desechables.
Para verter la resina liquida en el molde, se deberán quitar previamente los embobinados del
molde. Como se prepararon las placas del estator con cera automotriz, se evita que la resina se
adhiera a la madera. Es recomendable aplicar al menos una capa de cera, de lo contrario se
quedaría pegada la resina a la madera. Se coloca un anillo de fibra de vidrio en el centro del
molde.
Ya que el primer anillo de fibra de vidrio está en posición, se ponen los embobinados nuevamente
en el molde, teniendo cuidado de no jalar las conexiones de las tablillas Legrand, y que los tres
cables de las fases queden alineados con el corte rectangular en la tapa del molde. Se ajustan los
alambres y las conexiones. Ahora se cierra el molde y se presenta antes de verter la resina.
Es importante recordar, que el tiempo de solidificación de la resina depende de la cantidad de
catalizador que se haya utilizado. La calidad de la mezcla influirá directamente en que tan bien
quede el estator, por lo tanto es importante mezclar correctamente la resina.
Figura 150A Se corta la fibra de vidrio para formar un anillo.
Figura 151A Anillo de fibra de vidrio.
Figura 152A Se colocan las bobinas encima de la fibra de vidrio en la tabla de CENTRO.
La resina de poliéster debe estar relativamente nueva. Un signo de la edad de la resina es, cuando
tiene mucho tiempo en anaqueles, se empieza a solidificar y se parece a jarabe, es decir, no es
tan liquida. Cuando la resina es nueva, se parece mucho al agua y tiene esa consistencia, por lo
que entre menos viscosa este mejor.
Figura 153A Resina de poliéster y catalizador.
Figura 154A Catalizador para la resina.
El catalizador debe ser usado con cuidado, pues es toxico, así que no debe estar en ubicaciones
donde pueda alcanzarlo un niño, también es inflamable, así que debe estar lejos de cualquier
fuente de calor.
NOTA IMPORTANTE
La resina no solidifica por sí sola, es necesario que se le mezcle con catalizador. Es por eso que
cuando se vierta la resina se debe estar concentrado.
NOTA IMPORTANTE
Si se tiene un gotero, se llena la botellita se vacía 3/4 partes del gotero. Esto dará 8 minutos para
poder utilizar la resina, ya que después empezará a solidificarse y no será útil.
A continuación se vierte suficiente resina en el molde para cubrir completamente las bobinas, como
en la figura 155.
Figura 155A Vaciado de la resina en el molde.
Se pone el segundo anillo de tela de fibra de vidrio como se observa en la figura 156.
Figura 156A Se pone un segundo disco de fibra de vidrio.
Se agrega el restante de resina por todo el molde teniendo en cuenta las orejas del alternador, la
parte interior de las bobinas. El segundo anillo de fibra de vidrio se empapa también con un poco
de resina y se procede a tapar el molde y a apretar con los tornillos.
Figura 157A Se llena todo la fibra con resina.
Figura 158A Se aprieta muy bien todo el ensamble de madera.
El tiempo que tardará la resina en curar depende de la cantidad de catalizador usado, así que se
recomienda esperar al menos 4 horas para desmontar el molde. Hay que tener cuidado al
desmontar el estator ya que si se daña el molde no podrá utilizarse de nuevo. Para desmontar el
estator, se recomienda separar las tres partes de madera que hacen el molde, es decir, quitar
todas las pijas para madera y separar la parte central que es donde está el estator:
Figura 159A Alternador completo.
Figura 160A Se desarma el molde y se empuja el alternador del CENTRO.
Figura 161A Vista de otro alternador completado.
Figura 162A Vista del molde con el alternador.
Figura 163A Otro alternador completado.
Figura 164A Alternador fuera del CENTRO.
Una vez que el estator esta fuera del molde se prosigue a hacer los hoyos para atornillarlo a su
base. Para esto se toman como base los agujeros del ensamble del aerogenerador y de esta
forma taladrar los hoyo.
En esta etapa es necesario prestar especial cuidado en no dañar con el taladro las bobinas, ya que
quedaría inservible el estator. Las orejas que le dejamos sirven perfectamente para poder taladrar
los agujeros y para poder sostenerlo del plato principal.
A3.2.1) ENSAMBLE DEL ESTATOR CON EL ROTOR DE IMANES.
Piezas y material a utilizar:
• Platos con imanes
• Estator
• Soporte principal
• Eje
• Tornillos galvanizados
• Tuercas de seguridad
• Espaciador de aluminio
• Collarín
• Separador
• Rondanas de presión
• Rondanas planas
En la figura 164 se presenta el ensamble del generador de manera gráfica.
Figura 165A Ensamble grafico del generador.
Para empezar a armar el aerogenerador, se sujeta muy bien el poste principal a una mesa de
trabajo o al suelo, porque no es posible hacerlo sin que los platos de imanes se encuentren en
posición horizontal, por seguridad.
Se inserta el primer plato con imanes por el eje, hasta que llegue al tope, que esta maquinado en la
flecha. Al primer plato se insertan cuatro tornillos por la parte posterior que están arreglados para
que entren por arriba del tope del eje, es decir, con ayuda de una pulidora hay que rebajarle una
cara al tornillo, tal como se muestra en la figura 166, seguido por el separador de los platos de
imanes de aluminio.
Figura 166A Modificación de los tornillos de grado.
El separador de los platos de imanes debe hacer contacto con el primer plato de imanes. Se
recomienda tener una pieza de aluminio y darle unos leves golpes al separador de los platos de
imanes para que se ajuste, a este se le agregan arandelas de presión que son las que van
ajustando los discos de imanes y al mismo tiempo lo mantienen en su posición.
Figura 167A Colocación del separador de aluminio.
Figura 168A Otra vista del separador de aluminio
Figura 169A Separador de aluminio en su lugar.
Se alinean los cuñeros del separador de aluminio y del eje maquinado y se introduce una cuña
estándar de 1" de largo.
Figura 170A Se coloca el segundo disco de imanes con cuidado.
Ahora se acomoda el estator sobre los tornillos de las orejas. Se muestra en la figura 171 como
queda antes de apretar el estator definitivamente. Hay que asegurarse que la dirección de los
cables que salen de estator apunte al poste principal.
Figura 171A Utilización de cuñas de madera para sacar el plato de imanes.
Figura 172A Posición del alternador con respecto al plato principal.
Figura 173A La cuña facilita poder sacar el plato de imanes.
En este momento se pone un pedazo de madera apoyado al estator para evitar que al poner el
segundo disco magnético, la fuerza de atracción de los imanes cause algún accidente, dejando un
claro entre el estator y tu mano, para evitar machucones.
Alineando las marcas de los imanes en el segundo disco magnético con el primero, se inserta
lentamente y con mucho cuidado el estator. En todo momento se debe de tener control de ambos
discos ya que las fuerzas magnéticas podrían causar que los discos se muevan. Al terminar se
inserta una rondana, seguida por una última tuerca, en cada varilla roscada. Al haber hecho todo
esto el ensamble debe verse similar a la figura 174.
Figura 174A Se observa el ensamble completo.
Figura 175A Alternador completo.
Una parte crítica del generador es la ubicación del estator con respecto a los discos rotores.
Figura 176A Plato de imanes antes de ensamblar el alternador.
Para ello es necesario que el estator se encuentre alineado entre los discos. De igual manera es
importante que exista una distancia entre el estator y los discos para evitar el desgaste por fricción,
es muy malo que rocen los discos de imanes en el estator, así que se debe evitar a toda costa que
rocen.
Figura 177A Separación entre el alternador y los platos de imanes.
Debido a que dejamos tuercas de seguridad y las arandelas a propósito, una forma de alinear el
estator es moviendo las tuercas con las rondanas planas en los tornillos. Se recomienda tener
cuidado de no forzar mucho el estator, ya que se podría quebrar la resina y se tendría que hacer
un nuevo estator en caso de que no se pudiera recuperar la oreja.
Figura 178A Orejas por donde se va a sujetar el alternador.
Figura 179A Arreglo de la tornillería.
Figura 180A Se sujeta para que no cambie su posición con tuercas de seguridad.
Figura 181A Acercamiento de la sujeción.
Figura 182A Sujeción completa.
A4.1) SISTEMA DE ORIENTACIÓN Y DESVÍO.
Piezas y material a utilizar:
Número
7
8
9
10
11
12
Cantidad
1
1
1
1
1
1
Nombre
Soporte Triangular
Soporte Veleta Desvío
Tubo Veleta Desvío
Tubo largo Veleta
Sujetador Veleta
Plantilla Veleta de Madera
Conjunto
Desvío
Desvío
Desvío
Desvió
Desvío
Veleta
Material
A-36
A-36
Galvanizado
Galvanizado
Ángulo (Riel)
Papel
Anexo
B
B
B
B
B
B
Tabla 04 Sistema de orientación y desvío
Se localizan las piezas antes mencionadas para poder iniciar el ensamble del sistema de
orientación y desvío. Véase figura 183.
Figura 183ATubo de inserción veleta.
El soporte triangular ya esta soldado previamente con el soporte tubo veleta, que esta soldado en
conjunto al poste principal a 45 grados del centro del plato principal.
Empieza por soldar la unión del Tubo Veleta Desvío con el Tubo Largo Veleta. Se suelda con
cuidado porque la pared del tubo es delgada, y si dejamos el electrodo mucho tiempo es muy
posible que traspase el tubo debido al material fundido. El ensamble de desvío se deberá ver como
se muestra en la figura 184.
Figura 184A Acercamiento tubo de inserción.
Una vez soldado, es necesario soldar al Tubo Largo Veleta el Sujetador de la veleta, para esto
usaremos el riel (o escuadra como se conoce) de 1" de ancho como se muestra en la figura 185, al
final del Tubo Largo Veleta. Es recomendable que cuando se vaya a soldar, se coloque todo el
conjunto y luego se ajuste para que quede perpendicular al suelo.
Figura 185A Colocación de la veleta.
A5.1) FABRICACIÓN DE ASPAS DE MADERA.
Piezas y material a utilizar:
• Tablas de madera de pino (madera horneada y sin nudos)
• Lija de grano grueso y fino para la lijadora eléctrica
• Formón de 1"
• Serrucho, segueta y caladora eléctrica
• Martillo de goma
• Martillo metálico
• Cepillo para madera
• Mascarillas desechables
• Gafas de seguridad
Figura 186A Bloques de madera de pino para aspas.
Figura 187A Se cortan por adelantado los bloques.
En esta sección se explicará el procedimiento para hacer un aspa, por lo tanto se necesita repetir
las actividades para hacer tres aspas. La madera de pino que se necesita debe ser horneada (con
poca cantidad de resina), libre de nudos y de primera calidad. Se trabaja con tres bloques de
madera de 39" de largo, 5.5" de ancho y 1.5" de grosor. Se divide cada bloque de madera en cinco
secciones iguales y se numeran las estaciones como se muestra en la figura 188 y 189.
Figura 188A Se marcan las estaciones.
Se marca en cada estación el largo de la sección como se muestra en la figura 189. Se unen los
puntos para hacer líneas en cada sección. De igual manera se nombra una estación como raíz (le
colocamos el numero 1) y una estación como punta (le colocamos el numero 5) para facilitar el
seguimiento de las instrucciones.
6"
Raíz
15.5" 23.5" 33"
Figura 189A Secciones en el aspa.
39"
Punta
Ya que lo hayamos numerado, en la punta haremos una marca midiendo desde la parte alta como
indica la figura, 2.5", y desde la segunda sección (numero 2) trazaremos una línea recta que
empiece desde lo bajo de la sección dos hasta la línea de 2.5" en la sección 5. Se deberá ver como
la figura 190.
39"
Figura 190A Corte para obtener el aspa primitiva.
Si la madera tiene un nudo o una parte rota, este es el momento para poder quitársela.
Figura 191A Marcado para corte de aspa.
El aspa queda marcada como se ve en la figura 191, y se traza una línea recta desde la punta
hasta la segunda sección. Con la ayuda de una caladora eléctrica o una segueta, se remueve la
parte que esta rayada, como se aprecia en la figura 192.
Figura 192A Se usó una caladora para el corte.
Figura 193A Se empieza a cortar con la caladora.
Figura 194A Pedazo que ya no sirve, pero hay que guardarlo.
Figura 195A Se muestra el corte hecho con una caladora.
Quitamos la parte sombreada del paso anterior. En este momento se tiene lo que se llama aspa
promitiva, muy parecida a la figura 196 y se tienen que diferenciar dos lados del aspa: el canto que
no se ha tocado, se llama "leading edge" y el canto donde quitamos la madera se llama "trailing
edge". Hay que marcar el aspa de la manera que indica la tabla 05.
Figura 196A Aspa primitiva.
Las mediciones que hay que marcar a continuación se muestran en la siguiente tabla:
TODAS LAS MEDICIONES CON LA RAIZ A MANO DERECHA
Sobre el Leading Edge
Con el hueco de la raíz hacia arriba. Medida de arriba hacia abajo.
Sección Distancia Cuerpo del aspa
Raíz 1ra sección 38.1 mm 1 1/2"
2da sección 38.1 mm 1 1/2"
3ra sección 15.5 mm 3/4"
4ta sección 11.6 mm 1/2"
Punta 5ta sección 10.0 mm 1/4"
Sobre el Trailing Edge
Con el hueco de la raíz hacia abajo. Medida de abajo hacia arriba.
Sección Distancia
Raíz 1ra sección 38.1 mm
2da sección 22.32 mm
3ra sección 15.5 mm
4ta sección 11.6 mm
Punta 5ta sección 10.0 mm
Tabla A05 Mediciones de las secciones del aspa tipo Lenz
Vamos a quitar parte de la raíz para lo cual hay que recortar, de la primera sección, una porción de
la madera equivalente a 2” por 6”, que es el rectángulo marcado en la figura 197, quedando en 3.5”
de ancho por 6” de largo, como observamos:
Figura 197A Corte de la raíz.
Figura 198A Se sujeta para cortar la raíz.
Figura 199A Se muestra la raíz cortada.
Figura 200A Acercamiento del corte.
Una vez cortada la madera, apoyamos sobre el Leading Edge que, es decir, con el hueco de la raíz
hacia arriba y marcamos como vimos anteriormente en la tabla las 4 secciones faltantes. Las
mediciones se dan con la raíz hacia la mano derecha y se hacen de arriba hacia abajo, teniendo
cuidado en marcar bien las secciones.
Figura 201A Trazado de las secciones del aspa.
Figura 202A Trazado de acuerdo a la tabla A05.
Se unen los puntos para hacer líneas en cada sección con ayuda de una regla T o un pedazo de
madera plano.
Figura 203A Trazar con cuidado y respetando las dimensiones.
Figura 204A Se puede usar una regla para unir los trazos.
Figura 205A Se termina de trazar el aspa.
Se da la vuelta a la madera 180 grados y ahora está sobre el Trailing Edge, en este lado, sólo es
una medición por sección, pero la medición está hecha de abajo hacia arriba, empezando por la
raíz, que siempre debe estar a nuestra mano derecha.
Con mucho cuidado se hacen pequeños cortes que vayan desde las líneas marcadas en el trailing
edge, hasta la parte superior del leading edge. Excepto en la segunda sección donde no se llega al
leading edge. La caída, así como los límites se muestran en la tabla 05. Se recomienda hacer los
cortes espaciados media pulgada entre sí, es decir, la medida de tu dedo gordo de la mano.
También es recomendable usar únicamente el cepillo para madera en las últimas dos secciones ya
que la profundidad de los cortes es muy poca.
Figura 206A Se traza el triangulo auxiliar de la caída del aspa.
Del lado de la raíz, se hace un dibujo que tenga dos centímetros de altura, pegado a la raíz, es
decir, el cateto opuesto del triangulo que se mira en la figura 206, y de ahí se traza una línea recta
al trailing edge, quedando el triangulo de esa manera. Es el ángulo en el cual se debe meter la
segueta.
Una vez hechos los cortes se procede a marcar el espesor del aspa. Para ello se harán marcas en
las seis estaciones y en ambos bordes. En la figura 207, se presentan los espesores en cada
borde.
Figura 207 A Se raya lo que se va a cortar del bloque de madera.
Lo que sigue por hacer es cortar de borde a borde las nuevas medidas de los espesores. Una vez
que hayas hecho esto, lo siguiente quitar todos los pedazos de madera con un formón y martillo.
Figura 208A Vista del lado con los sectores marcados.
Figura 209A Se empieza a quitar el exceso de madera con un formón de 1".
Se remueve la madera conforme a las marcas que se han hecho en los costados de la madera,
con la ayuda de mazo y un formón.
Figura 210A Se recomienda marcar toda la madera que se va a remover.
Empezamos marcando del lado contrario al corte de la raíz. La caída al empezar la segunda
sección es de 11/2 " y las marcas con "xxxx" es la cantidad de madera que se va a remover.
Figura 211A Marcado de la segunda sección.
Figura 212A Marcado de la tercera sección.
Figura 213A Marcado de la cuarta sección.
Figura 214A Hay que marcar las aspas por anticipado.
Figura 215A Marcar uno por uno los bloques para que no exista confusión.
Figura 216A Marcar siguiendo los pasos de la tabla A05.
Figura 217A Una vez marcados los tres bloques empezar a cortar.
Ya que se quita el exceso de madera el aspa deberá verse similar a la figura 218.
Figura 218A Aspas casi terminadas.
Figura 219A Primera vista del corte.
Ahora ya que se tiene una sección rectangular a lo largo de las aspa, lo que sigue es hacer el
perfil. Para ello se hacen marcas al 30% y al 50% del total en la cara de la punta.
La figura 166 muestra la sección transversal de aspa. Mostrando de color oscuro lo que tendrá que
ser removido con el cepillo para madera y la pulidora. Se recomienda empezar por lo más claro ya
que entre las medidas de 30% y 50% existe muy poca diferencia, pero lo importante es que el
punto más grueso deberá de quedar al 30%.
Figura 220A Dibujo del perfil del aspa.
A continuación se presenta una serie de la figura 221 en las que se ilustra el proceso de
manufactura de las aspas.
Figura 221A Bloque de madera inicial
Para la parte de abajo (raíz por debajo):
Para la parte de arriba (raíz por arriba):
Figura 222A Simulación de un aspa terminada.
Lo que sigue es hacer dos cortes en la raíz del aspa para facilitar su unión con las otras dos aspas
y las placas de rotor.
Figura 223A Taladrar las aspas de acuerdo a los agujeros de los platos de aspas.
A5.1.1) UNIÓN DE LAS ASPAS PARA SU ENSAMBLE.
Es importante que la unión de las aspas en la raíz se dé a 120°. Para esto, se deben hacer los
cortes que se recomiendan en la imagen 224 para que ensamblen bien. Esta precisión ayudará
también a evitar que exista vibración excesiva a alta velocidad.
Figura 224A Cortes que se deben hacer en la raíz.
Ahora se procede a hacer los agujeros a las aspas de madera, con una broca de 1/4", y teniendo a
la mano 15 tornillos de 1/4" x2.5" de largo, 15 arandelas de presión y 30 arandelas planas.
A5.1.2) BALANCEO ESTÁTICO Y DINÁMICO
Una vez montados el rotor a los platos fuertemente con los tornillos, se debe balancear el rotor.
Debido a que en campo no se puede contar con una maquina que realice el balanceo dinámico, se
ha encontrado que utilizando un punto del balance estático, es posible disminuir de manera
importante el desbalance de las aspas al estar girando, al agregar una masa (plastilina), en las
superficie de las aspas.
Para empezar hay que instalar las aspas en una estructura que tenga un eje de 1 pulgada, justo
como el orificio de los platos de las aspas y que tenga un mínimo de altura de 1.10 m, para evitar
que las aspas rocen el piso y se dañen. Se inserta un collarín primero al eje y se asegura, después
entran los platos de las aspas y se acomoda la cuña en el eje y en los platos. Finalmente se coloca
el segundo collarín y que ajuste perfectamente.
Figura 225A Colocación de plastilina en el aspa para encontrar un punto de equilibrio.
Figura 226A La plastilina será cambiada por su peso en un tornillo y arandelas.
Figura 227 A Se pesa la plastilina.
La plastilina debe ser pesada en una báscula. El peso total debe ser igual a la tornillería que
debemos colocar a las aspas.
Figura 228A Se agrega el peso a todas o individualmente a las aspas
Por lo regular, a 8" midiendo desde la punta, se debe poner el peso por aproximación, es decir, un
peso con el cual las aspas no se mueven para ningún lado cuando las ponemos en una posición
en específico.
Figura 229A Balanceo mediante pesos.
Al final, el peso de la plastilina se cambia por su equivalente en un tornillo, una arandela de
seguridad y varias arandelas planas. El orificio que se necesita hacer debe ser pequeño, para
evitar comprometer el funcionamiento de las aspas, y la rosca deberá quedar por detrás del perfil.
ANEXO II ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS
A2
C Series Controllers
A charge controller is an important system component that regulates the voltage generated from your renewable energy system and properly maintains your batteries. It protects your batteries from being over and under charged, and ensures maximum battery life. Considered to be the best in the industry, Xantrex Charge Controllers offer a variety of features. The C Series offers three models, the C35, C40, and C60, designed for 35, 40, and 60 amps of DC current.
Features • Silent, pulse width modulated (PWM), high efficiency operation.
a, Three-stage battery charging (bulk, absorption, and float) with optional temperature compensation.
• Automatic overload protection in both active and passive modes.
^ PV array short circuit and reverse polarity protection.
j, Durable construction.
» Microprocessor controlled.
As a Solar Charge Controller • When used as a solar charge controller, the C40 can control 12,24, or 48 VDC array operation and
the C35 and C60 can control 12 and 24 VDC array operation.
k All units offer selectable settings for NiCad, flooded lead acid, gel, or absorbed glass mat batteries.
As a DC Load Controller » As a DC load controller, the C Series has a low voltage disconnect warning indicator and field
adjustable set points that govern automatic low and high voltage disconnect.
* Manual reset switch for emergency low voltage operation.
As a Diversion Controller j, The C Series automatically directs extra power to a dedicated load, such as an electric water
heater, and ensures batteries are never over-charged.
Xantrex Technology Inc. Headquarters 8999 Nelson Way Burnaby, British Columbia Canada V5A 4B5 800 670 0707 Toll Free 604 4201591 Fax
5916195th Northeast Arlington, Washington USA 98223 360 435 8826Telephone 360 435 2229 Fax
Options • Plug-in remote temperature sensor (BTS) for increased charging precision.
> Cumulative amp-hour meter (CM) that can be installed on the face of the controller, or remotely (CM/R), up to 100 feet (30 m) away.
l> 2003 X a n t r e x T e c h n o l o g y Inc. Al l r ights reserved. Xar .Uex is a trademark of Xant rex internat ional . ?!H S70-0025-01 -03 R. tv E P:;rne;i n\ C^c.s www.xantrex.com
C Series Controllers
Charge, Diversion, or Load Controllers
Electrical Specifications
M o d e l C35 C40 C60
V o l t a g e C o n f i g u r a t i o n s 12 and 24 VDC 12,24, and 48 VDC 12 and 24 VDC
M a x . P V O p e n C i r c u i t A r r a y V o l t a g e 55VDC 125 VDC 55 VDC
C h a r g i n g / L o a d C u r r e n t ( @ 25 °C) 35 amps DC 40 amps DC 60 amps DC
M a x . P e a k C u r r e n t 85 amps 85 amps 85 amps
M a x . V o l t a g e D r o p T h r o u g h C o n t r o l l e r 0.30 volts 0.30 volts 0.30 volts
T y p i c a l O p e r a t i n g C o n s u m p t i o n 15 ma 15 ma 15 ma
T y p i c a l I d l e C o n s u m p t i o n 3 ma 3 ma 3 ma
R e c o m m e n d e d B r e a k e r S i z e 45 amps 50 amps 60 amps rated at 100% continuous duty
R e c o m m e n d e d W i r e S i z e # 8 A W G #8 A W G #6 A W G rated at 90 °C
L e a d A c i d B a t t e r y S e t t i n g s Adjustable Adjustable Adjustable
N i C a d B a t t e r y S e t t i n g s Adjustable Adjustable Adjustable
L o a d C o n t r o l M o d e Low Voltage Reconnect - Adjustable (sticker provided with unit) all models
Low Voltage Disconnect - User selectable manual or automatic reconnection - includes warning flash before disconnect
and provides a one time, user selected grace period) ail models
General Specifications
S p e c i f i e d T e m p e r a t u r e R a n g e 32 °Fto104°F (0 °C to40 °C)
E n c l o s u r e T y p e Indoor, ventilated, powder coated steel wi th 3/4" and 1" knockouts
U n i t W e i g h t 2.5 lb (1.2 kg) 3.0 lb (1.4 kg) 3.0 lb (1.4 kg)
S h i p p i n g 3.0 lb (1.4 kg) 3.5 lb (1.6 kg) 3.5 lb (1.6 kg)
D i m e n s i o n s ( H x W x D ) 8.0" x 5.0" x 2.5" 10" x 5" x 2.5" 10" x 5" x 2.5"
20.3 cm x 12.7 cm x 6.4 cm 25.4 cm x 12.7 cm x 6.35 cm (25.4 cm x 12.7 cm x 6.35 cm)
S h i p p i n g D i m e n s i o n s ( H x W x D ) 12.4" x 7" x 2.5" 12.4" x 7" x 2.5" 12.4" x 7" x 2.5"
31.5 cm x 17.8cm x 6.4cm 31.5 cm x 17.8 cm x 6.4 cm 31 .5cmx17 .8 c m x 6 . 4 c m
M o u n t i n g Vertical wall mount - indoor only
A l t i t u d e - O p e r a t i n g 15,000' (4,572 mi
A l t i t u d e - N o n - O p e r a t i n g 50,000'(15,240 m)
W a r r a n t y 2 years
P a r t n u m b e r s C35, C40, C60 - Controllers
CM - Front Display Panel
CM/R-50, CM/R-100 - Remote Display Panei
BTS - Battery temperature sensor
Features & Options
R e g u l a t i o n M e t h o d Solid state, three-stage (bulk, absorption, and float), pulse width modulation
F ie ld A d j u s t a b l e C o n t r o l S e t p o i n t s T w o user adjustable voltage setpoints for control of loads or charging sources - settings retained if battery is disconnected
D i s p l a y P a n e l CM, CM/R-50, or CM/R-100 - optional LCD - backlit, alphanumeric display showing battery voltage, DC amperage,
cumulative amp hours, and amp hours since last reset - remote includes 50' (15 m) or 100' 30.5 in) cable
E q u a l i z a t i o n C h a r g e User selectable manual or automatic equalization - every 30 days
B a t t e r y T e m p e r a t u r e S e n s o r BTS - optional remote battery temperature sensor for increased charging precision
Regulatory Approvals
UL Listed to UL 1741 - 1999 and to CSA22.2 No. 107.1-95 Standards, CE compliant
Specifications subject to change w i thout notice.
BCI GROUP
SIZETYPE
CAPACITY A
MinutesCRANKING
PERFORMANCECAPACITY B
Amp-Hours (AH) TERMINAL TYPE
(See Below)
DIMENSIONS C
Inches (mm) WEIGHTlbs. (kg)@25
Amps@75
AmpsCCAD
@0°FCAE
@32°F5 HrRate
20 HrRate
100 HrRate
L W H F
MARINE/RV 12 VOLT DEEP CYCLE BATTERIES24 SCS150 150 36 530 650 80 100 - 8 11 1/4 (286) 6 3/4 (171) 9 3/4 (248) 50 (23)
27 SCS200 200 52 620 760 95 115 - 8 12 3/4 (324) 6 3/4 (171) 9 3/4 (248) 60 (27)
30H SCS225 225 57 665 820 105 130 - 8 13 15/16 (355) 6 3/4 (171) 9 7/8 (251) 66 (30)
6 VOLT DUAL-PURPOSE AGM BATTERIESGC2 6V-AGM 385 - 1100 1400 154 200 221 6 10 1/4 (260) 7 1/16 (179) 10 5/8 (270) 65 (29)
12 VOLT DUAL-PURPOSE AGM BATTERIES24 24-AGM 130 - 440 620 61 80 88 6 10 13/16 (259) 6 5/8 (168) 8 7/8 (226) 52 (24)
27 27-AGM 175 - 560 780 76 100 111 6 12 (305) 6 5/8 (168) 9 3/16 (233) 67 (30)
31 31-AGM 190 - 720 950 83 110 122 6 13 1/16 (332) 6 7/8 (174) 8 11/16 (221) 74 (34)
4D 4D-AGM 325 - 1110 1420 131 165 182 6 20 7/8 (530) 8 1/4 (209) 9 3/8 (237) 125 (57)
8D 8D-AGM 460 - 1450 1850 179 230 254 6 20 1/2 (521) 10 9/16 (269) 8 7/8 (226) 167 (76)
A. The number of minutes a battery can deliver when discharged at a constant rate at 80°F (27°C) and maintain a voltage above 1.75 V/cell. Capacities are based on peak performance.B. The amount of amp-hours (AH) a battery can deliver when discharged at a constant rate at 80°F (27°C) for the 20 Hr and 100 Hr rates and 86°F (30°C) for the 5-Hr rate and maintain a voltage
above 1.75 V/cell. Capacities are based on peak performance.C. Dimensions are based on maximum size. Dimensions may vary depending on type of handle or terminal.D. C.C.A. (Cold Cranking Amps) - the discharge load in amperes which a new, fully charged battery can maintain for 30 seconds at 0°F at a voltage above 1.2 V/cell. E. C.A. (Cranking Amps) - the discharge load in amperes which a new, fully charged battery can maintain for 30 seconds at 32°F at a voltage above 1.2 V/cell. This is sometimes referred to as
marine cranking amps @ 32°F or M.C.A. @ 32°F.F. Dimensions taken from bottom of the battery to the highest point on the battery. Heights may vary depending on type of terminal.
TERMINAL CONfIGURATIONS
For a Trojan Master Distributor near you, call 800-423-6569 or 562-236-3000 or visit us at www.trojanbattery.com.
PRODUCT SPECIFICATION GUIDE
PSG 02/08
1 LPT
Low Profile Terminal
2 HPT
High Profile Terminal
3 WNT
WingnutTerminal
4 AP
Automotive Post Terminal
5 UT
Universal Terminal
6 DT
Automotive Post & Stud
Terminal
7 ST
Stud Terminal
8 DWNT
Dual WingnutTerminal
9 LT
L-Terminal
10
Cable & Plug
PR
OD
UC
T S
PE
CIF
ICATIO
N G
UID
ECall 800-423-6569 or 562-236-3000 for more information or visit us at www.trojanbattery.com.
A Comprehensive Guide That Makes Selecting Your Battery Easier.
Since 1925, Trojan Battery Company has been known for delivering the world’s most trusted deep cycle batteries with superior engineering and innovative product design. We offer this Product Specification Guide to our customers as an essential battery selection tool, featuring:
• Helpful tips to determine which Trojan Battery is right for your application• A step-by-step guide with diagrams for battery installation and configuration • An easy-to-use specification chart featuring Trojan Battery’s complete product line• Terminal configuration photos
We also offer outstanding technical support provided by full-time applications engineers. Trojan batteries are available worldwide through Trojan’s Master Distributor Network.
PRODUCT SPECIFICATION GUIDE
Step 2: Choose your best battery model2-1 When choosing your battery model, first consider your battery compartment space as this may limit
your options. However, within your size restrictions you may have several battery options to choose from. For example, you can use a T-605, T-105 or T-125 in the same space as they are the exact same physical size. The difference between these batteries is the amount of energy they have to offer.
2-2 Next consider your energy needs. If replacing an existing battery, use it as a reference point. If your old battery provided enough energy, it can be replaced with a similar capacity battery. If you need more energy you can size up, or if you need less you can size down.
TIP: If you do not know what battery to use, contact your equipment manufacturer for their recommended battery specification. Trojan Battery offers outstanding technical support provided by full-time applications engineers to help you select your ideal batteries.
Step 3: Select your best terminal 3-1 Finally determine which terminal option best meets your needs based on the type of cable
connections you plan to use. Look for the terminal(s) available for the battery you selected (see photos on the back page of this guide) to make your selection.
TIP: Make sure you use the proper cable size when connecting your batteries so that you do not overheat your connections. For information regarding correct wire sizes you can refer to the National Electric Code, Trojan Battery User’s Guide, or contact Trojan’s live technical support.
Before getting started:
• Makesureyouknowyoursystemvoltage,batterycompartmentsize(length,widthandheight)andyour energy needs
• DeterminewhetheryouwanttouseaFLOODED/WET,GELorAGMbattery
You are now ready to use the Product Specification Guide to choose the right battery and configuration.
Step1:Determineyourbatteryvoltageandhowmanytouse1-1 Based on your system voltage, you must first decide which battery and how many to use in order to
meet your requirements. For example, you may connect a series of eight 6V batteries, six 8V batteries or four 12V batteries for a 48 volt system. The size of your battery compartment, your performance requirements and costs may limit your options.
1-2 Make sure there is enough space between batteries to allow for minor battery expansion that occurs during use and proper airflow to keep battery temperature down in hot environments.
TIP: Connecting batteries in series does not increase the capacity of the batteries; it simply increases the overall voltage to meet your system requirements. Once your voltage requirements are met, if space allows you can double the batteries in a parallel connection—thereby doubling your battery capacity. See below diagram.
PRODUCT SPECIFICATION GUIDE
Toincreasevoltage,connect batteries in series.
Toincreaseamp-hourcapacity,connect batteries in parallel.
Parallel Connect
Series/ParallelConnect
Series Connect
Toincreasebothvoltageandamp-hourcapacity,connectbatteriesinseries/parallel.
BCI GROUP
SIZETYPE
CAPACITY A
MinutesCAPACITY B
Amp-Hours (AH)TERMINAL
TYPE(See Back
Cover)
DIMENSIONS C
Inches (mm) WEIGHTlbs. (kg)@25
Amps@56
Amps@75
Amps5 HrRate
20 HrRate
100 HrRate
L W H F
6 VOLT DEEP CYCLE BATTERIESGC2 T-605 383 - 105 175 210 232 1,3,4,5 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 58 (26)
GC2 T-105 447 - 115 185 225 250 1,3,4,5 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 62 (28)
GC2 T-105 Plus 447 - 115 185 225 250 1,2,4 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 11/16 (272) 62 (28)
GC2 T-125 488 - 132 195 240 266 1,3,4,5 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 66 (30)
GC2 T-125 Plus 488 - 132 195 240 266 1,2,4 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 11/16 (272) 66 (30)
GC2H T-145 530 - 145 215 260 287 1,3,4,5 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 11 5/8 (295) 72 (33)
GC2H T-145 Plus 530 - 145 215 260 287 1,2,4 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 11 1/2 (292) 72 (33)
DIN TE35 500 - 135 200 245 271 4 9 5/8 (244) 7 1/2 (191) 10 7/8 (276) 68 (31)
901 J250G 475 - 130 195 235 260 5 11 1/2 (292) 7 (178) 11 7/8 (302) 67 (30)
901 J250P 540 - 135 215 250 276 6 11 11/16 (297) 7 (178) 11 1/2 (292) 72 (33)
902 J305G 620 - 170 255 310 343 5 12 1/4 (311) 7 (178) 14 3/8 (365) 90 (41)
902 J305P 675 - 175 270 315 348 6 11 5/8 (295) 7 (178) 14 3/8 (365) 95 (43)
902 J305H 745 - 195 285 335 370 6 11 5/8 (295) 7 (178) 14 3/8 (365) 97 (44)
903 L16G 750 - 185 305 370 409 5,9 12 1/4 (311) 7 (178) 17 (432) 106 (48)
903 L16P 805 - 200 320 390 433 6,9 11 5/8 (295) 7 (178) 16 3/4 (424) 113 (51)
903 L16H 885 - 225 345 420 466 6 11 5/8 (295) 7 (178) 16 3/4 (424) 124 (56)
8 VOLT DEEP CYCLE BATTERIESGC8 T-860 - 90 - 125 150 167 1 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 58 (26)
GC8 T-875 295 117 - 145 170 189 1,3,4 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 63 (29)
GC8 T-890 340 132 - 155 190 211 1,3,4 10 3/8 (264) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 69 (31)
12 VOLT DEEP CYCLE BATTERIES24 24TMX 140 - 36 70 85 94 3 11 1/4 (286) 6 3/4 (171) 9 3/4 (248) 47 (21)
27 27TMX 175 - 45 85 105 117 3 12 3/4 (324) 6 3/4 (171) 9 3/4 (248) 55 (25)
27 27TMH 200 - 51 95 115 128 3,4,5 12 3/4 (324) 6 3/4 (171) 9 3/4 (248) 61 (28)
30H 30XHS 225 - 57 105 130 144 3,4,5 13 15/16 (355) 6 3/4 (171) 10 1/16 (256) 66 (30)
30H 31XHS 225 - 57 105 130 144 7 13 (330) 6 3/4 (171) 9 1/2 (241) 67 (30)
N/A T-1275 280 102 - 120 150 166 1 12 7/8 (327) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 82 (37)
N/A T-1275 Plus 280 102 - 120 150 166 1,2,4 12 7/8 (327) 7 1/8 (181) 10 11/16 (272) 82 (37)
N/A J150 280 - 70 120 150 166 2 13 13/16 (351) 7 1/8 (181) 11 1/8 (283) 84 (38)
N/A J150 Plus 280 - 70 120 150 166 1,2,4 13 13/16 (351) 7 1/8 (181) 11 1/8 (283) 84 (38)
921 J185G 300 - 85 150 180 199 5 15 1/2 (394) 7 (178) 14 5/8 (371) 105 (48)
921 J185P 375 - 95 160 195 216 6 15 (381) 7 (178) 14 5/8 (371) 113 (51)
921 J185H 415 - 110 180 215 239 6 15 (381) 7 (178) 14 5/8 (371) 127 (58)
N/A DC-500ML 1050 - 272 361 450 500 4,9 19 1/4 (489) 10 5/8 (270) 16 3/4 (425) 332 (151)
36 VOLT DEEP CYCLE BATTERIESN/A 18DC-500ML 1050 - 272 361 450 497 10 35 1/4 (895) 19 1/8 (486) 16 3/4 (425) 986 (447)
6 VOLT DEEP-CYCLE GEL BATTERIESGC2 6V-GEL 394 - - 154 189 198 5 10 1/4 (260) 7 1/8 (181) 10 7/8 (276) 68 (31)
12 VOLT DEEP-CYCLE GEL BATTERIES24 24-GEL 147 - - 66 77 85 6 10 7/8 (276) 6 3/4 (171) 9 5/16 (236) 52 (24)
27 27-GEL 179 - - 76 91 100 5 12 3/4 (324) 6 3/4 (171) 9 1/4 (234) 63 (29)
31 31-GEL 200 - - 85 102 108 5 12 15/16 (329) 6 3/4 (171) 9 5/8 (245) 69 (31)
ANEXO III DIBUJOS DE FABRICACIÓN
A3
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
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UT
OD
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K E
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CA
TIO
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L P
RO
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CT
1
1
234
A
B
C
D
SHEET 1 OF 1
DWG NO
01 Plato PrincipalREV
Principal
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic 2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
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BY
AN
AU
TO
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SK
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UC
AT
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234
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
Plato
2.00
n.31
n2.25
1.09
R5.75
.25
6.75
6.00
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
D B
Y A
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UT
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L P
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BY
AN
AU
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SK
ED
UC
AT
ION
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CT
1
1
A
B
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
02 Arandela
REV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic
2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
4
4
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
n2.00
n.81
.13
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
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UT
OD
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K E
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OD
UC
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AN
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SK
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UC
AT
ION
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CT
1
1
A
B
C
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
03 Cuña
REV
Dic 2008
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
4
4
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
1.25
3.00
.25
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
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UT
OD
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K E
DU
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CT
PR
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AN
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SK
ED
UC
AT
ION
AL P
RO
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CT
1
1
A
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
04 Plato Aspas A y BREV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
4
4
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
.25
.25
.13
n.25
R.50
R6.00
R5.00
.97
2.00
1.50
3.49
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
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UT
OD
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L P
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CT
1
1
A
B
C
D
SHEET 1 OF 1
DWG NO
05 Plato Imanes A y BREV
SM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic
2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
ED
BY
AN
AU
TO
DE
SK
ED
UC
AT
ION
AL P
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2
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3
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A
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
n.25
n1.00
n9.50
.25
ITE
.75
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
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CE
D B
Y A
N A
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OD
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NA
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PR
OD
UC
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AN
AU
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SK
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UC
AT
ION
AL P
RO
DU
CT
1
1
A
B
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
06 Separador AluminioREV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic
2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
4
4
A
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C
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
n2.00
n.25
.25
.13
.27
R.50
1.00
.75
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
D B
Y A
N A
UT
OD
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K E
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SK
ED
UC
AT
ION
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RO
DU
CT
1
1
A
B
C
D
SHEET 1 OF 1
DWG NO
07 Soporte Lateral IIREV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
4
4
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
2.25 R1.33
4.14
n1.75
3.001.25
5.25
2.79
1.66
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
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L P
RO
DU
CT
1
1
A
B
C
D
SHEET 1 OF 1
DWG NO
08 Separador imanesREV
CEE Proyecto Aerogenerador
Dic2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
ED
BY
AN
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DE
SK
ED
UC
AT
ION
AL P
RO
DU
CT
2
2
3
3
4
4
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
1.57
.78
n.25
.25
ITESM
2.00
R4.75
n1.00
.752.74
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
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BY
AN
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DE
SK
ED
UC
AT
ION
AL P
RO
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CT
1
1
A
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C
D
SHEET 1 OF 1
DWG NO
09 Asiento de rodamientos
REV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic 2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
4
4
A
B
C
D
DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
n1.75
n2.00
n2.25
.50
.50
n2.00
n2.00
3.44
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
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OD
ES
K E
DU
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TIO
NA
L P
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DU
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1
1
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
10 Soporte Veleta DesvioREV
CEE Proyecto Aerogenerador
Dic
2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
ED
BY
AN
AU
TO
DE
SK
ED
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AT
ION
AL P
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4
4
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
7.00
n1.31
n1.06
ITESM
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
11 Poste PrincipalREV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic
2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
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BY
AN
AU
TO
DE
SK
ED
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ION
AL P
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
n1.75
n1.50
10.00
n1.75
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
12 Sujetador VeletaREV
1.00
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic2008
1.00
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
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BY
AN
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
1.00
1.00.25
n.25
.13
1.00 3.003.00
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
13 Tubo Velete Desvio
REV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
2
2
3
3
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4
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
14 Tubo Largo VeletaREV
ITESM CEE Proyecto Aerogenerador
Dic
2008
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
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BY
AN
AU
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DE
SK
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AT
ION
AL P
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CT
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
n.88
n.63
42.00
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCTP
RO
DU
CE
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SHEET 1 OF 1
DWG NO
Eje Version 2.0REV
CEE Proyecto Aerogenerador
Dic2008
DETAIL DSCALE 5 : 1
PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT
PR
OD
UC
ED
BY
AN
AU
TO
DE
SK
ED
UC
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DU
CT
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DRAWN
CHECKED
QA
MFG
APPROVED
Alejandro Saucedo 19/11/2008
TITLE
SIZE
CSCALE
D
ITESM
n.25
n1.25
R.51
6.00
.50
2.40
.50
.75
.19
