Tema: savonius... tan menospreciado y tan interesante.

Buenas a todos. Un gusto compartir algunas inquietudes aqui ya que no encuentro casi ningun foro activo en español que aborde la tematica de la mini eolica.

Como dice el titulo, me tiene desconcertado el poco interes que despierta el diseño tipo savonius a nivel comercial para minieolica. Hace años me interesa el tema, y lo sigo de cerca cada algun tiempo a ver que avances se han dado, y me encuenttro que despues de mas de 10 años, pocas innovaciones reales se han dado en este terreno.
He visto que empresas que prometian a priori mucho mas de lo que en verdad ofrecian ( en equipos verticales derivados de savonius) desaparecieron hace mucho y no hay ninguna que tome la posta.
Demas esta decir que los conceptos de succion, vs arrastre los tengo mas que claros por lo que esta fuera de discusion cuales son los mejores equipos para produccion comercial.
Pero en el campo de la eolica para apoyar el consumo de una casa equipos horizontales con el zumbido que meten y lo facil que se pueden romper, nunca me atrajeron.

Analice mucho los diseños basados en darrieus,( en formato H) pero su muy bajo torque al inicio, y su imposibilidad de arrancar solos con vientos moderados (imagino que con vientos muy fuertes deben arrancar solos algunos de 5 palas) me desanimaron.
Si alguno tiene dudas acerca de esos inconvenientes que mire alguno de esos equipos modestos, y vea que dias realmente funcion o siquiera giran.
Mas aun que mire las publicidades de las empresas que los comercializan, y podra ver normalmente UN MONTON de fotos con el aparato estatico, pero ningun video demostrando su arranque y funcionamiento con poco viento.
Los pocos videos que uno encuentra con ellos funcionando, se ve un desempeño pobre, o eligen para el video un dia que el viento esta bien por arriba de los 35-40k/h situacion que no es comun en la mayoria de los lugares del mundo.

Encontre proveedores en china que te venden las palas en aluminio para esos darrieus, de muy buena construccion y porte a precio tentadores ademas, pero luego de unas pocas pruebas empiricas y recordando mi pasado como aeromodelista, (donde pude de primera mano ver que tanta velocidad relativa se necesita para generar un minimo de succion en un perfil alar) creo que los modelos tipo giromill derivados de darrieus, necesitan zonas "especiales" donde el viento circule a una media minima de 30 kilometros por hora, para funcionar medianamente bien.

La diferencia de rendimiento entre esos modelos y los horizontales es bien facil de entender, de las tres palas que lleva un darrieus, solo una esta generando un torque "importante", una segunda que este en el sentido opuesto de giro y retornando genera otro poquito ( muy poquito) y la tercera arrastre y turbulencia. Mientras que en un horizontal, tenes las 3 palas al mismo tiempo generando torque en su superficie y con menos interferencia de las palas entre si mismas.

Entonces a misma cantidad de materiales involucrados en su produccion, el sistema horizontal tiene mas "potencia" relativa. Sumado a eso ademas que sin ser los modelos con rotor H pero Helicoidal, la forma en que se genera el torque desparejo en el rotor provoca, vibraciones en los darrieus que acortan la esperada vida util. Y por ultimo.... siempre los publicitan como "silenciosos" y es mentira porque las aspas giran ( cuando hay suficiente viento) a una velocidad relativa muy superior a la del viento, por lo que van a generar siseos no tan acusados como los horiontales (que levantan mas RPM todavia), pero definitivamente no son silenciosos como los suelen publicitar.

Se podria entrar a hablar mucho sobre mejoras o diseños que mitigan un problema pero generan otro, pero lo cierto es que si bien esteticamente son muy depurados, funcionalmente son malos el 90% de los diseños.
Lo que me lleva a la cuestion, porque no explotar SERIAMENTE los diseños savonius???? y la respuesta para mi es, que para el fabricante lograr por ejemplo una potencia de 500watts reales, con un horizontal, le cuesta 5 o 6 veces mas barato que lograr la misma potencia con un savonius bien realizado (el darrieus tipo giromil H vendria a ser un camino intermedio en lo que a costos refiere, pero si no hay buen viento disponible olvidarse de ese diseño).

Entonces visto lo visto y que la energia electrica va a ser el principal insumo energetico de aca a unos pocos años y el que ose quemar un litro de combustible lo van a mirar feo los vecinos, me decidi a diseñar algun savonius bien hecho, y que funcione! que sea algo que realmente pueda funcionar en zonas donde el viento promedio no suele superar los 18-20 k/h que es el promedio mundial ademas.

Ya realice un prototipo a escala 1/10 y quede impresionado del desempeño en vientos de MUYYYY baja intensidad. la proxima semana voy a hacer un primer prototipo a escala total en lo que a diametro refiere pero a 1/5 de su escala en altura, pero que me de ya una referencia mas concreta de las rpm en vacio y rpm con algo de carga. Luego de realizado el prototipo ese y las pruebas les ire comentando resultados.

Pero resumiendo, no estoy para nada de acuerdo con que el sistema savonius no tiene cabida en una generacion hogareña, creo que obviando el unir dos mitades de tanques como hace la mayoria como experimento y realizando un diseño mas depurado, y con los materiales adecuados, y en una escala de tamaño razonable (con lo de razonable me refiero a la potencia que se busca, en mi caso seria un tamo de 1.20 de diametro por 6 o 7 metros de alto) y gastando lo que hay que gastar (nada de generadores caseros por ejemplo) se puede llegar a generar un volumen considerable de corriente como para bajar un 70% el consumo de corriente de una casa promedio.

Asi que creo que sere unos de los pocos que pondra el progreso de su proyecto en fotos y hasta terminarlo, porque veo mucha simulacion de fluidos por computadora, pero casi ninguno que lleva los diseños del papel a la vidal real.
Ya con el primer prototipo de las palas quede muy impresionado del rendimiento a bajo viento. A 3 o 4 kilometros por hora ya giraba rapidito a 10 k/h ya generaba un torque interesante, y en el momento en que pude registrar una rafaga de unos 3 segundos a 21k/h era una locura las rpm que levanto el modelo) pero me gustaria probar un diseño mas, que me deja la duda de si mejoraria o empeoraria el diseño actual de 3 palas asimetricas.

Para mi el camino de los savonius es por ahi, mantener una relacion de diametro por altura muy grande, para lograr buenas revoluciones al no exagerar el diametro, y la altura de la columna le va a dar el necesario torque para mover el generador sin problemas o una reductora en caso de no llegar con las que requiere el generador, pero creo lo mejor es gastar un poco bastante mas en un modelo de muy bajas revoluciones para evitar la reductora y mejorar la eficiencia al maximo posible.
Usar materiales resistentes pero livianos, como la fibra de vidrio para el rotor y el resultado es muy prometedor. NO economico! para economico estan los medios tanques .

Sinceramente no he visto en ningun video de los cientos que he mirado un rendimiento asi con esas condiciones de viento. La otra explicacion podria ser que mi anemometro digital este midiendo mal, y las velocidades sean superiores a los que marca, pero es nuevo y es mas o menos conocido el modelo, no encontre reviews de el que lo reclamaran como de mala calidad.

PD: las mediciones las hago con el anemometro en k/h porque en metros por segundo es mas dificil calcular las variaciones sin hacer calculos mentales todo el tiempo, me resulta mas racional asi, con una escala mas gradual. Aclaro esto porque alguno podra pensar que seteo mal el anemomentro y en realidad estaba midiendo metros por segundo, con lo que cambiaria demasiado la relacion de rendimento.

Despues veo de subir fotos del prototipo chico.

bueno no me deja subir fotos o videos hasta completar 5 mensajes...asi que esperare un par de dias con mensajes separados sino el sisema va a asumir que spameo tambien?

Espero impaciente tus progresos..... saludos

Ya hice las palas de una escala de 1/3 en el alto, pero estas ultimas dos semanas anduve bastante atareado y luego enfermo, pero ya en esta semana empiezo la jaula para sotener la estructura.

Si logro sacar 80watts de esa estructura de 220cm de alto por 170cm de diametro, el proyecto puede funcionar. Ya tengo motores de patineta electrica (de los mas economicos y poco eficientes pero fueron los que encontre) para usar como alternador provisorio para el test.



Estos dan cada uno, unos 50-60wats a 400 rpm, habra que recurrir a una multiplicadora pero todo sea por probar el concepto. Si funciona ya tengo una empresa en china que me puede producir los esqueletos 100% en aluminio, con un perfil hecho a medida. Con lo que el trabajo de armar las turbinas se reduciria a un par de horas por modulo maximo a diferencia de ahora que es todo un asunto artesanal.

Necesito llegar a alrededor de 80 watts con vientos de 18k/h por modulo y seria viable todo el proyecto.

PD: consegui un tacometro y el prototipo a minima escala ( 12cm x70cm) me llego a medir mas de 900 rpm en vacio, en viento de 25k/h, vamos a ver cuanto pierde en rpm este otro prototipo por el aumento del radio de la circunferencia, porque el diseño de las palas es casi exacto al prototipo.

.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

https://youtu.be/jK5aGnlfPBE

bueno ya tengo las aspas ensambladas y funcionando en el prototipo. medidas: 220cm de alto de las aspas x 170cm de diametro del rotor.

Lo tengo contra un rincon en mi casa para que no agarre viento fuerte de ningun tipo, ya que sin el alternador no tiene nada que frene las revoluciones y con apenas cualquier brisa que llega a darle en la parte superior, empieza a girar de forma sostenida por horas.
El diseño final seria 3 veces ese alto, manteniendo el mismo diametro.

Veremos cuando tenga el generador instalado de llevarlo a la costa, que la tengo a 300 metros para que soporte un viento de 16-20 k/h que es nuestro promedio aqui y ver si puede mover con suficiente velocidad el alternador hecho con 2 motores de patineta electrica. El target seria 70 watts para ese tamaño, y 220w para el tamaño completo, veremos que tanto me pueda estar restando la transmision que lleva 3 combinaciones de engranajes para llevarlo a la relacion de velocidad que planeo.
Pero el proyecto avanza.

Con respecto a engrajes puedes hacer unos de plástico en impresoras 3D. Que te saldrán económicos
.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Me faltó comentar que si no van tener temperaturas de 70 grados los engranajes no tendrás problemas. Por otro lado tienes que pensar en el mantenimiento ya que los rodamienntos a partir de 24000 horas de trabajo se recomienda su cambio.

Iniciado por granaino1063

Con respecto a engrajes puedes hacer unos de plástico en impresoras 3D. Que te saldrán económicos
.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Me faltó comentar que si no van tener temperaturas de 70 grados los engranajes no tendrás problemas. Por otro lado tienes que pensar en el mantenimiento ya que los rodamienntos a partir de 24000 horas de trabajo se recomienda su cambio.

Es un prototipo no va a quedar funcional, no tiene los materiales con suficiente resistencia para soportar años a la intemperie. Respecto a los engranajes ya le adapte una corona de arranque automotriz, con un buen trabajo por cierto porque era un modelo que se sujetaba con unos tornillos a su placa base y el agujero central tenia un desfasaje de casi 3mm del centro imaginario de la corona dentada. Necesite retificar con el torno esa diferencia y profundicar los dientes que habian quedado petisos luego del retificado. Sin ese ajuste la corona se trancaba cuando llegaba la zona donde los dientes se alejaban del piñon.
Pero la verdad con el torque que se genera entre piñon y corona dudo que los dientes de plastico pudieran soportar esa tension por mucho tiempo. Tiene una relacion 15/1 la transimision que hice y creo esta bastante bien porque un viento suave de 13-14k/h ya lo pone a generar carga (unos 30 watts), pero necesito vientos sostenidos, no rafagas de 2 segundos para saber bien el potencial real.

De todas maneras como los motores de rueda de patineta electrica no me convencen demasiado, estoy esperando el arribo entre mañana y pasado de un generador especifico para estos menesteres, que quiza me obligue a cambiar un poco la relacion de transmision, pero al menos sera con bobinado de cobre y no de aluminio como el de estos motores y una configuracion de las bobinas adecuada a la generacion de corriente, no a su consumo ( despues de probarlos en diferentes condiciones, noto que tienen un arrastre sin "carga", que no deberian tener, y con carga se ponen muy duros para lo poco que generan).

Tal vez el resultado sea muy similar, pero necesito confirmar eso para estar tranquilo que estoy usando las partes correctas y no tengo perdidas de eficiencia exesivas por usar alternativas economicas, pero no muy adecuadas.

Y lo mas importante, mañana espero dejarle prontas las ruedas para poder transportarlo a la costa y chequear ahi con el medidor de viento y tacometro que rendimiento tentativo puedo lograr.
Ya que donde esta mi casa hay demasiados arboles todo alrededor (mas alla de que esta rodeado por 3 estructuras que solo le permiten tomar viento en los ultimos 50cm de las palas en el mejor de los casos) y no voy a hacer toda una estructura para levantarlo por sobre todos los obstaculos y sea una decepcion luego el rendimiento. Cuando uso el medidor de velocidad de viento en mi casa tengo 4 a 10 k/h y de a rafagas de solo dos o 3 segundos maximo por todos esos arboles que rodean la manzana.
En la costa suele haber entre 15-22 K/h, y sostenidos por lo que puedo hacer mediciones mas acordes al viento que podria tomar en una buena torre de 10 o 12 metros de altura. Asi que sera cuestion de chequear el rendimiento del prototipo en la costa y ver los costos de escalarlo. Le tengo fe.

https://www.youtube.com/watch?v=r938XAA4xto

Bueno como prometi voy avanzando en el projecto, hoy pude probar en la costa con modestos vientos de hasta 20K/h el rendimiento de mi savonius tripala a escala reducida.

El diseño final ha ido evolucionando con el paso de estos meses y va a constar de 2 turbinas girando a contrarotacion y un deflector central para subir la eficiencia dramaticamente,( hay un firma comercial de estados unidos que hace un diseño asi, pero carisimos) segun mis estimaciones entre esa mejora del deflector central y un motor especifico para aerogeneradores ( el que compre inicialmente era para 48v y no funciono como necesitaba) mas multiplicadoras planetarias y materiales inclusive mas livianos que los actuales, deberia subir un 100% la generacion de corriente a misma area de barrido y ahi ya nos situamos en una produccion util muy respetable, en vientos suaves y sin necesidad de que sean laminares como necesitan los demas tipos de turbinas, como las darrieues o las clasicas hortizontales.

Los materiales para el modelo definitivo ya estan en viaje en este momento desde china por via maritima. Pero sin lugar a dudas voy a taparle la boca a mas de un exeptico que opina que las turbinas savonius son juguetes y no pueden generar corriente util en vientos suaves. Yo voy a demostrar que no es asi, y que ademas a diferencia de los modelos darrieus y horizontales se pueden instalar en zona con vientos muy irregulares y aun asi funcionar perfectamente.