Aeroturbines Savonius

Carolina / 26/02/2013 / 1 Comment / ENERGIA, MÀQUINES i MECANISMES, Projectes

Les Savonius són màquines eòliques d’eix vertical amb un disseny molt simple: dos semiclindres verticals disposats en forma de S que giren per la diferència de resistència aerodinàmica entre la cara cóncava i la cara convexa del rotor.
No s’utilitzen massa, a nivell comercial no poden competir amb els grans aerogeneradors d’eix horitzontal, peró …

Encara que el rendiment aerodinàmic de les Savonius és molt baix, tenen coses bones:

•	Funcionen per arrossegament, no necessiten orientar-se en la direcció del vent.
•	Poden començar a girar amb vents de baixa velocitat i no cal que estiguin a gran alçada, per tant s’elimina la necessitat de la torre.
•	Poden començar a girar amb vents de baixa velocitat i no cal que estiguin a gran alçada, per tant s’elimina la necessitat de la torre.
•	En ser màquines lentes (baixa velocitat de rotació), hi ha poc desgast mecànic i són adequades com aeromotors per aconseguir potència.
•	El sistema de transmissió pot estar en la base de la màquina, a peu de terra.
•	La seva construcció senzilla i econòmica afavoreix la reutilització: hi ha molts Savonius fets amb bidons, llaunes i garrafes.

Malgrat la seva senzillessa constructiva, hi ha una sèrie de factors i paràmetres geomètrics a tenir en compte per aconseguir el màxim rendiment dins els límits aerodinàmics propis d’aquest tipus de màquines eòliques:

•	Els semicilindres del rotor no haurien d’estar fixats a l’eix central per tal de deixar espai (e) i canalitzar el flux de l’aire a l’interior del rotor. L’eix ha d’estar fixat a uns taps circulars superior i inferior, el tamany d’aquests taps no ha de ser major del 5% del diàmetre total del rotor (D).
•	El diàmetre de l’eix central també influeix en el coeficient de potència de la màquina. Quant més gruixut sigui l’eix, menor serà el coeficient de potència.
•	El nombre de pales redueix el rendiment de la màquina. Encara que hi ha Savonius amb tres pales, s’ha demostrat que el màxim rendiment s’aconsegueix amb només dues pales.
•	Encara que el solapament ideal en planta entre els dos cilindres (e) ha de ser una mica més petit, per simplificar podem fer-lo de 0.5 d. Cal agafar el compàs i dibuixar els dos semicercles als taps del rotor >>>
•	Es pot augmentar el coeficient de potència amb dispositius com concentradors o difussors i amb pales helicoïdals, però aixó augmenta també la complexitat constructiva i encareix la màquina.
•	La relació d’aspecte (alçada/diàmetre) ha de ser 2. Es pot augmentar el coeficient de potència col·locant rotors un a sobre de l’altre peró desfasats 60º en horitzontal per aprofitar millor l’empenta del vent, i aïllats un de l’altre per evitar fluxos d’aire que reduirien el coeficient de potència. La relació d’aspecte de cada módul sempre ha de ser 2.

Per al nostre Savonius podem inspirar-nos en d’altres. Veieu alguns exemples (com no, millorables) clicant sobre les imatges:

Per als alumnes poc inspirats, aquesta és la proposta de la profe:
Pautes de muntatge del rotor – Pautes de muntatge de l’eix del rotor

No descuideu l’estructura de suport

És important evitar les vibracions de l’eix en girar el rotor, per aixó val la pena que aquest estigui agafat també per dalt. A més cal una bona base que doni estabilitat a la màquina, podem utilitzar peces massises de fusta (pes a la base) i/o tensors.
Cal tenir cura també amb la fricció en els punts de suport de l’eix. Per reduir-la ens poden ajudar els coixinets i els rodaments.