CCAT pedal powered grain mill/es

Claro, puedes aprovechar la energía y recorrer la ciudad en bicicleta , pero ¿te has preguntado alguna vez qué más podría alimentarse con esa energía? Una persona en bicicleta puede producir suficiente energía para alimentar una computadora portátil, la iluminación necesaria o (con conexiones sencillas) un molino de granos. Mientras que los dispositivos electrónicos requieren un diseño cableado, un molino de granos a pedales requiere accesorios mecánicos. Y con el objetivo de localizar la producción para comunidades autosuficientes, la capacidad de moler granos a pequeña escala ofrece independencia de los sistemas de producción corporativos y urbanos.

Descripción de la oportunidad

En el Centro de Tecnología Apropiada ( CCAT ) del Campus Humboldt de Cal Poly, un centro de demostración para trabajos de ingeniería y proyectos de diseño apropiados, se encuentra un molino de granos manual sin una forma sencilla de accionarlo. Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, los granos frescos como parte de la dieta reducen el riesgo de varias enfermedades crónicas, incluidas las cardiopatías, y aportan muchos nutrientes vitales. Sin mencionar que la necesidad de un molino de granos aumentó en CCAT una vez que se inició el reparto local de granos en 2007. Con las bolsas de grano fresco a mano, CCAT estaba listo para un proceso de molienda más sencillo que el habitual esfuerzo manual. El diseño garantizará que una sola persona pueda operar la bicicleta/máquina sin necesidad de asistencia. Se solicitará el asesoramiento de expertos locales en mecánica de bicicletas y pedaleo. Dado que las bicicletas se consiguen fácilmente usadas o en desguaces para su reacondicionamiento, y que en los países en desarrollo las personas suelen utilizarlas como medio de transporte, un diseño de molino que incorpore la bicicleta sin limitar su uso servirá a la mayor parte de la población. Millones de personas viven a diario sin energía eléctrica fiable para realizar sus tareas cotidianas. A menudo, estas personas viven en situaciones en las que el trabajo manual les permite mantenerse, pero los dispositivos mecánicos pueden ofrecer una forma de aliviar la carga de trabajo. La Organización Internacional del Trabajo (OIT) informó que «el grano procesado es uno de los elementos más importantes en la dieta de los grupos de bajos ingresos» en los países en desarrollo. La OIT concluyó que las tecnologías adecuadas para la molienda de granos mantienen el empleo y los ingresos locales. Dado que una de las principales razones por las que no se adoptan estas tecnologías es la falta de materiales para su construcción, he buscado un diseño multiusos. Al finalizar este proyecto, se implementará un sistema de engranajes y correas que se acopla y desacopla del cuadro de una bicicleta. La bicicleta funcionará como un medio de transporte tradicional, pero también se transformará en un molino de granos (o cualquier otro mecanismo acoplable que requiera movimiento para funcionar).

Criterios

Útil , ya que satisface tanto la necesidad básica de potencia mecánica como la de transporte.
Cómodo , para que los curiosos se sientan atraídos a probarlo y el cliente esté contento de usarlo e impresionado por el dispositivo.
Robusto , para que resista un pedaleo intenso, pero a la vez sea transportable.
Fácil de instalar y mantener, para que siga siendo útil a lo largo del tiempo.
Convertible entre los mecanismos acoplables y accionados por el dispositivo, lo que se permite según los ajustes en los estilos de fijación.
Reparable , con piezas que se ajustan a tamaños estándar y que pueden ser reemplazadas por las comunidades que usan el dispositivo, así como un manual de instrucciones que aconseja su reparación.
Ajustable , para que se puedan conectar diversas bicicletas al sistema.
Compacto en su cuadro, para que el cliente no ocupe espacio y quienes utilicen la tecnología posteriormente lo encuentren fácil de transportar.
Accesible , con señalización y etiquetado educativo, para que las personas se sientan intrigadas por el dispositivo, puedan comprender el sistema y se vayan con una mejor comprensión del potencial de la potencia del pedaleo.
Materiales reutilizados o reciclados en el diseño, y la flexibilidad para trabajar con materiales reutilizados en lugar de piezas hechas a medida. Las piezas y las prácticas de producción no deben exceder los mercados comunitarios básicos. La mayoría de los materiales, si no todos, deben ser de origen
local , para demostrar cómo las comunidades locales y aisladas pueden diseñar un dispositivo de este tipo.
Asequible para el presupuesto de CCAT, pero también muy por debajo de los precios de las bicicletas eléctricas de pedales que se venden por correo: $500 o más.

literatura: Antecedentes de la potencia de

Potencia básica del pedaleo.
El cuadro de una bicicleta, un sillín, el manillar, los pedales y algunas cadenas y correas son todo lo que se necesita para formar una unidad de potencia de pedaleo, o "dinapod". Dado que el muslo, o cuádriceps, es el músculo más grande y poderoso del cuerpo humano, es lógico que las bicicletas sigan siendo uno de los dispositivos mecánicos más eficientes. Con el cuerpo en el sillín, las piernas pueden proporcionar el trabajo de pedaleo. Es el mecanismo de rueda dentada y cadena, y los rodamientos de bolas, los que transmiten la potencia al pedalear (McCullagh).

Potencia mecánica. A la velocidad promedio de pedaleo de un adulto, unas 70 rpm, se pueden producir unos 75 vatios durante un corto periodo de tiempo. Los ciclistas profesionales pueden generar hasta 1 caballo de fuerza. (Energía para el Desarrollo Rural, Academia Nacional de Ciencias)

Como describe Russavage en su tutorial en línea, las piezas clave para construir un molino de granos a pedales son pocas.(8) Se puede usar una bicicleta estática con volante incluido y una parte de la máquina construida para usted. Luego, solo se necesitan una armadura con buje y un eje de transmisión. Para convertir su propia bicicleta, necesita: una
bicicleta;
una máquina simple compuesta por correas y poleas, conectada al molino;
una segunda correa y polea; un engranaje de bicicleta. Para ir un paso más allá, he incluido en los planos la construcción de un soporte de ejercicio in situ que permitirá convertir la bicicleta de fuente de energía a dispositivo de transporte. Para esto, se necesita un soldador y barras de metal. (Pronto habrá más detalles).

Utilidad y demanda de la bicicleta
Las ventajas de las herramientas agrícolas impulsadas por pedales incluyen un ahorro de energía (ya que el trabajo es menos intenso y las distancias se recorren sobre ruedas), evitar la compactación del suelo común en la producción a gran escala (McCullagh).

En los países en desarrollo, las bicicletas suelen ser utilitarias más que recreativas, proporcionando un transporte esencial al trabajo, la escuela y los servicios sociales. Dado que las bicicletas nuevas son relativamente caras (generalmente se importan y están sujetas a altos impuestos, los mercados son pequeños e ineficientes, y los ingresos promedio son bajos), la mayoría de las personas de bajos recursos camina. Además, dado que las escasas bicicletas se utilizan de forma productiva y son relativamente caras, se crean empleos adicionales para su reparación y mantenimiento (bikesfortheworld.org).

Comercio mundial de alimentos y cereales.
«A menos que aumente la productividad agrícola, los países en desarrollo probablemente dependerán de las importaciones para satisfacer parcialmente su demanda de alimentos. …Los países en desarrollo representarán una mayor proporción del mercado mundial y serán el motor del comercio de cereales a granel (Gehlhar)».

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estimó que los altos precios de los alimentos de 2006 incrementaron la factura de importación de alimentos de los países en desarrollo en un 10 % con respecto a los niveles de 2005. En 2007, la factura de importación de alimentos de estos países aumentó a un ritmo mucho mayor, aproximadamente un 25 %. (Rosen) Para los países con alta dependencia de las importaciones o con alta inseguridad alimentaria, cualquier disminución en la capacidad de importación derivada del aumento de los precios de los alimentos puede tener consecuencias graves para la seguridad alimentaria. (Rosen)

El aumento de precios de los cereales y las oleaginosas preocupa especialmente a los países de bajos ingresos, ya que estos productos básicos constituyen una gran parte de la dieta de sus ciudadanos. Históricamente, los cereales de bajo costo han sido un alimento básico en los países más pobres. En los países asiáticos de bajos ingresos, los cereales representan un promedio del 63 % de la dieta; en el norte de África, alrededor del 60 %. En el África subsahariana, la región más vulnerable a la inseguridad alimentaria, los cereales representan casi la mitad de las calorías consumidas. La proporción de cereales en la dieta es la más baja (alrededor del 43 %) en América Latina, donde los ingresos son más bajos. En todas las regiones, la situación varía según el país. Por ejemplo, en Bangladesh, la proporción es del 80 %, mientras que en Eritrea y Etiopía, ambos entre los países con mayor inseguridad alimentaria del mundo, la proporción ronda el 70 %. (Rosen) Además, el aumento de los costos de la energía está afectando los presupuestos de los países en desarrollo; esto, a su vez, ha generado un renovado interés en las fuentes de energía locales y naturales, como la energía mecánica y los biocombustibles. Por lo tanto, el éxito puede provenir en parte de la inversión en tecnologías agrícolas diseñadas para trabajar con comunidades de bajos ingresos.

Versatilidad del sistema.
La energía a pedales se ha aplicado al bombeo agrícola, como en bombas manuales o para el secado de salares; a herramientas de arado y cultivo; para generar electricidad mediante un sistema de generador-intertor-batería; y para preparar alimentos, desde el amasado de masa hasta el batido de mantequilla, y para alimentar molinos de grano. (McCullagh) Además, el diseño básico de un molino de grano a pedales puede manipularse con pequeños ajustes para alimentar diversos dispositivos mecánicos en la cocina y el jardín. (Energía para el Desarrollo Rural, Academia Nacional de Ciencias)

Dimensionando el sistema ideal.
Las bicicletas con ruedas de mayor diámetro ofrecen mayor ventaja mecánica. Recuerde que la circunferencia es igual a Pi x diámetro, y cuanto más grandes sean las ruedas, más fácil será generar energía. Esto se debe a que el volante de inercia conectado al sistema aumentará su eficiencia cuanto mayor sea la diferencia entre la circunferencia y la rueda de la bicicleta (Gerosa, 1997). En otras palabras, opte por la combinación de volante de inercia pequeño y rueda de bicicleta grande.

El volante de inercia suaviza el pedaleo al trabajar contra una fuerza de resistencia o un molino que podría ser inestable. En efecto, "varía la relación de transmisión dos veces por revolución", lo que aumenta la eficiencia y la facilidad (McCullagh).

1. McCullagh, James C. (1977) Pedal Power: en el trabajo, el ocio y el transporte. Rodale Press, Emmaus, PA.
   
2. Ciencias, Academia Nacional de Ciencias. Energía para el Desarrollo Rural: Recursos Renovables y Tecnologías Alternativas para Países en Desarrollo. Washington: Academia Nacional de Ciencias, 1976.
   
3. Stephen, Mark. "bikesfortheworld.org - audio." http://www.bikesfortheworld.org - Inicio. 12 de febrero de 2008 < http://bikesfortheworld.org >.
   
4. Gerosa, Bill. "Generación casera de pedales eléctricos". Home Power, octubre de 1997, pp. 56-59.
   
5. Rosen, Stacey y Shahla Shapouri. "El aumento de los precios de los alimentos intensifica la inseguridad alimentaria en los países en desarrollo", Amber Waves, febrero de 2008: http://web.archive.org/web/20120620032658/http://www.ers.usda.gov/AmberWaves/February08/Features/RisingFood.htm (consultado el 12 de febrero de 2008).
   
6. Energía y bienestar humano: un análisis crítico. 2, Tecnologías alternativas para la producción de energía. Barry Commoner, Howard Boksenbaum, Michael Corr. Nueva York: Macmillan Information, 1975.
   
7. Abbott, Allan V. y David Gordon Wilson. Vehículos de propulsión humana. Human Kinetics, Champaign, Illinois.
   
8. Russavage, Joseph. "Pedal Power: Cómo hacerlo uno mismo". 2004, 3 de febrero de 2008 < http://web.archive.org/web/20100706221425/http://www.humboldt.edu:80/~ccat/pedalpower/josephSP2004/index.html >.

Presupuesto asignado

Adiciones al presupuesto

Tuve que pagar $70 por una soldadora en un taller mecánico local, Davis Machine, para soldar el bastidor principal. También tuve que pagar $18.00 inesperados para que el taller de metal cortara mi ángulo de hierro... Lo intenté con una sierra para metales, pero solo se rompió una hoja, así que opté por la maquinaria pesada. Definitivamente se necesita poco tiempo y acceso a un taller mecánico para hacer bien este proyecto, pero espero que exista para quienes necesiten la potencia de este pedal. |}Media:Eliz77 pedalMill Budget.xls

Cronología propuesta

2/27 Hacer un segundo barrido de suministros locales reutilizados, llevar inventario a CCAT
2/29 Reunirse con Bart o un experto para que critique el diseño; Poner al día/completar la revisión de la literatura
3/03 Reunirse con el cliente en CCAT para revisar los gastos y finalizar el presupuesto
3/12 Tener la construcción del accesorio de engranaje de bicicleta en marcha para fresado
3/14 Tener el marco soldado construido para esta fecha, terminar el accesorio de engranaje de bicicleta
3/28 Tener el sistema conectado; comenzar a probar el sistema; Actualizar cualquier material de Appropedia
4/04 Centrarse en las debilidades o reparaciones necesarias y solucionarlas; redactar un manual
4/08 Completar el borrador del informe para revisarlo con anticipación; finalizar el informe del sitio de Appropedia

La construcción paso a paso...pedal a pedal

Primero, reúnes los materiales. Esto puede llevar mucho tiempo, entre buscar dónde se consiguen los soportes y las ruedas dentadas y contratar a un soldador de confianza para que haga la estructura inicial. Básicamente, busca en el desguace local e intenta encontrar un montón de karts o motos viejas. Luego, cede y compra las piezas compatibles, pero aún no las has encontrado, en la ferretería local. Encontré el eje (varilla de acero), la rueda dentada de la moto para la transmisión por cadena y unos soportes pequeños en el desguace. Dijeron que consiguen hierro angular de vez en cuando, pero esta temporada no tuve tanta suerte. Compré el hierro angular y el servicio de soldadura por 50 $. Consulta la tabla de precios para obtener más información.

Al ensamblar el chasis, intente usar cualquier material reciclado estructuralmente resistente que encuentre. Si prefiere seguir mi diseño básico, estas son las medidas del acero angular que corté para el chasis (1,25 x 1,25 x 1/8 de pulgada): Bastidor principal, piso: 2 piezas de 40 pulgadas, 1 pieza de 7,5 pulgadas, 1 pieza de 5 pulgadas, 2 piezas de 4,75 pulgadas para sostener el chasis principal, 2 piezas de 18 pulgadas, 2 piezas de 7,5 pulgadas y los orificios para los soportes de almohada a alturas ajustables.

A continuación he incluido una galería de las etapas y piezas clave del proyecto.

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  Jesse Davis, un maquinista local, suelda el bastidor principal.
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  Jesse Davis, un maquinista local, suelda el bastidor principal.
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  Las piezas ensambladas y el JB Weld utilizados para fijar la rueda dentada de la bicicleta para que encaje en el eje. Diámetro de 0,5 pulgadas.
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  Vista de cerca de la rueda dentada, con la primera de las dos arandelas soldadas para reducir el conjunto central al tamaño de mi eje.
• This series of drill parts and the arm of the grinder fit together tightly, providing the firm hold needed for the high torque.
  This series of drill parts and the arm of the grinder fit together tightly, providing the firm hold needed for the high torque.
• The standing state of the bike, leaning on the frame and locked into the axle/sprocket power drive system.
  The standing state of the bike, leaning on the frame and locked into the axle/sprocket power drive system.
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