Locally Delicious school solar dehydrator/es

A partir del semestre de primavera de 2011, el equipo SodHoppers se unió para trabajar en un proyecto semestral que les asignó Lonny Grafman. Su cliente, Locally Delicious, les brindó la oportunidad de diseñar y construir un deshidratador solar que se instalará en una escuela primaria cercana. Este diseño se incluirá en el nuevo libro de Locally Delicious, "Lunchbox Envy", lo que permitirá que escuelas de todo el país también lo implementen.

de fondo

Locally Delicious es un grupo de mujeres que colaboran en un nuevo libro titulado "Envidia de la lonchera". Se incluirán varios proyectos de Ingeniería 215. El deshidratador solar escolar es uno de ellos.

Equipo SodHoppers:

• Alisha Sughroue
• María Wooldridge
• Justin Thompson
• James Courtney

Objetivo y criterios

Objetivo

El objetivo de este proyecto es que los jóvenes que participan en este proyecto tengan conocimientos sobre deshidratación de alimentos, técnicas de conservación y sostenibilidad alimentaria.

Criterios

Se ponderaron y definieron varios criterios que se muestran en la siguiente tabla.

Descripción del Proyecto Final

El objetivo del proyecto era diseñar un deshidratador solar de alimentos que pudiera ser replicado por escuelas de todo Estados Unidos.

La luz solar entra en el colector solar inclinado a través del acristalamiento, una lámina de policarbonato, y calienta una lámina metálica. El aire entre el acristalamiento y el colector solar se calienta, lo que lo hace menos denso y asciende. A medida que este aire asciende, es reemplazado por aire exterior que entra por la parte inferior del colector, que también se calienta. El aire ascendente finalmente sale del colector y entra en un armario elevado aislado con una ventilación en la parte superior. Dado que el aire dentro del armario es menos denso que el aire exterior al calentarse, se mueve verticalmente dentro del armario y sale por la ventilación. El armario contiene marcos horizontales con malla de nailon sobre los que se colocan los productos. Estos productos se secan por el aire caliente en movimiento al que están expuestos.

El colector solar contiene una lámina de cobre pintada de negro que se asienta sobre un aislamiento dentro de una caja de madera cubierta de policarbonato.

Costos

Horas de diseño

Figura 1: Gráfico circular que detalla cómo los SodHoppers emplearon su tiempo en el proyecto.

Costos de materiales

Resultados de las pruebas

El producto final fue todo un éxito. Las manzanas y los mangos se secaron como se muestra en las Figuras 2 y 2a, respectivamente. Se obtuvieron productos de buena calidad. La temperatura interna del armario de secado se mantuvo en torno a los 43 °C, una temperatura óptima. La temperatura exterior durante los dos días de secado osciló entre 15 °C y 21 °C. El cielo estuvo ligeramente nublado durante ambos días de la prueba.

Cómo crear

Colector solar

El colector solar, que se muestra en la Figura 3c, está construido con madera contrachapada y vigas de dos por cuatro. La estructura se muestra en la Figura 3d. La madera se ensambla para crear una caja rectangular de 165 x 68 cm, con madera contrachapada como base. La caja se aísla mediante la unión de piezas de poliestireno reciclado en la base, como se muestra en la Figura 3f. A continuación, se coloca la lámina de cobre, que actúa como conductor térmico, sobre el aislamiento. Finalmente, el panel de policarbonato corrugado, que actúa como acristalamiento, se fija sobre la caja mediante piezas especiales corrugadas en los extremos y laterales, y finalmente se atornilla.

Materiales necesarios

• Gran trozo de madera contrachapada
• Tornillos de acero inoxidable
• Lámina grande de cobre (del tamaño del colector)
• cortadores de metal
• Madera de 2' x 4'
• Aislamiento (aislamiento común reciclado/reutilizado)
• Sellador de grado alimenticio con pistola de calafateo
• Taladro eléctrico que incluye una broca circular
• Pieza grande de policarbonato de 65" x 30" como mínimo
• Mosquitera de ventana reciclada
• Chinchetas
• Pintura en aerosol negra mate para exteriores
• postes de madera de 4' x 4'

Procedimiento

1. Corte la madera contrachapada a 65" x 27". Esta será la base del colector.
2. Corte dos piezas de 2 x 4 de 65" de largo. Luego, corte dos piezas más de 2 x 4 de 23" de largo. Las cuatro piezas de 2 x 4 serán los laterales del colector.
3. Perfore cuatro orificios de dos pulgadas, espaciados uniformemente entre sí, en una de las piezas de 27" de 2 x 4. Esta pieza estará ubicada en la parte delantera del colector por donde entrará el aire.
4. Perfore tres orificios de dos pulgadas espaciados uniformemente en la otra pieza de 27" de 2 x 4. Esta pieza estará ubicada en la parte posterior del colector por donde el aire caliente pasará al gabinete de calefacción.
5. Corte 4 x 4 para hacer dos piezas de 10". Luego corte cada 4 x 4 en un ángulo de 45 grados para que las patas del colector puedan estar planas sobre el suelo cuando el colector se coloque contra el gabinete. Estas dos piezas serán las patas delanteras del colector.
6. Atornille las dos piezas cortadas de 4 x 4 a la madera contrachapada en cada extremo, lo que dará como resultado el frente del colector.
7. Utilice una pistola de calafateo con sellador de calidad alimentaria para revestir todo el perímetro de la madera contrachapada antes de atornillar las piezas de 2 x 4 para garantizar un mejor aislamiento.
8. Atornille las piezas de 2 x 4 a la madera contrachapada, asegurándose de atornillar las piezas de 2 x 4 con 4 agujeros en el lado de las patas. Luego, asegúrelas atornillando las piezas de 2 x 4 en los extremos. Esta será la base de su colector.
9. Coloque una capa de poliestireno (de neveras portátiles o cajas de TV) para cubrir la base de la madera contrachapada. Fije el poliestireno a la madera para que no se mueva. A continuación, coloque aislamiento sobre el poliestireno, cubriendo toda el área interior de la base. Se puede usar una manta, virutas de madera u otro material aislante en lugar del poliestireno y el aislamiento.
10. Pinta la lámina de cobre con pintura negra en aerosol. Esta pintura ayudará a absorber el máximo calor posible.
11. Una vez seca la pintura, coloque el cobre en la base sobre el aislamiento. Luego, cubra los dos lados interiores del listón de 2x4 con aislamiento.
12. Corte un trozo rectangular de malla que se ajuste al ancho y la altura de los 4 orificios del panel frontal de 2 x 4. Engrape la malla en el interior del panel de 2 x 4. Esto evitará que los insectos entren al recolector.
13. Calafatee con sellador de calidad alimentaria el perímetro exterior del 2 x 4 para garantizar que el acristalamiento quede sellado herméticamente sobre la base.
14. Coloque un acristalamiento de 160 x 68 cm sobre la base del colector. A continuación, atornille el acristalamiento al listón de 5 x 10 cm para terminar la construcción del colector solar.

Gabinete de secado

El armario de secado que usaron los Sodhoppers, mostrado en la Figura 3, era en realidad un armario reciclado. Cualquier tipo de caja habría sido un buen candidato para el cuerpo de la secadora. Se quitaron las puertas y se grapó el aislamiento al interior del armario, como se muestra en la Figura 3a. A continuación, se colocaron las estanterías. Consistían en cuatro bloques de madera en cada esquina y piezas de madera más pequeñas que se ramificaban para formar un estante donde los tendederos podían colocarse fácilmente, como se muestra en la Figura 3b. La caja de secado con los tendederos en su interior se muestra en la Figura 3j. A continuación, se volvieron a colocar las puertas con bisagras nuevas y un pestillo para asegurarlas, como se muestra en la Figura 3k.

Materiales necesarios

• Madera contrachapada
• Madera de 2' x 4'
• Pistola de grapas
• Material de aislamiento
• Tornillos
• Gabinete de cocina reciclado
• 1 x 1 madera
• Taladro con broca circular incluida
• Pintura blanca a base de agua
• Papel de lija
• Acristalamiento de policarbonato adicional
• 1 x 2 madera
• madera contrachapada de ¾ de pulgada

Procedimiento

1. Retire las puertas desatornillando las bisagras. Deje las puertas del armario a un lado.
2. Perfore dos agujeros de dos pulgadas de diámetro en cada lado, cerca de la parte superior del lateral, cerca de la abertura del gabinete. Por aquí se escapará la humedad de los alimentos que se están secando.
3. Perfore tres agujeros de dos pulgadas de diámetro en la parte trasera del gabinete, justo en la base. Aquí es donde se conectará el colector y donde pasará el calor.
4. Grape el aislamiento dentro del gabinete, cubriendo toda la superficie. Asegúrese de cortar los agujeros que encajen con los ya perforados.
5. Corte cuatro piezas de 2 x 4 pulgadas (5 x 10 cm) que se ajusten a la altura del interior del gabinete. Perfore tornillos en las piezas de 2 x 4 pulgadas (5 x 10 cm) uniéndolas a las cuatro esquinas del gabinete. Esta será la base sobre la que se montarán los soportes para bandejas.
6. Corte diez piezas de madera de 1x1 a 15 longitudes que se perforarán en las piezas de 2x4 del gabinete. Perfore un tornillo en las piezas de 1x1 para conectarlas horizontalmente a las piezas de 2x4 previamente perforadas. Separe 15 cm para formar 5 soportes a cada lado. En estos soportes se deslizarán los tendederos.
7. Ahora engrape el aislamiento en las puertas del gabinete, pero no las atornille todavía.
8. Atornille dos piezas de madera de 1 x 2 en la parte superior del gabinete, una contra cada lado exterior.
9. Asegúrese de que el gabinete no tenga pintura a base de aceite; si la tiene, lije bien para eliminarla. Luego, pinte el gabinete con dos capas de pintura. Deje secar la primera antes de aplicar la segunda. A continuación, pinte las puertas del gabinete mientras pinta el gabinete.
10. Una vez que la pintura haya terminado de secarse por completo, vuelva a atornillar las puertas del gabinete.
11. A continuación, use la pieza de vidrio sobrante del colector y atorníllela a las piezas de madera de 1 x 2 pulgadas de la parte superior del gabinete. Asegúrese de que el vidrio cubra el gabinete horizontalmente. Esta será la cubierta del gabinete para proteger las bisagras de la lluvia y la oxidación.
12. Corte dos piezas de madera contrachapada de ¾" de 15 cm de largo y 7,5 cm de alto para cubrir los orificios de ventilación superiores a los lados del gabinete. Estos se usarán para regular la ventilación, deslizándolos hacia adelante y hacia atrás para permitir una mayor o menor salida de aire del gabinete.
13. Corte 8 piezas de madera contrachapada de ¾" a 2" x 7". Estas piezas serán el marco para la regulación de la ventilación.
14. Coloque la pieza deslizante centrada sobre el orificio de salida del gabinete nivelado con el suelo y haga marcas de un octavo de pulgada debajo y por encima de la pieza de madera.
15. Coloque una de las piezas del marco directamente debajo de la línea inferior formada por el orificio de entrada y otra pieza del marco directamente encima de la otra línea.
16. Coloque otras dos piezas de madera encima y hasta el borde exterior de las piezas que acaba de colocar.
17. Perfore cuatro tornillos en cada esquina del marco para asegurarlo.
18. Repita el proceso de construcción del marco con el otro orificio de salida de ventilación del gabinete.
19. Corte 2 x 4 a 22 pulgadas y, con una sierra de mesa, corte una sección de madera en un ángulo de 45 grados. Esta pieza será para el montaje del colector. A continuación, atornille la pieza de madera con el lado raspado hacia arriba contra el gabinete, debajo de los tres agujeros.

base

La base, que se muestra en la Figura 3i, se construyó con cuatro listones de 4x4, madera contrachapada y plexiglás. El contrachapado se colocó sobre los listones y el plexiglás se montó a cada lado para evitar que el armario de secado se moviera.

Materiales necesarios

• Madera de 4 x 4
• Madera contrachapada
• Vidrio acrílico (se puede utilizar madera de 1 x 4 como sustituto, ya que es más fácil de cortar)
• Tornillos
• Destornillador

Procedimiento

1. Corte cuatro piezas de 4 x 4 de 36" de largo. Estas serán las patas de la base.
2. Corte la madera contrachapada a 27" x 18". El gabinete descansará sobre esta madera contrachapada.
3. Corte 4 piezas de vidrio acrílico. 2 piezas serán de 27" x 6" y las otras dos serán de 18" x 6".
4. Atornille la madera contrachapada a las cuatro piezas de 4 x 4 para que la base se mantenga en pie. A continuación, atornille las piezas de vidrio acrílico a los lados de la base para que el gabinete quede bien fijado. Asegúrese de que 5 a 7,5 cm de vidrio acrílico sobresalgan de la base de la madera contrachapada.

Tendederos

Los tendederos están construidos con tiras de madera contrachapada y malla de nailon, como se muestra en la Figura 3g. La malla se colocó entre una base y una tapa de madera contrachapada. Se grapó a la base y luego se atornilló la tapa, sujetando eficazmente la malla para crear un tendedero que facilita la circulación del aire. El producto final se muestra en la Figura 3h.

Materiales necesarios

• 3 yardas de malla de nailon
• Madera contrachapada
• Tornillos
• Pistola de grapas y grapas

Procedimiento

1. Para hacer cinco rejillas para el deshidratador, corte 10 piezas de madera contrachapada de 5 cm de ancho y longitudes que se ajusten al espacio del gabinete. Luego, corte 10 piezas de madera contrachapada de 2,5 cm de ancho y 5 cm de longitud, 2,5 cm menos que el ancho del gabinete donde se colocarán.
2. Corte 10 piezas de madera contrachapada 4" más grandes que el ancho de la pieza más larga cortada en el último paso.
3. Corte 10 piezas de madera contrachapada de 5 cm de ancho y 10 cm de largo menos que el ancho de la pieza más corta cortada en el primer paso para fabricar los tendederos. Tenga en cuenta que estas longitudes varían considerablemente debido a los diferentes tipos de gabinetes disponibles.
4. Coloque las dos piezas más largas hechas en el primer paso de construcción de los tendederos paralelas entre sí.
5. Tome las otras dos piezas del primer paso para hacer los tendederos y colóquelas en los extremos de las piezas paralelas.
6. Separa las piezas paralelas hasta formar un marco.
7. Tome una pistola de grapas y grape los puntos de fijación del marco para mantenerlo en su lugar.
8. Tome una malla de nailon y córtela según las dimensiones del marco que acaba de construir.
9. Grape un lado de la malla de nailon a un lado del marco que contenga una de las piezas paralelas originales.
10. Tome uno de los trozos de madera cortados de la segunda bala en los escalones del tendedero y atorníllelo al lado que contiene la malla de nailon grapada con dos tornillos en cada esquina y otros dos tornillos espaciados a distancias iguales entre sí.
11. Estire el nailon hacia el otro lado del marco y grápelo.
12. Tome uno de los otros trozos de madera cortados de la segunda bala y atorníllelo al marco de la misma manera que el anterior.
13. Mientras estira la malla de nailon sobre los otros lados del marco, grape la malla al resto del marco.
14. Tome una de las piezas de madera cortadas del tercer paso con viñetas y atorníllela al marco para asegurar la malla en la otra parte de la estructura de manera similar a antes, luego haga lo mismo con el otro lado.
15. Corte el exceso de malla de nailon del tendedero.
16. Repita el proceso para el resto de los bastidores.

Poniéndolo todo junto

Materiales necesarios

• Tornillos
• 2 pies de conducto de aluminio
• Destornillador
• Alicates de corte (para cortar conductos de aluminio)
• Cinta de aluminio

Procedimiento

1. Levante el gabinete y colóquelo sobre la base. Asegúrese de que esté completamente plano sobre la base y que encaje perfectamente. A continuación, atornille la parte inferior del gabinete a la base para asegurar su estabilidad.
2. Coloque el colector en posición vertical y apóyelo contra la parte trasera del gabinete, debajo de los orificios del listón de 2 x 4. Las patas deben quedar planas sobre el suelo y el colector debe estar en un ángulo de 30 a 45 grados. Una vez colocado el colector en su posición final, atornille sus bordes al listón de 2 x 4.
3. Una vez que el gabinete y el colector estén estabilizados y conectados, es momento de conectar los conductos de aluminio. Corte los 60 cm de conducto en tres partes.
4. Una vez obtenidas las 3 piezas, asegúrese de que el orificio exterior esté completamente cubierto por el conducto. Una vez cubierto, comience a sellar los bordes exteriores con cinta de aluminio para evitar fugas de aire. Una vez que el orificio esté completamente cubierto y sellado con el conducto, conecte el otro extremo del conducto al orificio del gabinete. Asegúrese de que el conducto cubra completamente el orificio y séllelo con la cinta de aluminio.
5. Repita el paso anterior 2 veces más para que los 3 agujeros del colector queden conectados a los 3 agujeros del gabinete.

Galería

Gracias

Los SodHoppers desean agradecer formalmente a Marty Reed por toda su orientación y dirección durante la construcción del diseño.