Locally Delicious school solar dehydrator/pt

No semestre da primavera de 2011, a equipe SodHoppers se uniu para trabalhar em um projeto semestral encomendado por Lonny Grafman. Seu cliente, a Locally Delicious, deu a eles a oportunidade de projetar e construir um desidratador solar que será instalado em uma escola primária próxima. Este projeto será incluído no novo livro da Locally Delicious, "Lunchbox Envy", permitindo que escolas de todo o país também o implementem.

plano de fundo

Locally Delicious é um grupo de mulheres que está colaborando em um novo livro intitulado "Lunch Box Envy" (Inveja da Lancheira). Vários projetos diferentes da disciplina de Engenharia 215 serão incluídos. O desidratador solar escolar é um deles.

Equipe SodHoppers:

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

Objetivos e Critérios

objetivo

O objetivo deste projeto é capacitar os jovens participantes em relação à desidratação de alimentos, técnicas de conservação e sustentabilidade alimentar.

critérios

Diversos critérios foram ponderados e definidos, conforme mostrado na tabela abaixo.

Descrição do Projeto Final

O objetivo do projeto era projetar um desidratador de alimentos movido a energia solar que pudesse ser replicado por escolas em todos os Estados Unidos.

A luz solar entra no coletor solar inclinado através do vidro, uma placa de policarbonato, e aquece uma chapa metálica. O ar entre o vidro e o coletor solar aquece, tornando-se menos denso e subindo. À medida que esse ar sobe, é substituído pelo ar externo que entra pela parte inferior do coletor e também é aquecido. O ar ascendente eventualmente sai do coletor e entra em um gabinete elevado e isolado com uma saída de ar na parte superior. Como o ar dentro do gabinete é menos denso que o ar externo por estar aquecido, ele se move verticalmente dentro do gabinete e sai pela saída de ar. O gabinete contém estruturas horizontais com tela de náilon onde os produtos são colocados. Esses produtos secam devido à circulação do ar quente ao qual são expostos.

O coletor solar contém uma chapa de cobre pintada de preto, que fica sobre um isolamento dentro de uma caixa de madeira revestida com policarbonato.

custos

Horas de Design

Figura 1: Gráfico de pizza detalhando como os SodHoppers gastaram seu tempo no projeto.

custos de materiais

resultados dos testes

O produto final foi um grande sucesso. Maçãs e mangas foram secas conforme mostrado nas Figuras 2 e 2a, respectivamente. O resultado foram produtos de boa qualidade. A temperatura interna da câmara de secagem manteve-se em torno de 43 °C (110 °F), que é uma temperatura ideal para secagem. A temperatura externa durante os dois dias de secagem variou entre 16 °C e 21 °C (60 °F e 70 °F). O tempo esteve ligeiramente nublado nos dois dias do teste.

Como construir

coletor solar

O coletor solar, mostrado na Figura 3c, é construído com madeira compensada e sarrafos de 5 x 10 cm. A estrutura é mostrada na Figura 3d. As peças de madeira são encaixadas para criar uma caixa retangular de 165 cm x 69 cm, com a madeira compensada servindo como base. Em seguida, a caixa é isolada com pedaços de isopor reciclado encaixados sobre a base, conforme mostrado na Figura 3f. Depois, a chapa de cobre, que atua como condutor de calor, é colocada sobre o isolamento. Por fim, o painel de policarbonato corrugado, que funciona como envidraçamento, é encaixado sobre a caixa usando peças laterais e de extremidade corrugadas especiais e, finalmente, parafusado.

Materiais necessários

• Grande pedaço de madeira compensada
• Parafusos de aço inoxidável
• Grande chapa de cobre (do tamanho do coletor)
• cortadores de metal
• madeira de 2' x 4'
• Isolamento (isolamento comum reciclado/reutilizado)
• Selante de grau alimentício com pistola de calafetagem
• Furadeira elétrica com broca circular
• Peça grande de policarbonato com dimensões mínimas de 65" x 30" (165 cm x 76 cm).
• Tela de janela reciclada
• Tachinhas
• Tinta spray preta fosca para exteriores
• Postes de madeira de 1,20 m x 1,20 m

procedimento

1. Corte uma placa de compensado de 65" x 27". Esta será a base do coletor.
2. Corte duas peças de 2 x 4 com 65 polegadas de comprimento. Em seguida, corte mais duas peças de 2 x 4 com 23 polegadas de comprimento. As quatro peças de 2 x 4 serão as laterais do coletor.
3. Faça quatro furos de 5 cm (duas polegadas), espaçados uniformemente, em uma das peças de 68,5 cm (27 polegadas) de madeira 2 x 4. Essa peça ficará localizada na parte frontal do coletor, por onde o ar entrará.
4. Faça três furos de 5 cm (duas polegadas) espaçados uniformemente na outra peça de 68,5 cm (27 polegadas) de 5 x 10 cm (2 x 4 polegadas). Esta peça ficará localizada na parte traseira do coletor, por onde o ar aquecido passará para o gabinete de aquecimento.
5. Corte duas peças de 10" (25 cm) de largura em um retângulo de 4 x 4 polegadas (10 cm). Em seguida, corte cada uma dessas peças em um ângulo de 45 graus, de modo que os pés do coletor fiquem apoiados no chão quando ele estiver encostado no móvel. Essas duas peças serão os pés dianteiros do coletor.
6. Aparafuse as duas peças cortadas de 4 x 4 na madeira compensada em cada extremidade, o que resultará na parte frontal do coletor.
7. Use uma pistola de calafetagem com selante próprio para contato com alimentos para revestir todo o perímetro da madeira compensada antes de parafusar as peças de 2 x 4, garantindo assim um melhor isolamento.
8. Parafuse as peças de 2 x 4 na madeira compensada, certificando-se de parafusar as peças de 2 x 4 com 4 furos no lado onde ficarão os pés. Em seguida, fixe-as parafusando as peças de 2 x 4 juntas nas extremidades. Esta será a base do seu coletor.
9. Forre a base da madeira compensada com uma camada de isopor (de caixas térmicas ou de TV). Fixe o isopor na madeira para que não se mova. Em seguida, coloque o isolamento sobre o isopor, cobrindo toda a área interna da base. Um cobertor, lascas de madeira ou outro material isolante podem substituir o isopor e o isolamento.
10. Pinte a chapa de cobre com tinta preta em spray. A tinta preta ajudará a absorver o máximo de calor possível.
11. Após a tinta secar, encaixe o cobre na base, sobre o isolamento. Em seguida, cubra os dois lados internos da peça de 2 x 4 com isolamento.
12. Corte um pedaço retangular de tela para que se ajuste à largura e altura dos 4 furos da peça frontal de 2 x 4. Grampeie a tela na parte interna da peça de 2 x 4. Isso impedirá a entrada de insetos no coletor.
13. Aplique selante próprio para contato com alimentos no perímetro externo da peça de 2 x 4 para garantir que o vidro fique bem vedado na fundação.
14. Coloque uma placa de vidro de 63" x 27" sobre a base do coletor. Em seguida, aparafuse a placa de vidro na estrutura de 2 x 4 para finalizar a construção do coletor solar.

armário de secagem

O armário de secagem, mostrado na Figura 3, usado pelos Sodhoppers, era na verdade um armário reciclado. Qualquer tipo de caixa teria servido como estrutura para o secador. As portas foram removidas e o isolamento foi grampeado na parte interna do armário, conforme mostrado na Figura 3a. Em seguida, as prateleiras foram instaladas. Elas consistiam em 4 blocos de madeira posicionados em cada canto e pedaços menores de madeira ramificando-se a partir deles para formar uma prateleira onde os varais de secagem pudessem se apoiar facilmente, conforme mostrado na Figura 3b. O armário de secagem com os varais dentro é mostrado na Figura 3j. Por fim, as portas foram recolocadas com novas dobradiças e uma trava para garantir sua segurança, conforme mostrado na Figura 3k.

Materiais necessários

• Madeira compensada
• Madeira de 2' x 4'
• Grampeador
• Material isolante
• Parafusos
• Armário de cozinha reciclado
• madeira 1 x 1
• Furadeira com broca circular incluída
• tinta branca à base de água
• Lixa
• Vidros adicionais de policarbonato
• madeira 1 x 2
• Compensado de ¾ de polegada

procedimento

1. Remova as portas desaparafusando as dobradiças. Deixe as portas do armário de lado.
2. Faça dois furos com dois centímetros de diâmetro em cada lateral, bem no topo, do lado próximo à abertura do armário. É por ali que a umidade dos alimentos em processo de secagem irá escapar.
3. Faça três furos com dois centímetros de diâmetro na parte traseira do gabinete, bem na parte inferior. É por onde o coletor será conectado e por onde o calor será conduzido.
4. Grampeie o isolamento dentro do armário, cobrindo toda a superfície. Certifique-se de recortar os orifícios para que coincidam com os furos já existentes no armário.
5. Corte quatro pedaços de madeira 2 x 4 para que se ajustem à altura interna do armário. Parafuse cada pedaço de madeira 2 x 4 nos quatro cantos do armário. Esta será a base para a montagem dos suportes de bandejas.
6. Corte dez pedaços de madeira de 1x1 em 15 comprimentos que serão parafusados ​​na madeira de 2x4 do armário. Parafuse os pedaços de 1x1 horizontalmente nos pedaços de 2x4 que foram parafusados ​​anteriormente. Separe-os por seis polegadas para criar 5 suportes de cada lado. É nesses suportes que os escorredores de pratos serão encaixados.
7. Agora, grampeie o isolamento nas portas do armário, mas não os aparafuse ainda.
8. Aparafuse duas peças de madeira de 1 x 2 na parte superior do armário, uma em cada lateral externa.
9. Certifique-se de que o armário não tenha tinta à base de óleo; caso tenha, lixe toda a tinta. Em seguida, pinte o armário com duas demãos de tinta. Deixe a primeira demão secar completamente antes de aplicar a segunda. Depois, pinte as portas do armário da mesma forma que pinta o restante.
10. Assim que a tinta estiver completamente seca, aparafuse as portas do armário de volta.
11. Em seguida, utilize o pedaço de vidro extra do coletor e aparafuse-o nas peças de madeira de 1 x 2 polegadas na parte superior do armário. Certifique-se de que o vidro esteja cobrindo o armário horizontalmente. Esta será a cobertura do armário, protegendo as dobradiças da chuva e da ferrugem.
12. Corte duas peças de compensado de ¾" com seis polegadas de comprimento e 3 polegadas de altura para cobrir os orifícios de ventilação superiores nas laterais do armário. Elas serão usadas para regular a ventilação, deslizando-as para frente e para trás para permitir maior ou menor fluxo de ar para fora do armário.
13. Corte 8 pedaços de compensado de ¾" em 2" x 7". Essas peças formarão a estrutura para o regulador de ventilação.
14. Posicione a peça deslizante centralizada sobre o orifício de saída do armário, nivelada com o chão, e faça marcações de um oitavo de polegada abaixo e acima da peça de madeira.
15. Coloque uma das peças da moldura diretamente abaixo da linha inferior formada pelo orifício de entrada e outra peça da moldura diretamente acima da outra linha.
16. Coloque outras duas peças de madeira em cima e na borda externa das peças que você acabou de colocar.
17. Para fixar a moldura, faça quatro furos com parafusos em cada canto.
18. Repita o processo de construção da estrutura com o outro orifício de saída de ventilação do gabinete.
19. Corte uma peça de madeira de 2 x 4 polegadas com 22 polegadas e, em seguida, usando uma serra de mesa, corte uma seção em ângulo de 45 graus. Esta peça servirá de suporte para o colecionador. Depois, aparafuse a peça de madeira com o lado aparafusado voltado para cima, encostado no gabinete, abaixo dos 3 furos.

base

A base, mostrada na Figura 3i, foi construída com quatro peças de madeira 4x4, compensado e acrílico. O compensado foi colocado sobre as peças de madeira 4x4 e o acrílico foi fixado em cada lateral para evitar que o armário de secagem se movesse.

Materiais necessários

• madeira 4 x 4
• Madeira compensada
• Vidro acrílico (uma tábua de 1 x 4 pode ser usada como substituto, pois é mais fácil de cortar).
• Parafusos
• chave de fenda

procedimento

1. Corte quatro pedaços de madeira de 4 x 4 com 36 polegadas de comprimento. Estes serão os pés da base.
2. Corte a madeira compensada em 27" x 18". O armário ficará apoiado nessa madeira compensada.
3. Corte 4 pedaços de vidro acrílico. Dois pedaços terão 27" x 6" e os outros dois terão 18" x 6".
4. Parafuse a madeira compensada nas quatro peças de 4 x 4 para que a base fique em pé sozinha. Em seguida, parafuse as peças de acrílico nas laterais da base para que o armário fique firmemente fixado. Certifique-se de que haja de cinco a sete centímetros de acrílico acima da base de madeira compensada.

Varal de secar roupa

Os varais de secar roupa são construídos com tiras de madeira compensada e tela de nylon, conforme mostrado na Figura 3g. A tela foi colocada entre uma base e uma parte superior de madeira compensada. Ela foi grampeada à base e, em seguida, a parte superior foi parafusada, mantendo a tela no lugar e criando um varal que permite a circulação de ar. O produto final pode ser visto na Figura 3h.

Materiais necessários

• 3 jardas de malha de náilon
• Madeira compensada
• Parafusos
• Grampeador e grampos

procedimento

1. Para fazer cinco prateleiras para o desidratador, corte 10 pedaços de compensado com 5 cm de largura e comprimento suficiente para caber no espaço do armário. Em seguida, corte 10 pedaços de compensado com 2,5 cm a menos que a largura do espaço do armário onde serão colocados e com 5 cm de largura.
2. Corte 10 pedaços de madeira compensada com 4 polegadas a mais de largura do pedaço mais comprido cortado na etapa anterior.
3. Corte 10 pedaços de compensado com 5 cm de largura e 10 cm a menos que a largura do pedaço mais curto cortado na primeira etapa da confecção dos escorredores de pratos. Observe que esses comprimentos podem variar bastante devido aos diferentes tipos de armários disponíveis.
4. Coloque as duas peças mais compridas feitas na primeira etapa da construção dos varais de secar roupa paralelamente uma à outra.
5. Pegue as outras duas peças da primeira etapa da montagem dos escorredores de roupa e coloque-as nas extremidades das peças paralelas.
6. Separe as peças paralelas até formar uma moldura.
7. Use um grampeador para fixar a moldura nos pontos de fixação, mantendo-a no lugar.
8. Pegue a tela de nylon e corte-a nas dimensões da estrutura que acabou de ser construída.
9. Grampeie um dos lados da tela de náilon em um dos lados da moldura que contém uma das peças paralelas originais.
10. Take one of the pieces of wood cut from the second bullet in the drying rack steps and screw it down to the side containing the stapled down nylon mesh with two screws on each corner and two other screws spaced at equal distances from each other.
11. Stretch the nylon to the other side of the frame and staple it down.
12. Take one of the other pieces of wood cut from the second bullet and screw this down to the frame in the same manner as the one before.
13. While stretching the nylon mesh over the other sides of the frame, staple down the mesh to the rest of the frame.
14. Take one of the pieces of wood cut from the third bulleted step and screw it down to the frame to secure the mesh on the other part of the structure in a similar fashion as before then do the same with the other side.
15. Cut of the excess nylon mesh from the drying rack.
16. Repeat the process for the rest of the racks.

Putting it Together

Materials Required

• Screws
• 2 feet of aluminum ducting
• Screwdriver
• Wire cutters (to cut aluminum ducting)
• Aluminum Tape

Procedure

1. Lift cabinet and place on top of base. Make sure it is completely flat on the base and fits snugly. Next screw the bottom of the cabinet onto the base to ensure stability.
2. Stand collector up and lean against the back of the cabinet below the holes onto the 2 x 4. The legs should rest flat on the ground as well as the collector being at a 30-45 degree angle. Once the collector is placed in its final position, screw the edges of the collector into the 2 x 4.
3. Once the cabinet and collector are both stabilized and connected to one another, it is time to connect the aluminum ducting. Cut the 2 feet of ducting into three pieces.
4. Once 3 pieces are obtained, start by making sure the hole on the outside is completely covered by the ducting. Once covered, begin taping the outer edges with aluminum tape to seal completely ensuring no air escapes. After the hole is completely covered and sealed by the ducting, connect the other end of the ducting to the cabinet hole. Again make sure the ducting completely covers the hole and seal with the aluminum tape.
5. Repeat the previous step 2 more times so that the 3 holes of the collector are connected to the 3 holes of the cabinet.

Gallery

Thank You

The SodHoppers would like to formally thank Marty Reed for all of his guidance and direction while building the design.