Heladera eólica

Resumen

Para poblar la Patagonia, el Gobierno Nacional promulgó la ley 19.640, provocando que varias industrias, tanto extranjeras como nacionales, vinieran a la provincia a instalarse y generar nuevos puestos de trabajo. Debido a esto, muchas familias emigraron de sus provincias (inmigración interna), o de países limítrofes de Argentina (inmigración externa) a la Isla Grande de Tierra del Fuego.

Debido a la falta de viviendas y a los grandes costos de los alquileres y ventas de terrenos, más de mil doscientas familias se asentaron en terrenos de la margen sur, del Río Grande, construyendo artesanalmente precarias casillas que, por la ilegalidad del hecho, carecen de los servicios primarios, tales como agua potable, electricidad, redes cloacales, etc.

Las mayorías de las viviendas están conectadas clandestinamente a las redes eléctricas en forma ilegal y peligrosa.

La tensión o potencia eléctrica no es suficiente y ha provocado quemaduras de televisores, motores de heladeras, etc.

Varias de las familias poseen mini generadores eléctricos de 220 voltios, que funcionan con nafta, los que no pueden mantener muchas horas su producción, ya que se recalientan y funden el motor, esto imposibilita que la heladera sea conectada las 24 horas y así mantener la cadena de frío en los alimentos esenciales, como son las carnes y los lácteos, a una temperatura de entre 1° a 8°C.

Atendiendo a esta problemática detectada se decidió investigar y construir, de ser posible, un objeto tecnológico que mantuviera la "cadena de frio" al cual se le denominó "Heladera Eólica". Ésta proporcionaría una solución económica y ecológica, ya que usa la energía eólica como fuente limpia y abundante para que, por medio del enfriamiento por evaporación, se mantengan los alimentos en ella contenidos a bajas temperaturas.

Introducción

Objetivo: solucionar la problemática inicial que consta en mantener refrigerados los alimentos básicos (lácteos y carne) que requieren cadena de frío, a fin de preservar la salud de las familias que habitan en el asentamiento (impacto socio-comunitario). También puede ser aprovechado por viviendas rurales o de campo que no posean energía eléctrica y como alternativa para las viviendas en la ciudad, cuyas familias quieran ahorrar energía eléctrica en invierno aprovechando las bajas temperaturas.

Se enmarca en el cuidado del medio ambiente, ahorrando grandes cantidades de energía y usando energías limpias (energía eólica), también se usó de soporte los contenidos del espacio de Tecnología: Proyecto Tecnológico, Análisis de Objeto (Características de Materiales Conductores de Calor), Producción de servicio, Micro-emprendimientos, uso de termómetros (Instrumentación y Control).

DESARROLLO:

Detección de problemática

A fin de involucrarse en una problemática socio-comunitaria y su mejor solución, se procedió a entrevistar en su casa a la Sra. Miriam Ponti , presidenta de uno de los barrios (el barrio Unidos) enclavado en el asentamiento.

Entrevista a Miriam Ponti 1

La presidenta indicó varias problemáticas que sufren los vecinos: falta de calles pavimentadas, falta de servicios básico (gas, cloaca, agua potable por red, servicio de recolección de residuos , etc.), también remarcó los problemas de humedad que vive el barrio por la suba de la napa freática en invierno, con la consecuencia de la presencia de humedad en el ambiente las 24 horas, lo que produce enfermedadades respiratoria agudas y otras problemáticas, por ejemplo relato que se le cayó y arruino todo el revestimiento de durlock en sus paredes internas, y también se le quemó el televisor al encenderlo, ya que en la mañana aparece un rocío (pequeñas gotas de agua) sobre los objetos de la casilla, eso aparentemente produjo un corto circuito, al ser el agua conductora de la electricidad.

También al preguntarle cómo conservan los alimentos los vecinos que no poseen heladera, relató que algunos los sumergen en el agua que la Municipalidad les provee (tachos de 200 lts.) .Pero en el invierno con las bajas temperaturas se congelan y la leche se corta, siendo imposible consumirla como tal.

Se le hicieron varias preguntas, que consta en carpeta de campo, y decidimos elaborar una encuesta de grilla cerrada, para hablar con los vecinos y tener más claro el panorama.

INVESTIGACION: Para recolectar información se recurrió a las siguientes fuentes:

• Entrevista a profesionales.

• Encuesta

• Experimentación

• Investigación bibliográfica

• Internet

Encuesta cerrada.Preguntas:

• 1) ¿Qué material aislante posee su vivienda?

• a) Telgopor (polietileno expandido) b) nylon + lana de vidrio c) wichy o nylón d) nada

• 2) ¿Qué tipo de calefacción posse?

• a) Caloramas gas envasado b) hornalla + horno ;c) salamandra d)estufa eléctrica

• 3) ¿Cómo mantienen los alimentos que requieren cadena de frío (carne, lácteos, etc.)?

• a) Heladera eléctrica b) en tacho de agua c) intemperie d) ninguna

• 4) ¿Qué tipo de energía eléctrica posee?

• a) Energía eléctrica red b) generador c) ninguna

• 5) ¿Posee Humedad en la vivienda?

• a) si b) no c) no sé

• 6) Daños por humedad (si es positivo)

• a) daños físicos

• b) daños materiales

• c) otros

• 7) Cantidad de personas por vivienda

• a) 1-4 b) 1-7 c) más

• 8) Cantidad de integrantes por edades

• a) Niños b) adolecentes c) adulto 3era edad

• 9) ¿Tiene conocimiento de cuáles son los alimentos que requieren cadena de frio?

• a) Si b) no

• 10) ¿Qué material predominan en su vivienda?

• a) Madera b) chapa C) construcción cemento d) otros

• 11) Dimensiones de vivienda.

• a) 4×4 b) 5×6 c) 6×6

Se procedió a encuestar a cincuenta familias del asentamiento.

Alumnos encuestadores en el Barrio Mirador (3º Bienes y Servicios)

Resultados de la Encuesta

Pregunta 1: ¿Qué material aislante posee su vivienda?

Pregunta 2: ¿Qué tipo de calefacción posee?

Pregunta 3: ¿Cómo mantiene los alimentos que requieren cadena de frio (lácteos, carne, etc.)?

Pregunta 4: ¿Qué tipo de Energía Eléctrica posee?

Pregunta 5: ¿Hay humedad en su vivienda?

Pregunta 6: ¿Qué daños le genera?

Pregunta 7: Cantidad de personas por vivienda.

Pregunta 8: Cantidad de personas por edades.

Pregunta 9: ¿Tiene conocimiento de cuáles son los alimentos que requieren cadena de frio?

Pregunta 10: ¿Qué material predomina en su vivienda?

Pregunta 11: Dimensiones de la vivienda

Problemática

Conclusiones de encuestas

Se eligió trabajar sobre la problemática de la cadena de frio en los alimentos básicos: leche en sachet, pescado y carne, ya que si bien la mayoría de la gente posee energía eléctrica (78%)la tensión o potencia no es la adecuada o suficiente, ya que casi todos los barrios están colgados ( con el consentimiento implícito de la cooperativa eléctrica) de la red en forma deficitaria y peligrosa, y el mantenimiento de la cadena de frio es imposible de realizar, siendo propicia la descomposición de alimentos con el peligro latente para los habitantes que consumen dichos productos.Es importante también subrayar que más del 40% de las viviendas encuestadas manifestaron que las edades predominantes de sus habitantes eran niños, siendo éste un grupo de riesgo altamente susceptible a las intoxicaciones alimentarias.

Se comenzó a investigar formas de enfriamiento simple, que no requiriesen energías producidas por el hombre, se consultó a profesores de física. Entre los cuales estuvo el profesor de Física: Néstor Cazón, el cual nos propuso analizar el proceso de enfriamiento por evaporación de la cantimplora, en su versión original.

Efecto cantimplora

La cantimplora original es de aluminio, buen conductor de calor y está revestida de un género que tiene buena absorción y retención de agua, se observó que por efecto de calor el agua del género que recubre la cantimplora se evapora, como la inercia de la evaporación requiere de energía, esta es tomada del aluminio, superficie esta que está en contacto con el agua, como es buen conductor de calor, el metal la toma del agua, produciendo la baja de temperatura o enfriamiento de esta por evaporacion.

Efecto "piel de gallina"

¿Por qué se siente frio al salir de la pileta o la ducha, aunque la temperatura ambiente sea mayor de 36°C (temperatura interna del cuerpo humano)?

Se investigó y entrevistó al asesor científico profesor Cazón, explicó que es por efecto de la evaporación de las gotitas de agua que están en la piel. Estas al evaporarse requieren de un aporte de energía calórica y la toman de la piel, y esta de las capa de la dermis, produciendo un enfriamiento o descenso de temperatura, la cual genera la tan conocida piel de gallina. El efecto termina cuando se evapora toda el agua y el equilibrio de temperatura en el cuerpo vuelve a la normalidad.

Conservación de verduras en la india

El asesor científico relató que en la India un señor llamado Abba (ganador de un premio internacional) construyó un objeto tecnológico para conservar por más tiempo la verdura, para aquellas personas que no poseían heladera (que en la India son millones). Este objeto consta de dos vasijas, una se introduce adentro de otra de mayor tamaño y entre medio de las dos, se coloca arena fina, que siempre debe estar húmeda. La vasija externa es de arcilla porosa, a fin de permitir la evaporación del agua retenida en la arena, y la vasija interna debe ser de arcilla no porosa, para que el agua no penetre. Allí adentro herméticamente se guarda la verdura,

El calor del medio ambiente evapora el agua del objeto, como esto requiere más energía o humedad la extrae de la vasija interna y esta, como es conductora de calor, por conducción la extrae de la verdura, produciendo una baja de la temperatura, y así logran prolongar la duración de la verdura en una semana.

Efecto del viento de nuestra zona igual efecto del sol del norte

Hasta aquí se logró investigar cómo se baja la temperatura por efecto de la evaporación por la acción de la radiación solar, pero en Río Grande, el sol no es tan potente ni tan visible como en los territorios cercanos al Ecuador.

Observaciones simples y cotidianas en Río Grande

• La velocidad de secado o evaporación del agua por efecto del viento (energía eólica) en la superficie de la tierra, luego de haber llovido copiosamente.

• Cuando las empresas constructoras pavimentan una calle, inmediatamente le colocan un líquido blanquecino sobre el hormigón (protector anti evaporación) y un nylon de 200 micrones, para evitar que se queme el hormigón por la rápida evaporación del agua del hormigón, por efecto del viento.

Conclusión:

Las experiencias arribas mencionadas llevaron a asociar que los efectos de la evaporación por radiación solar son similares a los del viento, este último recurso es una fuente abundante, limpia y ecología, presente en nuestro medio, la mayor parte del año.

¿Qué alimentos básicos conservar?

Asesoramiento en Alimentación: Cristina Imperiales, Licenciada en Nutrición nos recomendó.

Temperaturas ideales para alimentos básicos:

• 1) 2°C – 4°C para Lácteos, principalmente Leche.

• 2) 0°C y 2°C para carnes (frescas sin lavar)

• 3) 2°C y 4°C para polenta y fideos (cocinados)

Estos alimentos deben encontrarse apartados entre sí, para no generar contaminación cruzada. Los alimentos deben ser lavados en el momento de cocción, sino el proceso de putrefacción se adelanta.

Los alimentos que deben consumir menores de dos años son mantecas y cremas (grasas) para el mejor desarrollo del cerebro (Sistema Neurológico).

De dos años en adelante, pueden consumir dentro de las carnes; pescado de mar, cordero, pollo, carne vacuna. Los vegetarianos pueden reemplazar estas carnes con legumbres (lenteja, poroto, etc.), huevos, frutas secas y semillas.

Se aconseja consumir:

-Cereales: arroz, pan, fideos y polenta.

-Hortalizas: zanahoria, cebolla, papa, tomate.

-Frutas: principalmente cítricos y manzanas.

Consejos: -Conservar la higiene lavándose las manos. -No dejar la comida cocinada a temperatura ambiente más de media hora (cualquier comida)

Conclusión de la licenciada:

"Es un proyecto muy conveniente e interesante no solo para la gente de los asentamientos sino para aquellos lugares que no poseen red eléctrica, casas de fin de semana por ejemplo".

Diseño de la heladera eólica

Surge de lo investigado la idea de construir una heladera eólica que, por medio de la evaporación por efecto del viento, enfríe los alimentos por un mecanismo similar al efecto cantimplora.

Transmisión de calor: en los espacios de Tecnología de Control e Instrumentación de control, se coloca la lupa en:

• a) las formas de transmisión de calor (convección, conducción y radiación)

• b) materiales conductores y no conductores del calor

• c) asepsia e higiene en el receptáculo donde se alojarán los alimentos para ser enfriados.

Experimentos

• 1) Enfriamiento por evaporación: En el aula, con la presencia del asesor científico profesor Néstor Cazón, se llevó a cabo esta experimentación. Se dividieron todos los alumnos en tres grupos y por medio de dos termómetros y dos recipientes de chapa (envases de puré de tomate) por grupo, se procedió a tomar la temperatura ambiente (21°C), se sumergió el termómetro en la lata que contenía alcohol y después de 5 minutos se expuso al medio ambiente. Se observó que la temperatura marcada por el termómetro descendió a 15°C, arrojando una Diferencia de temperatura (At) de 6°C.

Primera conclusión: todos los líquidos cuando evaporan enfrían siempre

• 2) Humedad relativa: Se utilizaron dos termómetros: uno seco (Ts) y otro húmedo (Th). A este último se lo envolvió en un trozo de servilleta, sujetándolo con una bandita de goma. Con el seco se midió la temperatura ambiente (Ts= 18°C) y con el húmedo lo introducimos en la lata con agua, cuando se sacó al medio ambiente la medición fue de 15°C.

Luego se ingresó a la tabla Psicométrica, en TH (primer columna vertical)con el valor del termómetro de bulbo húmedo 15°C, y en forma horizontal con el valor que arroja la diferencia entre (Ts-Th)=3, donde se interceptan estos dos valores en forma ortogonal da el valor de la Humedad relativa, que en este caso fue de 67%.Este experimento se realizó dentro del aula, luego otro día se procedió a efectuarlo en el patio exterior de la escuela y en forma simultánea en el interior del aula , en el exterior estaba con neblina pero arrojo valores de humedad relativa menores que en el aula, donde la temperatura era mayor. Concluimos que al ser 20 personas exhalando vapor de agua en un ambiente chico, en comparación al exterior la humedad relativa era mayor y por ende menor la evaporación

Segunda Conclusión: Cuanto menos humedad tenga el ambiente, mayor será el grado de Evaporación, esto es Humedad Relativa.

Otros experimentos

Se procedió dentro del aula y en el patio exterior a realizar tres tipos de experimentación.

Experimento 1Enfriamiento aire-agua:- 2 envases iguales revestidos con paño de algodón humedecidos hasta casi saturar en agua – 2 tapas de polietileno expandido (telgopor) como aislación térmica, con un orificio en el centro de la tapa para introducir el termómetro.- 2 termómetros- Reloj

Envase A: lleno de agua de la canilla

Envase B: sin agua

Procedimiento:- Se prepararon los envases llenando el Envase A con agua. Luego se colocaron las tapas de telgopor, se les introdujeron los termómetros y se los revistió externamente con paños de algodón casi saturados de agua.- Se registraron las temperaturas que median ambos termómetros en intervalos de 5 minutos.

Tabla y gráficos de resultados (se utilizó el programa de Excel):

Interpretación: Se observa que en el envase A, lleno de agua, el ambiente interno experimenta el enfriamiento producido por la evaporación del agua del paño, pero no logra un enfriamiento importante (-1ºC) por absorber la temperatura ambiente (NO es un buen aislante); en el envase B se registran variaciones más significativas (-4ºC) ya que el enfriamiento de la evaporación es mantenido por la aislación óptima del aire.

Experimento 2.Enfriamiento con ventilación:- 2 envases iguales revestidos con paño de algodón humedecidos hasta casi saturar en agua.- 2 tapas de polietileno expandido (telgopor) como aislación térmica, con un orificio en el centro de la tapa para introducir el termómetro.- 2 termómetros- Reloj

Envase C: sin agua.

Envase D: sin agua y con un ventilador (simulando la corriente de aire por tiraje forzado).

Procedimiento:- Se prepararon los envases con sus paños humedecidos, los termómetros y las tapas aislantes,- Se colocó y encendió un pequeño ventilador junto al envase D.- Se registraron las temperaturas en intervalos de tiempo de 5 minutos.

Tablas y gráficos de resultados:

Interpretación: En las gráficas y en la tabla se observa que en el envase C (con ventilador) se registraron temperaturas más bajas que en el envase D.

Experimento 3. Enfriamiento con dos superficies distintas:- 2 envases de tamaños desiguales revestidos con paño de algodón humedecidos hasta casi saturar en agua- 2 tapas de polietileno expandido (telgopor), como aislación térmica, con un orificio en el centro de la tapa para introducir el termómetro.- 2 termómetros- Reloj

Envase E: envase grande

Envase F: envase más chico

Esta experimentación se replicó en el patio exterior del colegio.

Procedimiento:- Se prepararon los envases con el paño alrededor, se los tapó y se les colocó el termómetro.- Se registraron las temperaturas de ambos envases en intervalos de 5 minutos.

Tablas y gráficos de resultados:

Interpretación: Si bien la temperatura final de ambos envases es la misma, se observa en la gráfica del envase E (más grande, mayor superficie en contacto con el paño) que la temperatura tiende a descender a medida que transcurre el tiempo. En el envase F (de menor tamaño) no sucede esto sino que luego de un descenso rápido la temperatura se estanca en un valor fijo y no varía.

Análisis y despiece de una heladera eléctrica

Se rescató una heladera usada y se procedió a desarmarla para analizar sus materiales,

Tecnologías de control e Instrumentación de Control, sensores, sistemas de enfriamiento y forma de funcionamiento, en el aula taller, con el fin de partir de una idea para proyectar y diseñar la cocina eólica.

Búsqueda en el basural de una heladera

Análisis de una heladera

Diseño de la heladera eólica