Horno de secado por convección forzada.
Desing Thinking
- Empatizar: Meterse en el contexto de la situación. - Definir: Encontrar el problema. - Idear: mapa de posibilidades. - Prototipar: Realizar las ideas de forma física. - Probar: Realizar experimentos y pruebas del prototipo.
Nivel 2
8
| Información | Fuente | Categoría |
|---|---|---|
| La máquina debe ser lo suficientemente hermética para evitar la transferencia de semillas y esporas al ambiente a causa del constante flujo de aire. | Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, (2018) | Reto |
| A partir de lo hecho por la comunidad, se pensó en realizar prototipos que funcionaran con algún método de transferencia de calor. | Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2022). Fluid Mechanics (9th ed.). | Idea |
| Parte importante de la comunidad de Villa Rosita son los niños. | Estatutos de la organización. | Contexto |
| Comunidad ha intentado eliminar la plaga por medio de veneno químico y abrasivo. También se intentó el secado a convección natural y flujo laminar, pero en condiciones ambientales (como el tabaco). | Diálogo con la socia comunitaria. | Solución - Previa |
| La socia comunitaria busca secar el retamo y aprovecharlo para hacer un producto a partir del retamo. | Señora Sandra -Visita de campo 19 de Agosto. | Reto |
| Se debe tener en cuenta que el ecosistema es húmedo y puede alterar la integridad de la máquina a diseñar. | Observación visita de campo 19 de Agosto. | Contexto |
| Enfoque | Ideas |
|---|---|
| Solución o enfoque | La solución encontrada radica en el uso de convección forzada para poder secar el retamo espinoso. Adicionalmente, se encontró que la mejor forma de secarlo es mediante un pre-secado para las flores, semillas y espinas; y posteriormente un secado del tallo para evitar la reproducción del retamo. |
| Objetivo | Nuestro objetivo es lograr secar el retamo espinoso mediante el uso de algún método de transferencia de calor. Además de superar la producción actual de retamo secado por la comunidad y cumplir con los parámetros establecidos. |
| Reto | La comunidad de Villa Rosita busca un método efectivo para secar el retamo espinoso y poder darle diferentes usos. El problema radica en la dificultad para poder secarlo de forma eficiente y sin dispersar sus semillas o esporas. |
| Corazón | El retamo espinoso es una especie invasora que afecta todos los ecosistemas y comunidades del país. Debido a que hay demasiado, es una problemática que se va extendiendo cada vez más, llegando a afectar a la fauna y la flora del país. |
- Sandra Sanabria: Líder de la comunidad de Villa Rosita. - Domo de Villa Rosita: Comunidad de niños que tratan problemáticas ambientales de forma recreativa.
Todas las personas pertenecientes al Domo de Villa Rosita . Aproximadamente 200 niños.
- El prototipoes de fácil limpieza y desarmado. - Tiene variedad de temperaturas y tiempos de secado. - Es un prototipo seguro e interactivo con los niños de la comunidad
- El prototipo es un poco pesado, llegando a los 6 kilogramos. - El prototipo funciona, pero se deben hacer algunos ajustes en el cableado para que sea más ordenado. - La tapa de la carcasa puede llegar a ser ineficiente en términos de espacio, lo que puede comprometer los componentes.
El tamaño de la cámara de secado se puede expandir, al igual que el tamaño del ventilador y la resistencia. - Se puede mejorar el apartado visual del prototipo, haciéndolo mucho más intuitivo para su uso. - Se pueden mejorar los materiales de construcción, haciéndolo más económico y fácil de construir.
Se pueden presentar cortos en casi de un mal estado de las conexiones. Por lo mismo, es necesario realizar el mantenimiento del equipo. - Si no se maneja con los elementos de protección, se pueden presentar lesiones por manipulación del retamo.
Para construir el horno de secado por convección se necesitan los siguientes materiales: Cautín, pelacables, pinzas, multímetro, taladro, destornilladores de estrella, bisturí, guantes de carnaza, remachadora, ventilador de 120 voltios AC, Regulador de velocidad 120 voltios AC, Resistencia eléctrica de 120 voltios, cables AWG 12-16, corcho, alucobond, bandeja de acero inoxidable, placas de aluminio, termostato, acrílicos, esmalte transparente y cables encauchados AWG 8.
Si se desea construir un nuevo horno de convección se requieren de 369.700 COP (ver materiales)
- Saber soldar electrónicos. - Saber de electrónica básica. - Tener conocimiento en la manipulación de herramientas.
- Visitar ferreterías y centros de electrónica para conseguir los componentes y materiales. - Si se desea realizar otro horno de convección, enseñar a los demás miembros de la comunidad como hacerlo y su mantenimiento.
Desde el inicio, la problemática ambiental que nos propusieron iniciar a solucionar me generó interés, y personalmente fue lo que impulsó en el trabajo constante, incluyendo investigación, ideación y experimentación en pro de llegar a una forma óptima de responder a las necesidades y objetivos planteados desde un inicio y durante las iteraciones de diseño ingenieril.
Todo este proceso ha sido una experiencia enriquecedora en términos ingenieriles por toda la aplicación de conceptos y habilidades necesarias para la construcción del prototipo, y en términos humanos y sociales puesto que trabajar con una problemática ambiental y social brinda muchos conocimientos sobre distintas áreas de trabajo y otras realidades y perspectivas.
Durante este proyecto aprendí métodos de ingeniería importantes que me ayudaron a tratar de mejor manera la problemática. Es importante utilizar dichos métodos pues gracias a ellos se pudo realizar de manera organizada todo el proceso.
Secado del retamo espinoso en un tiempo óptimo
Metodología de diseño
- Elección de la problemática. - Charla con la socia comunitaria. - Identificación de requerimientos y restricciones. - Propuestas de principios de ingeniería para resolver la problemática. - Elaboración de alternativas con el principio propuesto. - Elección de alternativas. - Realización de la alternativa ganadora. - Experimentación de lo solicitado. -Iteraciones sobre la alternativa elegida hasta llegar a un prototipo funcional y óptimo.
Nivel 2
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| Información | Fuente | Categoría |
|---|---|---|
| El retamo espinoso fue traído desde europa para ayudar como cerca viva. | Sandra Sanabria - Visita 19 de Agosto | Contexto |
| Mediante la convección forzada se consigue una reducción del 40% de la masa, lo cual es un valor muy alto si se piensa en humedad. | Experimentaciones . Noviembre | Idea |
| Para secar el retamo espinoso, se desea reducir su masa en un valor equivalente al 70% de su humedad. | Secado de frutos | Reto |
| Para secar el retamo espinoso se tienen ejemplos de guía como lo es el Air Fryer, el cual usa convección forzada como principio. | Hiraoka | Solución - Previa |
| Sandra busca elaborar macetas y hojas de papel con la materia secada | Sandra Sanabria - Visita 19 de Agosto, 2023 | Contexto |
| Una de las soluciones planteadas consiste en usar el principio de convección forzada | Universidad Complutense de Madrid | Idea |
| El retamo espinoso daña tanto flora como fauna, debido a que cuenta con espinas que son capaces de matar animales pequeños como aves o roedores. | Sandra Sanabria - Visita 19 de Agosto | Contexto |
| El retamo espinoso es una planta invasora, la cual es dañina para los ecosistemas en las que se encuentra. | Sandra Sanabria - Visita 19 de Agosto | Contexto |
| Los socios mantienen un método de secado similar al de hojas de tabaco, el cual no es muy eficiente, debido a que tarda una semana aproximadamente. | Sandra Sanabria - Visita 19 de Agosto, 2023 | Reto |
| Enfoque | Ideas |
|---|---|
| Solución o enfoque | Se realizó un sistema de convección forzada capaz de generar calor mediante una resistencia eléctrica, para que posteriormente el retamo espinoso sea secado de la manera más óptima posible. |
| Objetivo | Se tiene como objetivo de proyecto lograr un prototipo el cual pueda ser maniobrable sin inconvenientes para facilitar el trabajo de secar la planta y así poder convertir en algún otro artículo que se necesite por la comunidad. |
| Reto: Situación problema a cambiar o aprovechar | Para poder hacer uso de esta materia prima, se debe secar el retamo espinoso y convertirlo en hojas de papel o macetas. Esto se realiza debido a que esta planta representa un peligro a los ecosistemas de nuestro país, al ser una planta que está invadiendo los terrenos. |
| Corazón | La comunidad en la que nuestra socia se encuentra posee personas desde los 6 años hasta personas de tercera edad. Ellos buscan estimular la educación mediante la importancia que se le da al retamo espinoso, el cual es recolectado por la familia de Sandra para ayudar el páramo. |
Sandra Sanabria: Socia y poseedora de la idea de secar el retamo
La comunidad presente en estos espacios invadidos por el retamo. Desde niños pequeños hasta adultos mayores.
- Optimización del tiempo para el secado. - Controlador de temperatura para evitar riesgo de incendio. - Calidad de secado
- Se debe hacer arreglo de la protección al usuario por riesgo en quemaduras. - El plano no está detallado de la mejor manera.
- La expansión del contenedor puede brindar un secado de una masa mayor. - El prototipo está pensado para secar específicamente el retamo, sin embargo, también otorga la oportunidad de calentar otras cosas a 100 °C.
- Parte de lo empleado fue gracias a elementos prestados, lo cual implica incertidumbre en los precios y funcionamiento.
Para elaborar el prototipo se necesita: Resistencia electrica, un contenedor, remaches, malla para el filtrado, seguetas, taladro, tornillos, dimmer, caja de fusibles con su respectivo cableado.
El presupuesto es de aproximadamente 300,000 COP (80usd aprox)
- Conocimiento en uso de herramientas. - Conocimiento en circuitos.
- Capacitación para el uso del prototipo. - Elaboración de publicidad para que se genere un cambio.
El prototipo que se realizó nos ayudó a tener una manera de pensar más funcional y a conciencia. Existen muchos problemas que pasan desapercibidos y son pocos los que tratan de solucionarlos ya que pasarían desapercibidos. Siempre que sepamos arreglar algo, hay que hacerlo sin importar el crédito.
A lo largo del proyecto aprendí a trabajar en esferas que no había tratado anteriormente como los distintos procesos de manufactura existentes, aprendí de mejor manera a trabajar en equipo y en la división de roles de estos y por consiguiente un mejor manejo de las responsabilidades durante las actividades.
Gracias a este proyecto, se logró entender una problemática que afecta nuestro país silenciosamente. Es vital generar ideas como la del prototipo de secado para evitar problemas ambientales en un futuro. Esto fomenta mucho la creatividad y aprendizaje.