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Costruzione refrigeratore per acquario

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Parte 1^ - Unità di TermoregolazioneLa parte dedicata alla termoregolazione, che normalmente nei refrigeratori da commercio è parte integrante dello stesso, è stata concepita come unità a sé stante sia per praticità sia per consentirne l’utilizzo con altri dispositivi. Il contenitore che è stato impiegato è una scatola per kit di montaggio elettronici in plastica,  ma potrebbe essere di qualunque altro materiale (alluminio o legno).

 Al suo interno si trovano l’unità di alimentazione a 12Volt, il termostato digitale, l’unità di commutazione, le prese per le utenze. Sul frontale l’interruttore di accensione, i tre pulsanti per la regolazione delle soglie di intervento (superiore ed inferiore) e la spia di segnalazione di intervento. La parte principale del dispositivo è il termostato digitale modello TMB-880, della ditta Melchioni Elettronica, facilmente reperibile presso i rivenditori ufficiali, il cui elenco è riportato all’interno del sito www.melchioni.it  (non ho riportato l’elenco per non incorrere inquestioni di sorta). Le caratteristiche tecniche, a chi interessano, sono riportate qui sotto:


E’ anche disponibile un modello che memorizza i limiti superiore ed inferiore di temperatura raggiunti, ma per il tipo di applicazione per la quale intendiamo usarlo non sono necessari.

Questo in quanto il termostato consente di impostare, a differenza di quelli analogici (e forse anche quelli digitali presenti sui refrigeratori da commercio, di cui però non ho esperienza diretta, non me ne vogliano le case costruttrici) temperature diverse per i limiti superiore ed inferiore, ossia è possibile impostare ad esempio l’intervento del refrigeratore a 20°C e farlo disinserire quando la temperatura scende a 18°C. Ovviamente questo consente di riprodurre dei cicli termici che sono presenti in mare a basse profondità. A questo termostato va applicata la sonda di temperatura, anch’essa reperibile presso gli stessi rivenditori e precisamente il modello TMP-300S che ha un range di temperatura adeguato al nostro impiego.

A corredo si deve inserire la mascherina di protezione bianca o nera. Si consideri che i prezzi riportati nel sito non sono necessariamente quelli dei rivenditori (ossia si può considerare un delta di ± 15%). Seguendo gli esempi riportati sulla brochure del termostato si può realizzare la circuiteria di contorno che consente di ottenere un dispositivo di commutazione per la 220Volt che servirà le utenze (refrig., ecc.). Riporterò di seguito gli schemi applicativi che io realizzato ed utilizzato , ma che possono essere modificati con componentistica equivalente e/o sostituiti con alimentatori da commercio a 12Volt o  addirittura con altri termostati provvisti già di uscite di commutazione a 220V (che però hanno un costo decisamente superiore). La spesa media per l’approvvigionamento del materiale è di poco inferiore alle 100.000 lire.
< SCHEMA DI PRINCIPIO DEL TERMOREGOLATORE legenda: S1=interruttore unipolare a levetta 3A F1=portafusibile con fusibile da 1A ritardato TR1=trasf. 220V-12V ~6-10VA F1=portafusibile con fusibile ritardato (dipendente dall’assorbimento sulle prese) PD1= ponte diodi 1,6 A C1=cond. Elettrolitico 1000µF-35V                    D1-D2=diodo 1N4004 C20 cond ceramico 0,1µF- 630V                      R3= resist. 1kW IC1=regolatore 12V- UA(LM)7812                    R1-R2= resist. 1kW K1=relè 12V bipolare 5-8A                               P1-P2-P3-P4=puls. unipolare da pannello K2=relè 12V unipolare 1-2A                              T1-T2=transistor TIP121 o equivalente

Nota: il pulsante P4 viene utilizzato per resettare i valori di soglia.

 

La componentistica sopra descritta è facilmente assemblabile su una basetta preforata (millefori) ed è reperibile nei negozi di componenti elettronici.

La realizzazione come avete visto, presuppone il possesso di un minimo di dimistichezza con stagno, saldatore e un po’ di  manualità per l’assiematura generale, ma visto la disponibilità ed i costi dei componenti commerciali può valer la pena di cimentarsi. Per chi disponesse già del refrigeratore termostatato, il dispositivo descritto potrebbe essere utilizzato per avviare ventole supplementari di raffreddamento delle unità contenute all’interno del mobile di supporto della vasca.

Parte 2ª - Unità di Refrigerazione

La parte dedicata alla refrigerazione può essere realizzata utilizzando materiale di recupero di unità preposte comunque ad un impiego in campo frigorifero.   Nel mio caso è stato utilizzato il gruppo compressore/scambiatore di calore di una colonnina di erogazione di acqua fredda impiegata solitamente in uffici e luoghi pubblici, destinata alla rottamazione. Possono in alternativa essere impiegati gruppi di refrigerazione di banchi frigo (quelli usati per i gelati confezionati ed in altre attività commerciali) che utilizzano come condensatore (dissipatore di calore a serpentina) un pacchetto compatto di tubi paralleli provvisto di dissipatori a lamelle. Questo esclusivamente per ragioni di ottimizzazione di spazio, dato che il classico dissipatore tipo frigorifero di casa a sviluppo verticale poco si presta ad essere inserito in un contenitore.   Ciò non toglie che chi avesse previsto l’installazione del refrigeratore sul davanzale di casa, possa tranquillamente utilizzare un dissipatore del genere .   Riporto  alcune fotografie che sono state fatte durante l’assiematura e che danno l’idea dei dispositivi impiegati ed uno schema (tratto da testi “tecnici”, qui non si  inventa niente) per chiarire il principio di funzionamento.     
Vistacompressoreserbatoioevaporatoreventola
Il compressore K aspira il fluido frigorigeno allo stato gassoso dall’evaporatore E (che assorbe il calore dal corpo da raffreddare ), e lo comprime nel condensatore C (dove avviene la cessione di calore all’ambiente passando dallo stato gassoso a quello liquido). Il liquido viene quindi fatto espandere attraverso l’organo di espansione R nell’evaporatore e quindi il ciclo ricomincia.  

Il cosidetto “abbeveratoio” che ho recuperato, era già provvisto di tutti i componenti necessari compreso il serbatoio in cui veniva raffreddata l’acqua. L’unico problema era che il serbatoio per usi alimentari era realizzato interamente in rame, per cui ho ritenuto indispensabile sostituirlo. Ho di conseguenza ordinato un apposito contenitore cilindrico costruito interamente in acciaio inox con le estremità dotate di attacco da ½”.

La spesa per la realizzazione del serbatoio è stata di 100.000 lire, ma se si ha la fortuna di conoscere qualcuno…...   L’unica avvertenza nel momento di commissionare il lavoro è quello di richiedere che tutte le parti di metallo del serbatoio cilindrico, flange e  raccordi, abbiano le stesse caratteristiche (ossia essere dello stesso tipo di acciaio) e il materiale utilizzato per le effettuare le saldature (elettrodi) sia possibilmente di qualità superiore, per evitare fenomeni di corrosione galvanica.  

Questo l’ho provato a mie spese in quanto il contenitore dopo poco meno di due anni di funzionamento ha cominciato a perdere da una saldatura il classico liquido gelatinoso bluastro.

Per ovviare l’inconveniente ho fatto realizzare un ibrido costituito da un cilindro in inox alle cui estremità ho inserito 2 flange corredate di raccordi e dotate di anello O-ring , ricavate al tornio da un’ unica fetta di un cilindro pieno di nylon (non ho potuto inserire le foto, ma l’oggetto è montato sotto la vasca, coibentato e collegato…capirete bene). Il serbatoio, per evitare il ristagno di bolle di aria e dare luogo a fenomeni sopra descritti andrà in ogni caso collocato in posizione verticale.   Intorno a questo serbatoio va avvolta la serpentina “fredda” dell’evaporatore che rappresenta l’unico punto critico della realizzazione. Questo perché è comunque difficile realizzare un serbatoio che sposi perfettamente le dimensioni fisiche della serpentina a causa dei diametri commerciali dei tubi reperibili sul mercato. Sarà quasi inevitabile dover prima realizzare il serbatoio e quindi adattare la serpentina al suo diametro; si dovrà provvedere quindi al taglio del circuito di raffreddamento con la conseguenza di doverlo far ricaricare  e saldare  (attività a carico del frigorista, in quanto bisogna  creare il vuoto all’interno del circuito prima di ricaricarlo).   In quella sede sarà conveniente far apporre una valvola per le ipotetiche future ricariche.   Raccomando di porre attenzione, nel momento in cui recuperiate un gruppo di refrigerazione, alla presenza della etichetta che specifica la quantità di gas inserito nel circuito (il tipo di refrigerante utilizzato è invece scritto direttamente sul compressore). In caso di taglio e di assenza della targhetta, si inserirà la quantità di refrigerante che consentirà di produrre il ghiaccio su 2/3 della serpentina avvolta sul contenitore in assenza di acqua e di coibentazione (così disse il frigorista).  

E’ indispensabile su scambiatori di calore compatti l’utilizzo di una ventola di raffreddamento per non rischiare di veder funzionare il compressore per poche ore.

E’ necessario inoltre assicurarsi della presenza del collegamento di massa sul gruppo refrigerante.

Si passa quindi all’assiematura finale coibentando tubi e contenitore con neoprene e provvedendo agli allacciamenti con i tubi di mandata ed ritorno alla vasca.   Per la circolazione dell’acqua utilizzo una pompa Maxi-jet da 500 lt/ora collocata in vasca sul ritorno dal refrigeratore e dato che il percorso è vasca-refrigeratore-vasca, la pompa non deve vincere nessun dislivello. Sono comunque dell’idea che bisogna trovare il giusto compromesso sulla portata della pompa in quanto, minore è la portata della pompa, maggiore è il trasferimento termico tra serbatoio ed acqua e viceversa. Dispongo al momento di due unità autocostruite, una inserita in un contenitore di legno ed attualmente in uso e l’altra mantenuta nel contenitore originale (a disposizione come “muletto”). La differenza tra i due oltre al tipo di serbatoio utilizzato, è che nel primo ho disposto affiancati condensatore e compressore con una ventola compatta sul lato del contenitore dove si affaccia il compressore e la presa di entrata dell’aria di raffreddamento sul lato opposto. Sul secondo , mantenendo la disposizione originale il condensatore è montato su una mensola con il suo ventilatore, sopra al corpo compressore (vedi foto).

Il refrigeratore così realizzato mi consente di mantenere senza problemi temperature di
18 °C (T-amb 24°C) nella vasca di 170 litri lordi con cicli di inserzione di circa un’ora (l’intervallo tra due cicli di inserzione oscilla tra le 3.5 e le 4 ore) con una escursione impostata tra i 18 e 20°C).

Ho avuto comunque modo di constatare la scorsa estate al rientro a casa la sera, (a causa di un intervento “maldestro” di  mia figlia), che il funzionamento continuo del refrigeratore aveva portato l’acqua a 14°C con temperatura ambiente prossima ai 30°C. Per cui penso che anche chi possieda vasche decisamente più grandi possa impiegarlo con risultati decorosi, magari a scapito di un consumo maggiore ed a un funzionamento più continuo, a meno che non si utilizzi un compressore più potente (quello dei banchi frigo lo sono sicuramente). Si consideri comunque che la potenza assorbita si aggira intorno ai 220/350 Watt a seconda del modello di compressore usato. A chi ne avesse voglia…….auguro buon lavoro.
Saluti a tutti gli amici del Mediterraneo Arrivederci alla seconda parte (unità di refrigerazione) Tommaso
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