Incubatrice di grandi dimensioni (Paolo Zoccatelli)

Premessa
L' incubatrice "frigo portatile", progettata in precedenza, è di piccole dimensioni ed è adatta per un numero ridotto di uova, circa una quarantina.
Mi sono posto il problema di costruirne una di dimensioni molto maggiori che potesse contenere un numero rilevante di uova, che avesse un basso consumo energetico e che costasse molto molto poco.
Per far questo mi sono avvalso dell'aiuto di due miei amici che mi hanno dato una mano sia nella fase di progettazione che di realizzo.

Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento è quello del ricircolo di aria calda ( assorbimento di aria più fredda dal basso ed emissione di aria calda in alto).
La temperatura di incubazione viene impostata sul pannellino di due termostati digitali con sonda che, oltre a controllarsi a vicenda, pilotano tutta l'incubatrice
L'umidità viene prodotta in basso utilizzando un vaschetta piena d'acqua ed un riscaldatore per acquari da 150 watt.

Problematiche risolte in fase di progettazione e costruzione

Per prima cosa ho recuperato un vecchio frigorifero che misura 80 cm in altezza, 55cm di larghezza e 55cm di profondità e l'ho svuotato completamente, tenendo solo "la carcassa".

Fase 1 - Temperatura
Il primo problema che ci si pone nella costruzione di una grossa incubatrice a più strati di uova, è quello di ottenere una temperatura ed un'umidità pressoché costante ed identica in tutto l'ambiente, ciò è stato fatto passo passo in funzione dei risultati che si ottenevano nelle varie fasi di costruzione.
La prima cosa era di creare un ricircolo naturale dell'aria, per far questo si è costruita un'intercapedine, in lamierino di alluminio, all'interno del frigorifero, lungo tutta la "schiena", reparto verdure compreso, ad una distanza di 5 cm, con uno spiraglio di 2 cm in basso ed in alto, poi all'interno di questa intercapedine è stato installato un'ulteriore lamierino di alluminio che misura 50x40 cm posto al centro a 2,5 cm.
Il lamierino interno serve da supporto per la parte riscaldante, si tratta di una resistenza adesiva su gomma siliconica da 300 Ohm, con protezione termica, che misura 35x20 cm con spessore di 2 mm, tutta la parte in alluminio serve per dissipare il calore.
La funzione di questa intercapedine è di prendere l'aria più fredda dal basso , riscaldarla e farla uscire dall'alto, creando così un ricircolo naturale.
Il sistema funziona, ma il ricircolo d'aria è insufficiente per avere una temperatura costante infatti fra la parte bassa ed alta c'era una differenza di 6-7 gradi.

Fase 2 – Ricircolo d'aria
Per ottimizzare il ricircolo d'aria avevo pronte 2 soluzioni, la prima tramite una ventolina, la seconda utilizzando una vaschetta porta verdure piena d'acqua riscaldata attraverso un riscaldatore da acquari termostatato a 32 gradi.
Ho optato per la seconda, in quanto oltre a risolvere il problema della temperatura costante mi garantiva anche l'midità nell'ambiente.

Fase 3 – Umidificazione ed illuminazione
Una volta risolto il problema della temperatura e dell'umidità, sono passato alla parte finale, ovvero, come controllare l'incubatrice senza far fuoriuscire il calore e l'umidità.
Per questo ho costruito un telaio in alluminio a tutto frigo con tre finestrelle in plexiglas in modo da garantire la chiusura della porta del frigo stesso ed il controllo nei vari settori.
Poi ho installato dei tondini in acciaio per appoggiare le griglie, ed un vecchi neon da acquari con accensione dall'esterno per avere la luce.
Con questo sistema ho notato che tutta l'umidità ed il "gocciolamento" si forma sulla porta del frigorifero a causa della differenza di temperatura, quindi pur avendo all'interno un'elevata umidità (circa l'80%) non c'è alcuna condensa.

Fase 4 – Ulteriori ottimizzazioni e test
Nel caso vi fossero problemi di temperature ed umidità si può sempre applicare una ventolina da PC per creare un ricircolo d'aria ottimizzato.
Per avere l'esatta misura dei consumi, basta inserire in serie alla resistenza ed al riscaldatore per acquari 2 orologi elettrici, in questo modo si hanno i tempi esatti di funzionamento e si può calcolare il consumo in Chilowatt/ora giornalieri. Il costo di 2 orologi è di 5€. Da una mia stima il consumo è di circa 0,25 Chilowattora al giorno.
Finita la costruzione del prototipo sono passato alla fase di test, ho notato che la resistenza utilizzata per riscaldare l'aria produceva troppo calore in tempi brevissimi e raggiungeva temperature elevatissime.
Per ovviare questo problema e diminuire i consumi ho acquistato un variatore di tensione ad induzione (quelli che si usano per regolare a piacere la luce su un qualsiasi lampadario) ed in questo modo ho alimentato la resistenza con una tensione di 60 Volt invece che 220 Volt.
Il risultato è stato sorprendente, si mantiene la temperatura di 32-33 gradi senza problemi con consumi limitatissimi (facendo il calcolo con la legge do Ohm: P=V*V/R) la potenza assorbita è circa di 12 Watt.

Materiali per la costruzione
Materiali "di ricircolo" che mi sono procurato senza spese
* Un vecchio frigo 80x55x55 cm
* Un termostato con sonda e ralais aperto/chiuso.
* Un secondo termostato con sonda e 4 relais.
* Una resistenza adesiva su gomma siliconica da 300 Ohm e 220 Volt con protezione termica, che misura 350x200x2 mm.
* L' intelaiatura per l'intercapedine ed il supporto per la resistenza in alluminio.
* L' intelaiatura con le finestrelle interne in plexiglas.
* La lampada per acquari.
* Griglie di dimensioni leggermente ridotte rispetto al frigo.
* I supporti per le griglie.
* Vaschetta per l'acqua.
Materiali acquistati per il completamento ed i test
* Un riscaldatore da acquari termostato da 150 Watt. Costo 17€.
* Un variatore di tensione induttivo. Costo 15€.
* Quattro termometri per misure interne. Costo 2€.
* Un termometro/igrometro. Costo 12€.

Modalità di costruzione
Una volta in possesso dei materiali di costruzione, l'installazione è molto semplice, per l'intercapedine posteriore ed il telaio anteriore con finestrella bastano 8 viti autofilettanti.
Piu complessa e la parte elettrica:
1. Il riscaldatore da acquari và collegato direttamente alla rete elettrica.
2. I due termostati muniti di apposito trasformatore vanno collegati alla rete elettrica e vanno tarati sulla temperatura che vogliamo avere nell'incubatrice.
3. Le sonde collegate ai termostati vanno inserite nell'incubatrice.
4. La luce interna l'ho collegata ad un relais ausiliario del secondo termostato per poterla accendere e spegnere dall'esterno.
5. Il collegamento un po' più complesso è quello della resistenza, questo è il cuore di tutta l'incubatrice.
- partendo da un filo collegato alla rete elettrica si arriva al contatto aperto/chiuso in ingresso al relais del primo termostato;
- l'uscita va collegata al contatto aperto/chiuso in ingresso al relais del secondo termostato. (NOTA: Ho usato 2 termostati perché li avevo e non mi sono costati nulla, li ho collegati in serie a protezione uno dell'altro, nel senso che se uno dovesse bloccarsi, la temperatura salirebbe moltissimo cucinando le uova, a questo punto interverrebbe il secondo interrompendo il circuito)
- l'uscita va collegata in ingesso al variatore di tensione.
- dal variatore di tensione si arriva alla resistenza all'interno dell'incubatrice
- dalla resistenza si ritorna alla rete elettrica ed il collegamento è finito.

Utilizzo
Collegare alla rete elettrica i termostati, la resistenza ed il riscaldatore da acquario.
Inserire le sonde dei termostati, nell'incubatrice scegliendo i punti in cui rilevare la temperatura.
Impostare sui termostati la temperatura voluta (33° per favorire la nascita di femmine).
Se la temperatura scende a 32° il termostato attiva le resistenze che, riscalda l'ambiente in maniera uniforme riportando la temperatura a 33°.
Regolare la tensione della resistenza attraverso il variatore di tensione in modo da avere la temperatura ideale limitando i consumi. Io l'ho portata intoro ai 60 Volt.
Inserire alcuni termometri per rilevare la temperatura in più punti, nel mio caso ho usato 4 termometri + le 2 sonde dei termostati + il termometro/igrometro.

Incubatrice di piccole dimensioni (Paolo Zoccatelli)

Premessa
La mia incubatrice è di tipo amatoriale utilizzata per l'incubazioni di uova di rettili ed in particolare delle tartarughe terrestri. Nella costruzione ho riutilizzato solo materiali di riciclo.

Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento è quello del ricircolo di aria calda (simile a quello di un asciugacapelli in miniatura). La temperatura di incubazione viene impostata sul pannellino di un termostato digitale con sonda che pilota la fonte di riscaldamento.
L'umidità viene prodotta utilizzando un vasetto pieno d'acqua che evapora naturalmente; da una misurazione si attesta all'incirca al 60%.

Materiali per la costruzione
- Un vecchio frigo portatile da campeggio
- Un termostato con sonda e ralais aperto/chiuso
- Una ventolina (ho usato quella di raffreddamento dei processori Pentium dei PC) che funziona a 12 Volt in corrente continua o raddrizzata).
- Un trasformatore da 220 a 12 Volt.
- Un raddrizzatore 12 Volt.
- Due resistenze da 20 ohm in ceramica per corrente alternata e tensione di 220 Volt.
- Una piastra di plexigas trasparentea misura del frigo portatile
- un po' di sabbia ed un contenitore per l'acqua che serve solamente per umidificare l'ambiente.

Modalità di costruzione

Installare sulla piastra di plexiglas  le due resistenze ceramiche e la ventolina ad una distanza di pochi centimetri, in modo che l'aria spinta dalla ventolina si riscaldi al contatto con le resistenze.
Sul coperchio di plexiglas fare un piccolo foro per il passaggio della sonda.
La ventolina che ho utilizzato è quella per il raffreddamento dei processori pentium dei PC e funziona in corrente continua a 12 Volt. Per questo motivo ho dovuto utilizzare un trasformatore da 220 a 12 Volt ed un raddrizzatore per portare la corrente da alternata a raddrizzata. Se si riesce a trovare una ventolina che funzioni a 220 Volt non servono più nè il trasformatore né il raddrizzatore.
La scatola grigia di foto2 è in pratica la centralina che governa l'incubatrice, e contiene il trasformatore, il raddrizzatore ed il termostato.
In ingresso (cavo grosso grigio scuro) abbiamo il cavo di alimentazione a 220 Volt, ed internamente alimenta il termostato. A valle del termostato e sotto controllo dello stesso abbiamo il trasformatore, il raddrizzatore e tutti i cavi in uscita.
In uscita abbiamo:
- la sonda del termostato che rileva la temperatura in incubatrice (cavo grigio scuro)
- l' alimentazione a 220 Volt per le resistenze ceramiche (cavo grigio chiaro).
- l' alimentazione a 12 Volt per la ventolina (cavo rosso).

Utilizzo
Mettere 2-3 cm di sabbia sul fondo del frigo.
Appoggiare sul fondo il contenitore per l'acqua, va benissimo un vasetto piccolo.
Appoggiare le uova sulla sabbia.
Inserire la sonda del termostato, la cui parte finale deve appoggiare alla sabbia per rilevarne la temperatura.
Impostare sul termostato la temperatura voluta (33° per favorire la nascita di femmine) ed il gioco è fatto.
Se la temperatura scende a 32° il termostato attiva le resistenze e la ventolina che,
inviando aria contro le resistenze, riscalda tutto l'ambiente in maniera uniforme riportando la temperatura a 33°.

Risultati

L'incubatrice è stata costruita nel 2001 e funziona perfettamente tuttora.
Tutte le uova fecondate si sono schiuse.