Prototipo De Deshidratador Solar

Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz

Programa educativo en Procesos Bioalimentarios

Proyecto: Escalamiento de un deshidratador solar para la producción de alimentos.

Nombre del Asesor Académico: Gregorio Zarate Castillo.

Integrantes del Equipo.

Silvia Serrano Rosas

Abigail Tzitzihua Osorio

José Héctor Pitol chacón

Ángel de Jesús Rodríguez Sánchez

INDICE

1. INTRODUCCIÓN. 3

2. ANTECEDENTES. 4

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 5

4. OBJETIVOS. 5

5. METODOLOGÍA. 6

5.1 Diseño del equipo deshidratador. 6

5.2 Placa absorbedora. 6

5.3 Cámara de secado. 7

5.4 Dimensionamiento del equipo deshidratador. 7

5.4.1 Prototipo. 7

5.5 Modelo Estadístico. 8

5.5.1 Regresión lineal simple. 8

5.5.2 Análisis estadístico. 8

5.5.3 Curva de secado. 10

6. COTIZACIONES. 12

6.1 Costos de materiales directos. 12

7. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES. 13

Referencias Bibliográficas. 14

INTRODUCCIÓN.

La deshidratación o secado puede describirse como un método de conservación industrial que se utiliza para reducir el contenido o actividad de agua de los alimentos por contacto con aire caliente, con la finalidad de minimizar su deterioro bioquímico, químico o microbiológico. Aunque el principal objetivo de la deshidratación o secado de los productos alimenticios es la reducción de su contenido de humedad a un nivel que permita su conservación segura durante largos periodos de almacenamiento.(Ulloa, 2012)

La energía solar, perteneciente al grupo de las energías renovables. La energía solar es una forma directa de utilización que conforma la base de una economía energética sostenible. El impacto que produce la posibilidad de utilizar la energía solar de forma controlada y para nuestros fines, ha permitido el desarrollo de sistemas completos de transformación, almacenamiento y distribución.(Santana, 2010)

Los deshidratadores de alimentos se utilizan en las industrias para secar frutas, verduras y carnes para su conservación. Actualmente existen varios métodos de deshidratación de alimentos los cuales son de aire forzado y de combustión.

El método de aire forzado usa un deshidratador que combina un flujo constante de aire con una fuente externa de calor. El método de combustión consta de un ventilador axial y funciona por combustión de queroseno o diesel.

Existen diferentes tipos de equipos de deshidratadores como son:

Deshidratador solar de gabinete.

Deshidratador solar de colector y armario.

Deshidratador solar de conector y silos.

Deshidratador solar de invernadero.

Deshidratador de colectores indirectos.

El funcionamiento de estas máquinas es bastante sencillo, mediante una rejilla inferior se introduce aire frío o templado aproximadamente a 20°C que pasa por un conducto donde mediante los rayos del sol se calienta aproximadamente a 60°C luego se le hace circular por una serie de rejillas donde están depositados los alimentos que se van a deshidratar, el calor evapora el aguay posteriormente se libera a la atmosfera.

ANTECEDENTES.

Antiguamente la deshidratación se hacía al aire libre, tanto al sol, como a la sombra; este método, aunque más lento, era apreciado por su capacidad de preservar el aspecto original del alimento secado. Durante el siglo pasado se desarrollaron técnicas industriales de alta eficiencia (bajo tiempo y buen aspecto), pero que suelen perjudicar la calidad nutricional, dada las temperaturas utilizadas.

En este apartado se tiene los trabajos realizados anteriormente en diseños y trabajo de deshidratadores solares para los alimentos

Se revisaron los tipos de colectores planos empleados en manejo de granos. La placa de colector suspendido en el aire que fluye a lo largo de ambos lados de la placa de absorción es ligeramente más complicada, pero se le atribuye a ser más eficientes que los colectores de placa desnudo o cubierto colectores laterales, integrados en la pared del silo de secado han recibido considerable atención y desarrollo.Sin embargo, estos colectores de pared son caros y tienen una vida útil de sólo dos o tres temporadas, y se ha presentado configuraciones interesantes de colectores solares de película de plástico de diferentes formas.(shove, 1977)

Se desarrolló un estudio teórico y experimental de un secador con armario solar. El resultado experimental ha demostróque, en los días típicos de verano (1-2 de junio) de alto contenido de humedad de mango, la pizca de 95% de contenido de humedad inicial y 1 cm de espesor de capa seca de hasta 13% de contenido de humedad final en 12 horas de sol.También se concluyóque lossecadoresde armarioseran muyútiles paraaplicaciones domésticaspara el secado defrutas y hortalizas enlos países en desarrollo. La eficienciaen el secado desolabiertoes mucho menor quela delsecador del tipo dearmarioy la calidad deproductose mantiene ensólo elsecador del tipo dearmario.(MS., 1985)

Desarrolló undiseño sencillocon herramientas sencillasy materialesrelativamentebaratos ydisponibles localmenteporpequeñas industriasque utilizancalentador de airesolarcon un diseñosimple.El autor tambiéndiscutió conlos propios agricultores, el uso de materialesbaratos ydisponibles a nivel localpor las industriasde pequeña escala.También concluyeron quetipo demecanismo sencillodiseño puedeser muyfructífero paralosagricultores.(Sharma A. A., 1991)

Diseño y fabricóa gran escalaun sistema de convecciónde secado solarsistema de secadoque comprende un conjuntodecuarentaytrescolectores solaresarmariosanillo en Dconun sopladorforzado. Se demostróque el uso delsistemaera viabley teníacapacidad de guardargrandes cantidades de combustible. Semantiene el productolimpio quese secóenun períodomás corto que enel secado al solabierto. Se encontró quelos sistemas de secadopor convecciónforzadasolareseran adecuadosenindustriasalimentarias y químicas, donde serequiere un secadoa gran escala.(Pawar, 1995)

Desarrollóun colector solaren eldeun prototiposecador degabinetesolaren Omán.Experimentosse han llevadoa cabo para evaluarla secadoracomo un sistemapara la recogida deenergía solar. La secadorase operósin cargadurante 28días a partir demediados de abril afinales de mayo de1996.Para el períododeoperación dela secadorase alcanzóuna temperaturapromedio de81°C dentro de unperíodo de7hde 8:00 a15h. comenzando conuna temperatura inicialpromedio de34°Ca las 8:00h, latemperaturase elevóabruptamenteen la cámara de secadoa68°Ca las 9:00hy luego a82°Ca las 10:00. Después de las 10:00h, la temperaturase mantuvoconstanteaproximadamentea83-84°Chasta las 15:00hno hubo diferenciasignificativa entrelastemperaturasde 10:00 a15:00h.(Ampratwum, 1998)

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Hoy en día existen diferentes métodos de conservación de alimentos, uno de ellos es la deshidratación, actualmente en las industrias se emplea equipos que funcionan con combustibles o energíascontaminantes y no se explotan energías baratas y limpias como son la solar y eólica. Por tal motivo surge la necesidad crear un deshidratador solar-eólico cuyo principio es captar la radiación solar y un flujo de aire caliente para preservar los alimentos durante periodos más largos.

Una de las principales necesidades a cubrir por este proyecto es la de conservar materias primas y productos producidos en la región tales como: nopal, piña, plátano, limón persa, mango, productos cárnicos entre otros.

OBJETIVOS.

Objetivo general.

Diseñar un deshidratador solar de alimentos, mediante el cálculo de dimensión y capacidad de gasto energético para su utilización en la industria alimentaria.

Objetivos específicos.

Proponer los mecanismos que capten de manera viable la energía solar y eólica que contribuyan al buen funcionamiento del deshidratador.

Estimar los requerimientos energéticos que permitan el funcionamiento óptimo del equipo.

Determinar la capacidad de secado del equipo deshidratador mediante el empleo de balances termodinámicos de materia y energía.

METODOLOGÍA.

Diseño del equipo deshidratador.

La correcta selección de las características, materiales, dimensionamiento, etc., que deben tener cada uno de los componentes del equipo de deshidratación, permite reducir en alta proporción el contenido de humedad que poseen los productos a deshidratar en un proceso continuo con bajas pérdidas térmicas, económicas y con equipo de fácil construcción. A continuación se realiza una descripción de cada parte del equipo y la importancia que tienen en el proceso.

Placa absorbedora.

El material empleado para dicho elemento debe ser capaz de absorber la radiación solar y transformarla eficientemente en energía térmica para transferirla en forma de calor al fluido de trabajo. Dentro de los parámetros a considerar están: alta absorción, buena conductividad térmica y alta durabilidad.

Otra de las características importantes a tener encuenta en el diseño del colector, es la ubicación de la placa absorbedora y la disposición del flujo del aire. La disposición empleada en este estudio es el paso del aire por la

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