Caracterización de un deshidratador hibrido en Misiones, incorporación de mejoras para aumentar su eficiencia energética
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Fecha
2014
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Editor
Facultad de Ciencias Exactas - Universidad Nacional de Salta
Resumen
El desarrollo del trabajo pretende mejorar la tecnología de los deshidratadores solares híbridos para los productos regionales de la Provincia de Misiones. El trabajo partió del análisis de los parámetros de funcionamiento, como ser temperatura, humedad, flujo de aire, radiación solar, consumo de biomasa y perdida de contenido de humedad; buscando obtener una comprensión del funcionamiento de cada secadero, para construir un nuevo prototipo y mejorar la eficiencia de los mismos.
Los estudios se basaron en tres deshidratadores instalados en el departamento de Oberá, con el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) y la Universidad Nacional de Misiones (U.Na.M), de los cuales dos son híbridos. Estos se construyeron en el marco del Proyecto de Desarrollo de Pequeños Productores Agropecuarios (PROINDER), con el proyecto denominado “Tecnología de secado para secadero de hortalizas aromáticas y medicinales cultivadas en Misiones” Código 85- 8500951, en combinación con productores de Oberá. Cuyo fin fue, desarrollar y/o adoptar un sistema de secado sobre la base de fuentes de energías renovables; adaptado a las condiciones específicas de los sistemas productivos y climáticos de la región, apuntando a la sostenibilidad de la pequeña agricultura familiar.
De nuestras observaciones, se vio el escaso conocimiento de los productores sobre el proceso de secado de productos, que sin ella, la tecnología no se puede utilizar de manera adecuada en todos los niveles de la cadena de producción. Esto entorpece el secado del producto; afectando a todo el proceso: desde la etapa de preparación del producto, la carga en la cámara de secado, el seguimiento y control del producto durante el secado y la determinación de su peso final seco, hasta su envasado y almacenamiento.
Se avanzó posteriormente, con dos nuevos proyectos denominados “Diseño y desarrollo de secaderos solar – biomasa para pequeñas unidades productivas” Res. C.D. Nº 105/2012, y el proyecto llamado “Secaderos solar – biomasa para hortalizas, aromáticas y medicinales”, Proyectos Especiales “Desarrollo Sostenible y Educación” Resolución C.S. Nº001/12 (INTA-U.Na.M).
Estos deshidratadores después de su construcción y montaje, fueron utilizados sin determinarlos parámetros de funcionamiento, además, no se caracterizó ningún producto en particular para el secado. Por lo tanto, se empezó con estos dos últimos proyectos a trabajar con los productores, limitándonos a medir los parámetros característicos del deshidratador, sin productos y luego incluyendo productos de la zona. Los productos fueron pesados a lo largo del proceso de secado para cada ensayo, de esta manera, se obtuvo la pérdida de contenido de humedad, que permite evaluar la velocidad del proceso de secado. Se consideró además para el producto a ensayarla accesibilidad, siembra, volumen de producción, la estación en la que se produce, el consumo y la demanda.
En base a los análisis de los resultados de los tres prototipos de deshidratadores, se propusieron las mejoras, que posteriormente se introdujeron, a fin de tener mayor y mejor producción, beneficiando al productor. Se priorizó los materiales de la zona, buscando que no se presenten infiltraciones de aire y tener una aislación adecuada de todas las partes que componen el deshidratador. Para el colector se modificaron las dimensiones y se incorporó una placa de policarbonato para mejorar la eficiencia; por otro lado se cambió la disposición del horno de biomasa, dejándolo en la parte inferior de la cámara de secado y se utilizó un acumulador atenuador de calor. Para ayudar a la circulación natural del aire se ubicó sobre la cámara de secado un extractor eólico.
Para la inclusión de las mejoras, en un prototipo modelo, diferente a los secadores mencionados anteriormente, se contó con fondos del Proyecto denominado “Cocinar y Secar Alimentos con Energía Solar”, del Programa de Promoción de la Universidad Argentina, Resolución SPU Nº1658, del Proyecto de Extensión de la Facultad de Ingeniería, destinada a la Escuela de Familia Agrícola (EFA) Cristo Rey de los Helechos, Colonia Tamandua.
Se verifico la hipótesis en este modelo, a través de los ensayos que, si se puede realizar el secado de productos regionales manteniendo uniforme la temperatura en el interior del deshidratador, con el aporte de energía solar en combinación con biomasa sin contar con el aporte de energía eléctrica y controles automáticos.
Los resultados más relevantes obtenidos en relación a las mejoras fueron el tiempo de secado, llegando a reducir el tiempo con el prototipo a 3,5hs; de las 8 y 9,5 horas de los secadores anteriores. El rendimiento del colector solar, con la incorporación del policarbonato alveolar y la placa absorbedora intermedia, alcanzo en promedio diario los 34,3%, mientras que el mejor rendimiento obtenido con los primeros tres secadores fue de 22,1%. La distribución de temperatura en la superficie horizontal de la primera bandeja tiene una diferencia del 10%, no superó los 70ºC, alcanzando los 65º en promedio, y como máximo los 69ºC.
Con la metodología seguida en el siguiente trabajo, se planteó un procedimiento claro, para poder evaluar cualquier otro deshidratador bajo la toma de datos en forma sistemática.
ABSTRACT
The development of this work aims to improve the solar/hybrid dehydrators technology, applied to regional products of Misiones state. This work starts from the analysis of functionality parameters, like temperature, humidity, air flow, solar radiation, biomass consumption and loss of humidity content; seeking to obtain a working comprehension of each drying facility, to build a new prototype and improve their efficiency.
These studies were based on three dehydrators of which two of them are of the hybrid type. There were installed on the Obera district, in a common effort between the National Institute of Agricultural Technology (I.N.T.A.), and the National University of Misiones (U.Na.M.). There were built as a part of the Development Project for Small Agricultural Producers (PROINDER) under the project denominated as “Drying technology for a dehydrator ofmedicinal and aromatic vegetables grown in Misiones” Code 85-8500951, in partnership with local producers. With the porpoise of develop and/or adopt a drying system based on renewable energy sources, adapted to the specific conditions of the productive and wheatear systems on this region, aiming to achieve the small family agriculture sustainability.
From observation we came to realize the little knowledge of the producers about the drying process of the products, without that knowledge, the technology can’t be used in an adequate manner in all the levels of the production chain. This hinders the drying of the product, affecting the entire process: from the stage of product preparation, the loading of the drying chamber, following and control of the product during the drying process and the final determination of is dry weight, until is packaging and storage.
Later on we advance with two new project called “Develop and design of solar-biomass driers for small productive units” Res.C.D. Nº 105/2012, and the project call “Solar-biomass driers for medicinal and aromatic vegetables”, Special Project “Sustainable Development and Education” C.S. Nº001/12 (INTA-U.Na.M) resolution.
After their built and assembly this driers were used without undetermined functional parameters, also, no particular product was characterized for the drying process. Therefore, we star to work with the producers in these two projects, limiting ourselves to measure the characteristic parameters of the dehydrator without the product, and then placing regional products inside the drier. The products where weighted along the drying process for each test, this way; we obtained the loss of humidity content, which allowedus to evaluate the velocity of the drying process. Also considering for the tested product is attainability, seeding, production volume, season of production, product consumption, and demand.
Based on the analysis results of the three dehydrator prototype, some improvements were proposed, an applied later on, to obtain a bigger and better production, benefiting the producer. We give priority to local materials, seeking to prevent air infiltration and obtain an adequate isolation for all the components of the dehydrator. For the collector the dimension were modify and a polycarbonate plate was added to improve the efficiency, on the other hand we switch the layout of the biomass oven, placing here in the lower part of the drying chamber and a heat accumulator attenuator was used. To obtain a better air flow, an eolic exhaust was placed over the drying chamber.
For the inclusion of the reforms in a prototype model, different that in the case of previous driers, we were counting whit funding of the project call “Cooking and Drying Food whit Solar Energy”, from the Program of Promotion Of The Argentina University, SPU Nº1658 resolution, of the extension program of the Engineering Faculty, destine to the Agricultural Family School (EFA) Cristo Rey de Los Helechos, Colonia Tamandua.
The hypothesis was verified in this model trough the tests, that we can perform the drying of regional product keeping an uniform temperature inside the dehydrator, whit the contribution of solar energy in combination with biomass, without taking in account the contribution of electrical energy and automatic controls.
The most important result obtain in relation with the improves was the drying time, reaching with the prototype a time reduction close to 3,5 h, of the 8 to 9,5 hours of the previous drying process. The solar collector efficiency, with the addition of alveolar polycarbonate and a absorbent middle plate, reach a daily average of 34,4%, meanwhile the performance obtain whit the 3 previous driers was 22,1%.the distribution of temperature in the horizontal surface of the first tray as a difference of 10%, not going over 70°C, reaching an average of 65°C, and a maximum of 69%.
The methodology follow in the present work propose a clear procedure, to evaluate any other dehydrator with the intake of data in a systematic mater.
Descripción
Tesis de Maestría en Energías Renovables
Palabras clave
Citación
Kerkhoff Alejandro Javier - Caracterización de un deshidratador hibrido en Misiones, incorporación de mejoras para aumentar su eficiencia energética - Tesis de Maestría en Energías Renovables. 2014