Secador Solar 2008

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CAPITULO I ASPECTOS GENERALES 1.1 OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GENERAL En el presente proyecto se seleccionara y diseñara un tipo de Secador Solar que cumpla con los requerimientos deseados para obtener cebolla deshidratada. limpia de contaminantes y en un tiempo relativamente corto. 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS * Seleccionar el tipo de Secador Solar mas adecuado para nuestras necesidades * Diseñar y determinar los parámetros de operación del secador solar para la deshidratación de cebollas. * Demostrar que la construcción y operación de un secador solar es sencilla y de muy bajo costo. * Evaluar el comportamiento del secador para las condiciones meteorológicas de la localidad. * Reducir el tiempo que implica la deshidratación (Secado) de la cebolla. * Aprovechar y hacer uso de una fuente de energía primaria como lo es la energía solar, por su gran potencial, como alternativa frente a los altos

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CAPITULO I

ASPECTOS GENERALES

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GENERAL

En el presente proyecto se seleccionara y diseñara un tipo de Secador Solar

que cumpla con los requerimientos deseados para obtener cebolla

deshidratada. limpia de contaminantes y en un tiempo relativamente corto.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

* Seleccionar el tipo de Secador Solar mas adecuado para nuestras

necesidades

* Diseñar y determinar los parámetros de operación del secador solar para la

deshidratación de cebollas.

* Demostrar que la construcción y operación de un secador solar es sencilla y

de muy bajo costo.

* Evaluar el comportamiento del secador para las condiciones meteorológicas

de la localidad.

* Reducir el tiempo que implica la deshidratación (Secado) de la cebolla.

* Aprovechar y hacer uso de una fuente de energía primaria como lo es la

energía solar, por su gran potencial, como alternativa frente a los altos índices

de contaminación que presenta nuestra ciudad.

* Aprovechar las condiciones meteorológicas favorables de la localidad.

* Reducción de pérdidas y mermas en el proceso de deshidratación.

* Reducción de pérdidas económicas por rechazo o devolución de lotes

enteros de producto final.

* Reducción de Costos.

* Producto final limpio de impurezas y contaminantes.

* Comparar el método de deshidratación propuesto con otros métodos

utilizados (secadores-convencionales).

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1.2 JUSTIFICACIÓN

Es común observar en el país, durante ciertas épocas del año, abundancia de

productos hortícola en forma fresca (tomate, cebolla, pimentón, ají, repollo y otros) a

precios razonables y por el contrario, meses con oferta limitada y precios muy altos

en el mercado, que los hace prácticamente inaccesibles a la población de bajos

ingresos.

La energía solar se presenta como una alternativa eficiente y barata en comparación

con las formas tradicionales de suministro de energía (electricidad, gas y otras) para

las zonas rurales y soleadas de Arequipa, especialmente. El proceso de urbanización,

el desarrollo económico y los requerimientos de una población en constante

crecimiento requiere que muchos productos agrícolas sean procesados a través de

tecnologías que pueden ser tradicionales, artesanales o de punta en agroindustrias

pequeñas, medianas o grandes.

La pequeña agroindustria es la que opera a nivel rural, empleando tecnologías

simples y tradicionales. El procesamiento se hace en forma manual y con un equipo

mínimo, como ejemplo podemos citar el secado solar de frutas y hortalizas.

El secado o deshidratado es una de las tecnologías más frecuentes en la agroindustria

y consiste en la eliminación de gran parte del agua del producto procesado. La

evaporación del agua se hace a través de una corriente de aire caliente, la cual

transmite el calor latente de evaporación al producto. Lo que se busca es disminuir

al máximo la actividad bioquímica interna y la acción de microorganismos que

permitan mantener por mucho más tiempo el producto en condiciones de almacenaje.

En este trabajo se presenta una alternativa tecnológica para el procesamiento de

cebolla en épocas de abundancia y precios razonables, la cual debe ser utilizada en

situaciones de oferta limitada y precios elevados.

1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Una tecnología es buena y apropiada, si satisface una necesidad y resulta en un

beneficio. (Esto implica que una tecnología puede ser buena hoy, pero mala mañana,

o que es buena en un lugar y mala en otro).

En nuestro caso consideraremos que el secador solar debe significar un beneficio

económico para la empresa, es decir, el costo adicional de inversión, operación y

mantenimiento de un secador solar debe estar compensado con las ganancias que se

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recibirán, pero también debemos tener en cuenta que con la utilización del secador

solar tendremos una materia prima limpia de contaminantes, lo cual también

beneficiara las características del producto final, esto debido a que no tendremos

contaminantes externos los cuales podrían estar presentes cuando la empresa se

abastece de su materia prima (entiéndase cebolla), estas son las dos características

principales que debemos tener en cuenta en el momento de analizar si esta alternativa

es buena o no para nuestro caso en particular.

Los principales problemas que tenemos, es el de tratar de reducir el tiempo que

demora el secado (deshidratación) de la cebolla, y el espacio necesario para el secado

de este. Como sabemos para realizar el secado con el método tradicional, aplicado en

nuestra localidad, necesitamos de extensas áreas para poder extender nuestras

cebollas.

Como se sugirió anteriormente para poder contrarrestar los problemas de tiempo y

espacio se deberá de usar un secado tecnificado, el cual utilice menor espacio y

realice la deshidratación en un menor tiempo.

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CAPITULO II

FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1. ORÉGANO (Origanum Vulgare)

2.1.1. TAXONOMIA

El orégano se clasifica botánicamente de la forma siguiente:

Reino: Plantae

División: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Orden: Lamiales

Familia: Lamiaceae

Subfamilia: Nepetoideae

Tribu: Mentheae

Género: Origanum

Especie: O. vulgare

2.1.2. VARIEDADES

2.1.2.1 Rojas- Roja Arequipeña, bulbos de color rojo, forma aperillada, bastante pungente. Capacidad de almacenamiento al medio ambiente limitado.

2.1.2.2 BlancasVariedades utilizadas para la industrialización, entre ellas tenemos.:

- White CreoleEs una variedad de días cortos, usada principalmente para deshidratar, los bulbos son planos y de tamaño pequeño mediano. La pulpa es dura, haciendo esta variedad adaptable para efectos mecánicos. El sabor es muy pungente. Contiene un alto contenido de sólidos totales. Presenta almacenamiento largo, en condiciones de sequedad y buena ventilación.

- Dehydrator 8

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Los bulbos son chatos o globoso chatos, de color blanco y tamaño intermedio. Su pulpa es dura. Alto contenido de sólidos totales, muy pungente. Se mantienen bien en almacenamiento.

- PrimeroBastante pungente. En cuanto a firmeza es catalogada como dura, de tamaño medio. Buen almacenamiento, alto contenido de sólidos totales.

2.2. Estudio del Producto final

2.2.1. Características del Producto

2.2.1.1. Características Físicas (cebolla)

La evaluación de las características físicas entre las variedades blancas ( primero, White Creole, Dehydrator 8 ) y roja (roja arequipeña) nos demuestran que:

Las variedades blancas presentan una textura firme y dura en comparación con la roja, esto la hace más adaptable a los efectos mecánicos de pelado para su procesamiento. En lo que se refiere a la forma cabe destacar que la variedad blanca (Primero) y la Roja Arequipeña tienen una forma aperillada lo que evitaría pérdidas mayores al momento del corte del seudotallo y raíces como es el caso de la White Creole y la Dehydrator 8.

En lo que respecta al color las variedades blancas (White Creole, Dehydrator 8, Primero) tienen un color deseable en el deshidratado. En cambio la Roja Arequipeña es muy comercial al estado fresco pero una vez deshidratada se acentúa un pigmento denominado Quercitín que es extremadamente amargo y desagradable.

Tocando el punto de almacenamiento éste es mucho más largo en las variedades blancas que en las rojas.

Concluyendo las variedad Primero se presenta físicamente como la variedad más adaptable al proceso del deshidratado, por presentar color y forma requerido, ser bastante pungente y presentar un almacenamiento largo.

2.2.1.2. Características Químicas (cebolla)

2.2.1.2.1. Contenido de sólidos totales (cebolla)

El análisis del contenido de sólidos totales entre las variedades ( Primero, White Creole, Dehydrator 8, Roja Arequipeña ) según lo muestra el Cuadro III / 15, demuestran que la variedad primero es superior a las demás variedades con un promedio de 20.01. La variedad Dehydrator 8 y White Creole presentan también un buen promedio en el contenido de sólidos totales, algo inferior a la variedad primero y bastante superior a la Roja Arequipeña. En consecuencia la roja arequipeña presenta el mas bajo contenido de sólidos totales, 10.28 .

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Por lo tanto se puede admitir que las variedades Primero, White Creole, Dehydrator 8 respectivamente cumplen con una de las condiciones de la cebolla para poder ser deshidratada, esto es contar con un alto contenido de sólidos totales ya que el costo del material fresco en comparación con el del material procesado estará largamente determinado por el total de sólidos contenidos en el material fresco.

2.2.1.2.2. Determinación del PH

En esta prueba de determinación del pH en las diferentes variedades de cebolla según los demuestra el Cuadro no hay variación significativa entre las variedades.

2.2.1.2.3. Determinación del ácido pirúvico (cebolla)

De acuerdo al Cuadro el cual muestra que la variedad Primero presenta el valor más alto, seguido de la variedad White Creole, enseguida la variedad Dehydrator 8 y finalmente la roja arequipeña. Para efectos del proceso de deshidratado es preferible que la cebolla tenga alto contenido de ácido pirúvco ya que la pungencia es un factor determinante para juzgar su calidad final, quiere decir que la pungencia del producto deshidratado dependerá de la materia prima empleada.

Concluyendo la variedad Primero y White Creole responderán favorablemente al deshidratado.

2.2.1.3. Estabilización de las características Organolépticas (cebolla)

De acuerdo a los datos registrados en el Cuadro para el efecto del blanqueado y el Cuadro para el efecto del sulfitado en la estabilización de las características organolépticas.

En el caso del blanqueado se nota que afectó sus componentes odoríficos ( olor y sabor) al igual que la textura, de acuerdo a ello podremos reafirmar que según J.C. Cheftel, en el caso de cebollas nunca se blanquea antes de la deshidratación. Para el sulfitado en los dos primeros minutos no hay variación aparente en la cebolla con lo cual podríamos decir que no hubo inhibición de enzimas ( cisterna ), causantes de la formación del olor y sabor característico de éste tipo de hortalizas. A partir del tercer minuto mejora el color, pero disminuye su pungencia considerablemente, efecto nada deseable para la materia prima que va a ser sometida al proceso de deshidratado.

Concluyendo, la cebolla no será sometida al blanqueado ni al sulfitado a efectos de su deshidratación.

2.3. Datos meteorológicos de la Región

Como el trabajo será realizado en la ciudad de Arequipa es necesario conocer los datos metereológicos incidentes en la presente Investigación.Por ello cabe anotar que la ciudad de Arequipa está a 2250 metros sobre el nivel del mar, con altos índices de radiación solar, los mismos que incrementan en los meses de octubre, noviembre y diciembre, alcanzando un promedio aproximado de 1.1 cal/min.m2.

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Las temperaturas medias y máximas varia entre 19.3 grados centígrados en febrero y 24.1 grados centígrados en octubre. El promedio mensual de la Humedad Relativa varia entre 71% en febrero y 19% en junio. Durante casi todo el año se tiene un promedio de 10 horas sol al día. La velocidad promedio del viento varía entre 5 m/s en octubre y 3 m/s en febrero, siendo la dirección predominante del viento hacia el noroeste. Siendo un objetivo del presente trabajo la Investigación del uso de la radiación solar, es necesario ampliar conceptos acerca de este factor.

2.3.1. Radiación Solar Global

2.3.1.1. Concepto

Es la energía que llega en forma natural a un plano horizontal de la superficie terrestre constituída por la radiación proveniente directamente del disco solar sobre superficie horizontal, más la energía dispersada retransmitida por el cielo.Los valores de la energía dispersada son medidos y registrados permanentemente y sistemáticamente por los piran6grafos instala dos en el Observatorio de Characato de 1961.

2.3.1.2. Curso anual de la radiación solar global

La evolución climática anual de la radiación solar global se presenta mediante las medias mensuales en términos de Kcal / m2.día . Se ha calculado la curva armónica que describe adecuadamente el curso anual de la radiación solar global para la localidad de Arequipa. La Metodología del procedimiento se ha extraído del Manual 2-Instrucciones para aplicar Análisis Armónico de J. Fuse 1963. Sin lugar a dudas la cifra promedio anual expuesta para Arequipa ( 5840 Kcal / m2.día ) es de apreciable magnitud. Esta apreciación se acentúa al comparar esta cifra con valores a escala mundial de la mayor magnitud.Así en los mapas de Isolíneas presentados por la R.T.C. La Radio Technique 1975, aparece con el máximo valor de 5250 Kcal / m2.día , la región SurOeste de los Estados Unidos y los Desiertos del Sahara, Sudáfrica y de Australia y en el mapa presentados por Sellers 1972, las mismas regiones mundiales aparecen con el máximo valor de 5,500 Kcal / m2.día.

Para la localidad de Arequipa se han encontrado variabilidades de los valores extremos (min-máx) del curso anual de la radiación solar global y se presenta a continuación:

Nivel de Radiación Periodo MagnitudMínima 1 3 de febrero - 18 marzo 3,600-3,800 Kcal / m2.díaMínima 2 11 de junio - 28 de junio 4,500-5,000 Kcal / m2.díaMáxima 31 octubre - 6 diciembre 6,700-7,500 Kcal / m2.día

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Obviamente de acuerdo al grado de nubosidad, la variabilidad es mínima en la estación invernal y máxima en la estación estival.

2.3.1.3. Curso diario de la radiación solar global

El curso diario de la radiación solar global para la localidad de Arequipa, se ha procesado para fechas típicas del año (solsticios y equinoccios) utilizando para los efectos los contenidos en las planillas y archivos de la Sección Metereológica del Instituto Geofísico de la U.N.S.A. Asimismo, estimaron la conveniencia de realizar cálculos de las mismas intensidades horarias correspondientes a superficies receptoras de diversa inclinación y orientadas hacia el sur, este, oeste, norte, que permitieron establecer lo siguiente:

(& ) La conveniencia de orientar las superficies receptoras hacia el norte y con un ángulo de inclinación donde se capta la radiación solar en forma regular y durante casi todo el año.

2.4. Uso y aplicaciones de las cebollas deshidratadas

La cebolla deshidratada y en polvo está lista para su uso inmediato en la condimentación del alimento, como insumo para la elaboración de sopas deshidratadas ó como reservasen tiempos de escaces .

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CAPITULO III

CÁLCULO Y DISEÑO DEL SECADOR SOLAR

3.1. TEORÍA DE SECADO

3.1.1. SECADO

El término secado implica la transferencia de un líquido procedente de un

sólido húmedo a una fase gaseosa no saturada. El proceso de secado, es

idéntico al proceso de humidificación, excepto en la influencia ejercida por

los sólidos en el proceso mismo.

Por ejemplo en el secado de la cebolla, parte del líquido queda retenido

dentro del producto y esta humedad puede emigrar al aire seco solamente por

difusión.

Al secar un sólido húmedo mediante un gas con temperatura y humedad casi

fijas, aparece generalmente un patrón de comportamiento. Inmediatamente

después del contacto entre la muestra y el medio secante, la temperatura del

sólido se ajusta hasta que alcanza el estado estable. La temperatura del sólido

y la proporción de secado puede aumentar o disminuir hasta alcanzar la

condición del estado estable. En el secado estable, una medida de la

temperatura mostrara que la temperatura de la superficie húmeda del sólido es

la temperatura del bulbo húmedo del medio secante. Las temperaturas dentro

del sólido que se seca, tenderán también a igualar la temperatura del bulbo

húmedo del gas, pero ahí, el acuerdo será imperfecto por el movimiento de la

masa y del calor. Una vez que la temperatura de la carga alcanza la

temperatura del bulbo húmedo del gas, se encuentra que son bastante

estables, y que la proporción de secado permanece también constante. Este es

el llamado periodo de secado a Velocidad constante. El periodo termina

cuando el sólido alcanza el contenido critico de humedad, mas allá de este

punto la temperatura de la superficie aumenta y la velocidad de secado

disminuye rápidamente.

Este periodo de velocidad decreciente puede tomar un tiempo bastante mas

largo que el periodo de velocidad constante, aun cuando el retiro de humedad

pueda ser bastante menor, la velocidad de secado se aproxima a 0 para un

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cierto contenido de humedad en equilibrio, el cual es el contenido mas bajo

de humedad que se puede obtener en él sólido bajo las condiciones de secado

que se emplean.

Las figs. 1 y 2 muestran curvas típicas de secado, una trazada sobre la base

del contenido de humedad contra el tiempo, y la otra sobre la base de

velocidad de secado contra contenido de humedad. La figura N° 1 muestra la

forma en la cual se obtienen generalmente los datos experimentales para el

secado. La Fig. N° 2 muestra una descripción mucho más eficaz del proceso

de secado. Sin embargo este grafico se obtiene diferenciando los datos de la

anterior, con lo cual esta sujeta a una disgregación considerable de los datos,

y por consiguiente a una falta de certidumbre.

FIG. N° 1 Curva Típica De Secado para condiciones constantes, el contenido de humedad como función del tiempoFuente: Principios de operaciones Unitarias.

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FIG. N° 2 Curva Típica Para Velocidad De Secado para condiciones constantes, la velocidad de secado como función del contenidote humedadFuente: Principios de operaciones Unitarias.

Estas curvas de secado, están relacionadas con el mecanismo que tiene lugar

en el proceso. El proceso de secado representado en el segmento AB, de las

curvas de las dos Figuras, es el periodo en el que el estado inestable, durante

la cual la temperatura del sólido alcanza el valor correspondiente a 1 estado

estable. Aunque la forma que se aprecia es típica, casi puede decirse que

cualquier forma es posible, y AB puede presentarse 10 mismo que en una

velocidad decreciente. Durante el periodo de velocidad constante, (segmento

BC de las curvas de secado), La superficie total expuesta esta saturada con

agua. El secado prosigue como si se tratara de un estanque de líquido, sin que

el sólido ejerza una influencia directa sobre la velocidad de secado. Es

posible que las rugosidades de la superficie del sólido sobre el cual se

extiende la película líquida pueda aumentar los coeficientes para la

transferencia de calor y de masa, pero este efecto no ha sido establecido

firmemente. La temperatura superficial alcanza la temperatura del bulbo

húmedo, tal como podría esperarse. El régimen de secado a velocidad

constante, continua con la masa que es transferida de la superficie

continuamente reemplazada con el movimiento del líquido procedente del

interior de la carga. El mecanismo del movimiento del liquido y

consecuentemente la velocidad de este movimiento varia notablemente con la

estructura del sólido en si.

Durante el periodo de secado entre los puntos A y D de la figura N° 2

llamado el primer periodo de velocidad decreciente la superficie es cada vez

mas y mas desprovista del líquido, en virtud a la proporción del movimiento

del líquido hacia la superficie el cual es mas lento que la proporción de

transferencia de masa desde la superficie.

Para contenidos de humedad inferiores a aquel del punto D Toda la

evaporación tiene lugar procedente del interior del sólido. A medida que el

contenido de humedad sigue disminuyendo, la trayectoria para la difusión de

calor y de la masa se hace cada vez mas largo; y eventualmente el potencial

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de concentración disminuye hasta que XE el .contenido de humedad esta en

equilibrio y ya no hay ningún secado posterior.

3.2. VARIABLES A EMPLEAR

3.2.1. RADIACIÓN SOLAR DIARIA

Arequipa es una de las zonas privilegiadas en incidencia de radiación solar, la región de Arequipa posee una ventajosa situación en lo referente a la Energía Solar, la cual se muestra en los siguientes aspectos:Posición astronómica del sol para fechas típicas del año solsticios y equinoccios, parámetros importantes para fines de orientación del colector solar,Intensidad de radiación solar directa, término energético importante en la operación de Secadores Solares para la obtención de temperaturas adecuadas.Intensidad de radiación solar global (Directa + Difusa) importante.

3.2.2. VELOCIDAD DEL VIENTO

La velocidad del viento es un parámetro variable de sobre manera ya que para nuestra localidad inciden varios factores, tales como: ubicación, hora del día, temperatura del medio.El lugar donde será colocado el secador solar, es decir la ciudad de Arequipa consideraremos una velocidad promedio del viento que esta entre 2 y 3 m/seg., un valor aceptable si es que nos guiamos de los datos de los cuadros siguientes:

CUADRO N° 3.1

VELOCIDAD MEDIA DEL VIENTO MENSUAL PARA LA CIUDAD DEAREQUIPA EN EL AÑO 2007

Mes del Año Velocidad del viento (m/s)Enero 5.0Febrero 3.0Marzo 4.0Abril 3.0Mayo 3.0Junio 3.0Julio 4.0Agosto 4.0Setiembre 4.0Octubre 5.0Noviembre 4.0Diciembre 4.0

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FUENTE SENAIM/DR6

CUADRO N° 3.2VELOCIDAD DEL VIENTO PARA EL DIA 20 DE MAYO

Hora Velocidad del viento (m/s)08:00 am 2.109:00 am 0.410:00 am 3.311:00 am 2.712:00 pm 2.701:00 pm 2.702:00 pm 2.503:00 pm 3.204:00 pm 2.9

FUENTE SENAIM/DR6

3.2.3. INCLINACIÓN DEL COLECTOR

La inclinación óptima del colector para el calentamiento del aire es igual a la Latitud

del Lugar para que la incidencia de la radiación sea perpendicular al colector;

variaciones de hasta 100 hacia uno u otro lado del valor óptimo son aceptables.

Inclinación = LA ± 10°

3.2.4. ORIENTACIÓN DEL COLECTOR

Los colectores pueden colocarse Horizontales, Verticales o Inclinados y la Cantidad

de calor solar recogida varia.

Los colectores inclinados hacia el Ecuador recogen una parte más grande del calor

solar durante todo el año.

3.3. DATOS DEL PRODUCTO A SECAR

Producto = Cebolla

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Humedad Inicial = 90% Humedad Final = 8% de humedad, que le permitirá ser almacenado por un buen período de tiempo (1 año) en recipientes adecuados. Sistema de Secado = Tipo Calefacción SolarTemperatura de secado = 55 °C Densidad de Carga = 370 kg/m3Velocidad de Flujo de aire = 3 m/seg Capacidad del Secadero = 100 kg

3.4. DISEÑO DEL SECADOR SOLAR

Para realizar el diseño del secador solar debemos de tener en cuenta algunas

recomendaciones, tales como:* Para los secadores solares de convección natural o también llamados pasivos, están

limitados por su longitud por lo cual el producto fresco máximo que pueden admitir

debe estar alrededor de 100 Kg. (Referencia, Ing. Gerardo Palacios ITINTEC).

* En colectores solares para calentamiento de aire mediante circulación natural, se

sabe que aumentando la longitud del colector podemos obtener mayores

temperaturas del aire a la salida, pero este incremento en la longitud tiene un limite

aceptable en colectores con circulación natural, los estudios realizados han

demostrado que la temperatura del aire cambia sustancialmente hasta que el colector

llega a una longitud de aproximadamente 2.5 metros a partir de la cual la variación

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de la temperatura cada vez se hace mas pequeña, esta limitación obliga a diseñar los

colectores incidiendo en el ancho del colector mas que en ellargo (Referencia, Ing. Gerardo Palacios ITINTEC).

A continuación se procederá al diseño del secador Solar.

3.4.1. TIEMPO TOTAL DE SECADO

Parámetros a utilizar para el cálculo del tiempo de secado.

Altura de la ciudad de Arequipa = 2340 m.s.n.m.

Capacidad del Secadero = 100 kg (para un secador)

Humedad inicial del producto = Xi = 90 %

Humedad final del producto = XF = 8 %

Humedad critica del producto = Xc = 26 %

Humedad de equilibrio = XE = 4 %

Peso final del producto = Ws = 10 Kg.

Velocidad de viento en el secador = Vv = 0,09 m/s (Velocidad dentro de los

rangos recomendados por el curso de Energías Renovables)

Densidad del aire a 55 °C = ρ = 0,8396 kg./m3 (para Arequipa)

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3.4.2. ÁREA DEL COLECTOR

Para determinar el área del colector usaremos el periodo de secado a velocidad

constante, debido a que en este periodo las condiciones de secado son

significativamente iguales, para esto debemos de contar con los siguientes datos:

Peso Inicial del producto = 100 Kg. de cebolla

Humedad inicial del producto = 90%

Humedad final = 8 % (para este periodo)

Tiempo de Secado = 9 Horas

Energía solar Incidente promedio = 6.4 Kw.-h/m2-día

Calor latente de Evaporación = 1092 KJ/Kg.

Eficiencia del Secador = 43% (Asumimos)

CALCULO DE LA CANTIDAD DE AGUA EVAPORADA

Cantidad de agua inicial = 100 Kg x 0,9 = 90 Kg.

Cantidad de agua final =

Cantidad de agua a evaporar = AEV = 90 – 0.8 = 89.2 Kg.

CALCULO DE LA ENERGÍA NECESARIA PARA EVAPORAR EL AGUA

EN = 89.2 Kg x 1092 KJ/Kg

EN = 97406 KJ

3.4.3. EFICIENCIA DEL COLECTOR

La eficiencia de un colector solar no es muy alta, este valor por lo general se

encuentra entre los valores de 40 y 60%, valores bastante bajos pero debemos

recordar que la energía que utilizan es la energía solar por lo que no implica gasto

alguno si es que el valor de eficiencia es reducido.

Page 17: Secador Solar 2008

Para el diseño de nuestro colector tomaremos un valor promedio de 43%, el cual será

posteriormente analizado, cuando realicemos los ensayos del colector.

CALCULO DEL ÁREA NECESARIA DEL COLECTOR

Energía solar diaria = Es = 6,4 Kwh./m2-día

Tiempo de secado: 3 días

3 x 23040 = 69120 kJ/m2 por 3 días

1 m2 - 69120 KJ

  X - 97406 KJ

X = 1,4 m2

Área del secador solar: 1.4 m2

3.4.4. LARGO Y ANCHO NECESARIOS DEL COLECTOR

Para poder obtener el largo del colector debemos de tener en cuenta la

recomendación referida al largo del colector solar que se encuentra en el numeral

3.4 .

Si consideramos el largo de 2 metros debería tener nuestro colector un ancho de 0.7

metros.

Como ya tenemos el largo del colector ahora podemos determinar el ancho de este:

Largo del colector = L = 2m

AC = L x b

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b = 0.7m

3.4.5. ALTURA DE LA SECCIÓN DEL COLECTOR

Para determinar la altura del colector utilizaremos el caudal de aire necesario para el

secado y el ancho encontrado del colector pero antes deberemos de hallar la sección

de paso del aire en el colector, para este calculo utilizaremos solamente el periodo de

secado a velocidad constante.

3.4.5.1. CALCULO DEL ÁREA DE PASO DEL AIRE A TRAVÉS DE LA

CÁMARA DE SECADO

De la carta psicrométrica para la localidad del Arequipa obtenemos los siguientes

datos:

Para las condiciones de ingreso del aire a la cámara de secado tenemos:Temperatura Ingreso = 55 °CHumedad Absoluta ingreso = 9 g/Kg = W2De estos datos obtenemos de la carta psicrométrica Humedad relativa = 7 %Temperatura bulbo húmedo = 21,5 °C

Para las condiciones de salida del aire a la cámara de secado tenemos:Temperatura Salida = 39 °CTemperatura bulbo húmedo = 21,5 °CDe estos datos obtenemos de la carta psicrométricaHumedad relativa = 28 %Humedad Absoluta salida = 15,5 g/Kg. = W3

CANTIDAD DE AGUA POR EVAPORAR

AEV = 89.2 Kg. (encontrado anteriormente)

CAPACIDAD DE EVAPORACIÓN DEL AIRE

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CEV = W3 -W2 CEV =15,5 - 9CEV = 6,5 g/Kg = 0.0065 Kg-agua / Kg-aire

CANTIDAD NECESARIA DE AIRE

Donde:

ρ = densidad del aire = 0,8396 kg / m3

CA = 16345 m3

RELACIONA ÁREA DE IMPACTO - TIEMPO

Donde:

Va = Velocidad del aire a través del producto = 0,09 m/s

R = 181611 m2.s

ÁREA DE PASO DEL AIRE EN LA CÁMARA DE SECADO

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Donde:

Tiempo = 72h x 3600s = 259200 seg.

A = 0.7 m2

CAUDAL DE AIRE NECESARIO PARA EL SECADO

Consideramos anteriormente que la velocidad del aire con la que atraviesa el

producto en la cámara de secado es de 0,09 m/seg., este valor lo utilizamos debido a

que el valor recomendado de la velocidad del aire a través del producto a secar es de

0,1 m/seg. (Referencia, Curso de Energías Renovables)

También de la sección anterior encontramos que el área de la cámara de secado es de

0.7m2. Con los valores anteriores podemos encontrar el flujo de aire necesario que

debemos tener para poder realizar la deshidratación del producto.

Q = Va x A

Donde:

Va = Velocidad del aire en la cámara de secado

A = Área de paso de la cámara de secado.

Q = 0.09 m/s x 0.7 m2

Q = 0.063 m3/s

Como ya contamos con el caudal de aire, ahora podemos encontrar en área de

apertura del colector solar.

ACS = Q / Vi

Donde:

Vi = Velocidad del aire a través del colector (entre 1 m/s. y 2m/s. recomendado en el

curso de Energías Renovables)

Vi = 1,2 m/s

Page 21: Secador Solar 2008

ACS = 0.063 / 1.2

ACS = 0.053 m2

Ahora podemos encontrar la altura del colector solar ya que contamos en el ancho

del colector que es de 0.7 metros.

h = ACS / ancho

h = 0.053 m2 / 0.7 m

h = 0.075 m = 7.5 cm

3.4.6. CALCULO DEL ESPESOR DEL AISLANTE EN EL COLECTOR

SOLAR

Podría aparecer a primera vista que entre mas grueso sea el aislante menor será la

perdida total de calor. Esto es verdadero, solo para aislantes planos como es nuestro

caso.

Pero para realizar el cálculo del espesor del aislante debemos de tener en cuenta

algunas consideraciones tales como:

a) Transferencia de calor por conducción.- Se realiza cuando existe un gradiente de

temperatura entre un cuerpo, se ha mostrado que existe una transferencia de energía

de la región de alta temperatura a la región de baja temperatura cuya ecuación esta

representada por:

Para placas planas

Donde:K = Conductividad térmica del material (w/m.ºC)A = Es el área de toda la placa donde se realizará la 1ra transferencia de calor T1 y T2 son las temperaturas máximas y mínimas respectivamente.x = Espesor del material (m)

Page 22: Secador Solar 2008

b) Transferencia de calor por convección.- Un material cualquiera se enfría más

rápidamente cuando se coloca frente a un ventilador que cuando se expone al aire

estático.

Por lo que se denomina convección libre cuando no hay perturbación del aire, y

convección forzada cuando existen corrientes de aire, La formula para hallar la

transferencia de calor por convección es:

q = h.A.(T1 - T2)

Donde:h = Coeficiente de transferencia de calor por convección (w/m2°C), para convección forzada los valores aproximados están entre 10 - 500

Para nuestro secador solar utilizaremos como aislante Lana de vidrio con las siguientes características.

ρ = 64 Kg/m3

K = 0.04133 W/mºC

CALCULO DE LA PERDIDA DE CALOR SIN CONSIDERAR AISLANTE

EN EL FONDO DEL COLECTOR.

Donde:

q/A = Perdida de calor por metro cuadrado.

T1 = Temperatura del colector en el fondo (55 °C).

T2 = Temperatura ambiente (22 °C).

Km = Coeficiente de transferencia de calor de la madera (0,0968 W/mºC)

ΔXm = Espesor de la madera en el fondo del colector (0,002 m).

Kf = Coeficiente de transferencia de calor del fierro galvanizado (0.1038W/mºC)

ΔXf = Espesor del fierro galvanizado (0,000397 m).

h = Coeficiente de transferencia de calor por convección (10 W/m2ºC: asumimos el

valor mas bajo del recomendado)

Page 23: Secador Solar 2008

CALCULO DE LA PERDIDA DE CALOR CONSIDERANDO AISLANTE EN

EL FONDO DEL COLECTOR.

Se realiza este calculo considerando un espesor de aislante de 7,62 cm., ya que esta

es una medida comercial de aislante (La lana de vidrio es vendida en espesor de 1 y 2

pulg.)

PERDIDA DE CALOR EN LOS LATERALES DEL COLECTOR SIN

AISLANTE

Donde:

ΔXm = Espesor de la Madera (5 cm.)

T1 = Temperatura del colector en el fondo (55 °C).

T2 = Temperatura ambiente (22 °C).

Page 24: Secador Solar 2008

h = Coeficiente de transferencia de calor por convección (l0 W/m2°C)

PERDIDA DE CALOR EN LOS LATERALES DEL COLECTOR

CONSIDERANDO AISLANTE

Como los laterales del colector tienen un área relativamente reducida y en espesor de

la madera en estos es considerable, en comparación con el fondo del colector se

tomara un aislante de 2,54 cm. Aproximadamente 1 pulgada.

3.5. DISEÑO DE LA CÁMARA DE SECADO

3.5.1. ÁREA TOTAL DE BANDEJAS

Cantidad de cebolla = P = 100 Kg.

Densidad de la cebolla = ρ = 370 Kg/m3 (aproximadamente)

Área de paso del aire por la cámara = 0.7 m2

Área de contacto del aire con el producto = 14.4 m2 =A (asumido)

Page 25: Secador Solar 2008

Se considera que el área de paso del aire por la cámara de secado es el área que debe

de tener nuestra cámara por lo tanto esta es el área de cada nivel de nuestra cámara

de secado

Área de cada nivel = 0.7 m2

Como nuestro secado se realizara en bandejas cuya parte inferior no esta aislada, si

no mas bien será construida de malla, el contacto del aire con el producto se realizara

por la parte inferior como por la parte superior, nuestra área de cama total o tendido

del producto a secar estará dada por:

ACT = A / 2

ACT = 14.4 m2 / 2

ACT = 7.2 m2

3.5.2. DIMENSIONES DE BANDEJAS

Con las áreas que disponemos, es decir el área total de la cama del producto y con el

área de cada nivel podemos encontrar el número de niveles de nuestra cámara de

secado.

NN = ACT / AN

Donde:

NN = Numero de niveles de la cámara de secado.

ACT = Área de la cama total o tendido del producto (m2)

AN = Area de cada nivel (m2)

NN = 7.2m2 / 0.7m2

NN = 10

Para poder encontrar las dimensiones de las bandejas primero tenemos que hallar el

espesor de la cama del producto para ello usaremos:

ecama = Peso / ρ x ACT

Page 26: Secador Solar 2008

Donde:

ecama = Espesor de la cama del producto a secar (m)

Peso = Peso del producto a secar (100 Kg)

ρ = densidad de la cebolla (370 Kg/m3) aproximadamente

ACT = Área de la cama total o tendido del producto (7.2 m2)

Tomando el ancho de colector que es de 0.7 m, este también será el ancho de la

cámara de secado por lo que el largo de la misma será de 1 m. Tomamos el mismo

ancho del colector para poder realizar la unión entre la cámara de secado y el

colector ya que de no ser así tendríamos que usar para la unión entre estas dos partes

de nuestro secador otros mecanismos.

Si utilizamos una bandeja por nivel tendríamos que el peso de cada bandeja en el

momento de ingresarla a la cámara de secado sería

Peso = ecama x AN x ρ

Donde:

Peso = Peso del producto en cada nivel

AN = Área de cada nivel 0.7 m2

ρ = densidad de la cebolla (370 Kg/m3) aproximadamente

ecama = espesor de la cama del producto (0,04 m)

peso = 0.04m x 0.7m2 x 370kg/m3

peso = 10.4kg.

De todos los cálculos anteriores obtenemos las siguientes dimensiones:

Numero de niveles = 10

Numero de bandejas = 10

Numero de bandejas por nivel = 1

Page 27: Secador Solar 2008

Área de cada bandeja = 0.7 m2

Largo de bandeja = 1 m

Ancho de la bandeja = 0.7 m

3.5.3. DIMENSIONES DE LA CÁMARA DE SECADO

En esta sección se considera las dimensiones interiores de la cámara de secado

Adicionalmente para poder uniformizar las variaciones de temperatura en la cámara

de secado se tendrá que colocar un nuevo nivel con bandejas que contengan piedras

de río, por lo que nuestro número de Niveles aumentara a 5.

N° niveles = N = 11

Espesor del lecho = 4 cm. = 0,04 m.

Separación entre bandejas = 7 cm. =0.07 m.

Espacio ocupado por los 11 niveles. = 70 cm. = 0,7 m

Espacio entre el piso de la cámara y el primer nivel = 6 cm. = 0,06 m. Espacio

superior a el ultimo nivel = 15 cm. = 0,15 m

Altura de la chimenea = 20 cm. = 0.2 m.

Sumando las dimensiones anteriores obtenemos los valores de las dimensiones

interiores de la cámara de secado.

Alto de la cámara de secado = hc = 1,05 m.

Ancho de la cámara de secado = bc = 0,7 m

Largo de la cámara de secado = lc = 1 m.

Page 28: Secador Solar 2008

CAPITULO IV

CONSTRUCCIÓN DEL SECADOR SOLAR

4.1 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN DEL SECADOR SOLAR

4.1.1. COLECTOR SOLAR

Los materiales para la construcción del colector de nuestro deshidratador solar son los siguientes:

- 2 Planchas de fierro galvanizado 1/64" de 0.74 X 1.95 m. que será la placa superior

del colector,

- 2 Planchas de fierro galvanizado 1/64" de 0.74 X 1.95 m. que servirá como placa

inferior del colector.

- 2 Tablas de madera Tornillo que Tomaran los1aterales, de 1,545 x 0,1604 x 0,0508

m

- 3 Tablas de madera Tornillo que se colocan como travesaños en la parte inferior del

colector, de 0.79 x 0,0762 x 0,0508 m.

- 1 Tabla de Madera Tomillo para formar la tobera superior de 0.78 x 0,10 x 0,038 m.

- 1 Tabla de Madera Tomillo para formar la tobera inferior, de 0.78 x 0,15 x 0,0762

m.

- 1 Tabla de Madera Tomillo para formar la parte inferior de la descarga del aire del

colector, de 0.78 x 0,070 x 0,0762 m.

- 1 Tabla de Madera Tomillo para formar la parte superior de la descarga del aire del

colector, de 0.78 x 0,05 x 0,038 m

- 1 Plancha de triplay de 0.8 x 2.4 m

- Lana de Vidrio de 3" de espesor de 0.78 x 1.9 m

- Lana de Vidrio de 1" de espesor de 2 x 0,08 m

- 2 Listones de madera de 2.1 x 0,043 x 0,015 m que servirán para sostener la placa

superior.

- Empaquetaduras de jebe

- Silicona

- 8 metros de perfil "L" para el borde la cubierta de 1" x l" x 2 mm.

Page 29: Secador Solar 2008

- 8 metros de perfil "T" para las divisiones del panel de la cubierta de 1" x l" x 2 mm.

- 8 vidrios simples de 0,32 X 0,45 m

- Clavos de 3 pulg.

- Clavos de 1/2 pulg.

- Pintura Esmalte Color Negro.

- Barniz para madera.

- Laca Selladora para madera.

4.1.2. CÁMARA DE SECADO

Los materiales para la construcción de la cámara de secado de nuestro deshidratador

solar son los siguientes:

- 1 Plancha de Fierro Galvanizado.1/32" de 1,860 x 1,50 m, para el piso y la parte

posterior de la cámara de secado.

- 1 Plancha de Fierro Galvanizado 1/32" de 1,720 x 1,50 m., para el techo y la parte

delantera de la cámara de secado.

- 2 Planchas de Fierro Galvanizado 1/32" de 0,605 x 0,350 m., para los laterales.

- 2 Planchas de Fierro Galvanizado 1/32" de 0,605 x 0,142 m., para los laterales.

- 2 Planchas de Fierro Galvanizado 1/32" de 0,810 x 0,550 m., para formar la parte

interior de las puertas de la Cámara de Secado.

- 1 Plancha de Fierro Galvanizado 1/64" 1,900 x 1,660 m, para el piso y la parte

posterior para la cubierta de la cámara de secado

- 1 Plancha de Fierro Galvanizado 1/64" de 1,600 x 1,752 m , para el techo y la parte

delantera de la cubierta de la cámara de secado

- 2 Planchas de Fierro Galvanizado 1/64" de 1,152 x 1,600 m , para los laterales de la

cubierta de la cámara de secado.

- 2 Planchas de Fierro Galvanízado 1/64" de 0,709 x 0,550 In, para la cubierta de las

puertas de la cámara de secado

- 18,2 metros de madera tomillo para la estructura básica de la cámara de 0,05 x 0,05

m

- 3,5 metros de madera tornillo para la estructura básica de la cámara de 0,05 x 0,1 m

Page 30: Secador Solar 2008

- 1,3 metros de madera tornillo para la estructura básica de la cámara de 0,05 x 0,062

m

- Lana de Vidrio de 2" de espesor.

- 2 Picaportes.

- 4 armellas de 1/4" de diámetro.

- 2 bisagras de doble movimiento.

- 20 pestañas de 0.9 x 00020 x 0.030 m. de 1/32" de espesor en fierro galvanizado,

que soportara las bandejas.

- Clavos de 2 ½”

- Mallas de plástico tipo mosquetero.

- Malla 16- Pintura Antioxidante, Color Negro

4.2. CONSTRUCCIÓN DEL EQUIPO

4.2.1. COLECTOR SOLAR

- Empezamos construyendo los laterales del colector, tomamos las 2 Tablas de

madera “Tomillo” de 1.985 x 0,135 x 0,0508 m c/u; a las cuales le daremos la forma

que se indica en el plano para que el colector tenga la inclinación requerida.

- El primer travesaño que formara la tobera inferior de 0.78 X 0.10 X 0.0508 m, se

cepilla en sesgo para darle la forma que se indica en el plano

De la misma forma se procederá con el travesaño de la tobera superior y los

travesaños de descarga superior e inferior, a los cuales se les dará la forma indicada

en plano.

Los otros tres travesaños simples solo tienen que cumplir con las dimensiones dadas.

- Obtenidos los travesaños, formamos la estructura básica del colector, tomemos los

laterales y luego fijense la tobera inferior y el travesaño que formara la descarga

inferior a sus respectivos extremos, enseguida colóquense los 3 travesaños simples a

una separación de 0,5 m (cada uno) comenzando de la tobera inferior. Usamos para

Page 31: Secador Solar 2008

asegurar las uniones pegamento (cola) para madera para posteriormente utilizar

clavos de 3 pulg.

- A manera de base unamos la plancha de triplay a la estructura ya formada

usando clavos de 1/2 pulg.

- Rellenemos con la lana de Vidrio (aislante) los espacios entre los travesaños,

cortando adecuadamente las planchas del aislante.

- Colocar los listones de madera de 1.985 X 0.043 X 0.015 paralelas a los laterales

del colector con una separación de 0.025 m.. (de cada lateral), los listones los

pegaremos con cola a los travesaños inferiores del colector.

- Tomamos la plancha de fierro galvanizado de 1/64"; pintada con esmalte negro que

utilizaremos como placa inferior, a esta plancha se le perforaran 14 agujeros en todo

el ancho de esta (lado de 0.7 m), entre cada agujero habrá una separación de 0,10 m,

la separación será la misma desde el borde hasta el primero de los agujeros estos

agujeros deberán tener un diámetro de 1,5 mm., y a una distancia del borde superior

de 5 mm., tal como se indica en el plano colocamos esta placa en el fondo del

colector la cual es clavada a la tobera inferior y a la parte inferior de descarga del

colector con clavos de 1/2 pulg.

- A la plancha de Fierro galvanizado de 1/64" que utilizaremos como placa superior,

se le perforaran 14 agujeros en todo el ancho de esta (lado de 0.7 m), entre cada

agujero habrá una separación de 0,10 m, la separación desde el borde hasta el

primero de los agujeros será de 0,115 m. estos agujeros deberán un diámetro de 1.5

mm., y a una distancia del borde superior de 5 mm., tal como se indica en el plano, a

esta plancha también se le perforaran 15 agujeros a lo largo de la misma (1.9 m),

cada uno con una separación de 0,175 m y con un diámetro de 1,5 mm., el

ensamblaje se realizara tal como se indica en el plano y se le terminará de colocar en

el colector para luego clavar la plancha a los listones de madera por los agujeros de

la plancha a lo largo de esta.

- Para asegurar la hermeticidad del colector se colocara empaquetaduras de jebe entre

los laterales del colector y las planchas de fierro galvanizado que servirán de placa

absolvedora.

- Para formar el panel de vidrios primero construimos el marco de este perfil “L” de

las medidas siguientes 1.9 x 0.75 m tal como se indica en el plano, seguidamente se

Page 32: Secador Solar 2008

sueldan los travesaños de los perfiles "T" invertidos como se aprecia en el plano

para formar las ocho divisiones.

- Antes de asegurar el panel al marco del colector se coloca una empaquetadura para

que no ocurra filtraciones de agua en caso de lluvia. Para fijado a la madera utilizase

tomillos avellanados.

- Finalmente colóquese los 8 vidrios, estos vidrios han de ser sellados con silicona.

4.2.1.1. PERSONAL Y TIEMPO EMPLEADO

Para la construcción del Colector Solar se utilizo el siguiente personal:

- 2 accionistas

- 1 Jefe de Planta

- 1 Jefe de Control de Calidad

- 1 Mecánico electricista

- 2 Agentes de venta y promoción

- 1 Diseñador

- 3 Soldadores para realizar los trabajos de soldadura del marco para la colocación de

los vidrios.

- 2 carpinteros (ayudante de carpintería) para realizar los acabados en la madera.

- 4 operarios para realizar la construcción del colector solar (ensamblaje)

- 1 Acabado

- 1 secretarias

- 1 Personal de seguridad

Page 33: Secador Solar 2008

4.2.2. CÁMARA DE SECADO

- Primero se debe de construir la caja metálica. Para ello, tómese una plancha de

fiero galvanizadote 1/32" de tamaño estándar y obténgase la forma que se indica en

el plano. Luego suéldese 10 pestañas con los sobrantes de la plancha.

- Tómese otra plancha de 1/32" y obténgase la forma siguiente que se indica en el

plano luego suéldese 10 pestañas.

- Para los lados laterales donde van las puertas, cortemos 2 placas de 141 x 600,8

mm. dándoles la forma que se indica en el plano, otras dos piezas de 375 x 603,2

mm. dándoles la forma que se indica en el plano, por ultimo para las puertas se

cortara 2 placas de 650 X 809 mm. Para darle la forma indicada en el plano, todo 10

anterior con la plancha de fierro galvanizado de 1/32".

- Toda esta estructura debe ser soldada para poder formar una cámara interior.

- Para dar mayor solidez al conjunto es necesario clavar listones de madera de 2" x 2"

tal como se indica en el plano, se tendrá que dar las formas especificas en este plano,

se debe clavar las estructuras de madera a la estructura del fierro galvanizado y

clavar los listones entre si.

- Antes de forrar exteriormente la Cámara de Secado es necesario colocar las

planchas de Lana de Vidrio de 2" de espesor, en los espacios, ya que la lana de vidrio

es nuestro aislante.

- Seguidamente empezamos a forrar la Cámara de Secado utilizando las planchas de

fiero galvanizado de 1/64" cortamos la plancha que cubrirá el techo y la parte

anterior de las medidas que se indicar en la plano, para posteriormente darle la forma

indicada en dicho plano. En el lado anterior en la abertura que tiene este será

necesario hacerle 14 agujeros y soldarle un marco de Angulo de fierro con agujeros

que coincidan con los de la plancha.

- Para la parte de las puertas se cortara la placa de fiero galvanizado de 1/64" tal

como se indica en el Plano, estas tendrán que ser dos placas.

- En el plano, se indica las dimensiones que se tendrán de cortar la plancha que

cubrirá el piso y la parte posterior de la cámara de secado, esta placa de fiero

galvanizado será de 1/64".

Page 34: Secador Solar 2008

- Todas las partes anteriormente, mencionada de la cubierta exterior serán

debidamente soldadas para formar la caja exterior.

- Procedamos ahora a construir la puerta de la cámara para ello las placas de fierro

galvanizado de 1/32" cortadas con anterioridad se les colocara los listones de madera

que quedaron y que se indican en el plano, para después colocar el aislante y por

ultimo soldar la placa de 1/32" con la de 1/64" que se indica en el plano por las

pestañas de la primera, de esta manera las puertas de alimentación quedan listas,

luego se colocara una bisagra especial de dos movimientos que le permite girar y

luego empotrarse en el marco de la cámara, con lo que se logra una adecuad

hermeticidad.

- Ahora se construirá la chimenea la cual consta de dos estructuras metálicas, una

interna con un plancha de fierro galvanizado de 1/64" de espesor y la otra externa

con una plancha de fierro galvanizado de 1/32" tal como se indica en el plano. Para

el montaje de las piezas, suéldese primero la estructura interna y rellenase con

material aislante "Lana de Vidrio de 2" de espesor, luego forrase con la estructura

exterior a manera de funda para lego soldar esta.- Es necesario construir una especie de "Paraguas" para evitar que penetre agua de

lluvia por la chimenea. Para ello se utilizan retazo de plancha dándoles la forma y

dimensiones que se especifican en el Plano.

- Finalmente construyamos 10 bandejas para recibir las cebollas que se van a

deshidratar.

Page 35: Secador Solar 2008

CAPITULO VINVERSIÓN Y FINANCIAMIENTO

En este capitulo se muestran datos de la inversión del proyecto y su financiamiento para lo cual el estudio se basa en tres rubros, Inversión Fija o Activos Fijos, Inversión Tangible o Activos Tangibles, Inversión Capital de Trabajo

5.1 ACTIVOS FIJOSSon aquellas que se realizan en los bienes tangibles llamese terreno edificación pistas de acceso estacionamientos maquinarias, muebles y servicios básicos para efectos contables los activos fijos se deprecian exceptuando el terreno que al contrario de los otros sube de precio a medida que el tiempo pasa debido al desarrollo urbano creciente.

CUADRO N° 5–1INVERSIONES FIJAS

RUBRO COSTO S/.Edificación Maquinaria HerramientasEquipo de seguridad Mobiliaria Vehículos Imprevistos (5% de rubros anterior)

240004500240010005000

450004095

TOTAL 85995

5.2 ACTIVOS INTANGIBLESSon los que se realizan sobre activos constituidos, por derechos adquiridos para la puesta en marcha del proyecto son activos intangibles las patentes, licencia, gastos de estudios de pre-inversión, estudios ingenieriles, montaje industrial, gastos de prueba, intereses pre-operativos

CUADRO N° 5-2INVERSIONES INTANGIBLES

RUBRO COSTO S/.Estudio de pre inv. 1% IFEstudio Edf. Ing 2% IFGastos Organi Capac. Ad. 3% IFGastos de pruebas y puesto en marcha 3% IF

860.001720.002580.004095.00

TOTAL 9255.00

Page 36: Secador Solar 2008

CUADRO N° 5–3INVERSION INICIAL DE MANO DE OBRA Y MATERIA PRIMA

RUBRO COSTO S/.Mano de Obra e Indirecta (3 meses)Materia Prima e Insumos (3 meses)

8000104000

TOTAL 112000

CUADRO N° 5-4INVERSIONES DE CAPITAL DE TRABAJO

RUBRO COSTO S/.Inversiones FijasInversiones IntangiblesInversión Inicial de MO y MP

85995.009255.00

112000.00TOTAL 207000.00

La inversión en capital de trabajo son los recursos necesarios en la forma de activos corrientes para la operación normal del proyecto durante un ciclo productivo, es decir en una planta se debe garantizar la disponibilidad de recursos suficientes para adquirir la materia prima y cubrir costos de operación durante los 60 días normales que dure el proceso de producción mas los 30 días promedio de comercialización y los 30 días que demora la recuperación de los fondos para ser utilizados nuevamente en el proceso.Todo proyecto de inversión involucra usar una cuantía de recursos hoy a cambio de una estimación de mayores recursos a futuro

Los recursos que el inversionista destina al proyecto provienen de dos fuentes:Recursos propios y prestamos de tercerosPara este proyecto se utilizara los recursos propios y financiamiento de entidades bancarias que será el 30% de la inversión total de capital de trabajo (S/.62175) porque convenimos que es una mejor manera de llevar a cabo este proyecto, y la tasa de interés de las entidades prestatarias es de 11% de interés anual los intereses del prestamos se deducen de las utilidades lo cual permite una menor tributación.

Page 37: Secador Solar 2008

CAPITULO VI

COSTOS DE CONSTRUCCIÓN DEL SECADOR SOLAR

6.1 COSTOS COLECTOR SOLAR

COSTOS COLECTOR SOLAR

DESCRIPCIONCANTIDA

DPRECIO UNIDAD

UNIDADTOTAL

S/.

Madera tornillo laterales 2 2.10 Pies 37.80Madera tornillo travesaño 3 2.10 Pies 12.60Madera tornillo tobera 2 2.10 Pies 8.40Madera tornillo colector 2 2.10 Pies 10.50Listones de madera 2 3.20Plancha de triplay 1 17.20 Unidad 17.20Lana de vidrio 3” 5 23.00 Plancha 115.00Lana de vidrio 1” 2 12.00 Plancha 24.00Fierro galvanizado 1/64” 4 18.00 Plancha 72.00Empaquetadura jebe 32.70Perfil “L” 2 7.60 Varillas 15.20Perfil “T” 1 7.60 Varillas 7.60Cola sintética 1 10.00 Kg. 10.00Clavos 1 5.00 Kg. 5.00Vidrios 8 14.00 Unidad 112.00Silicona 1 12.00 Unidad 12.00Soldadura 1 6.00 Kg. 6.00Pintura esmalte negro ½ 28.00 Gl. 14.00Barniz ¼ 35.00 Gl. 8.70Laca selladora ½ 39.00 Gl. 19.50

TOTAL 543.40

6.2. COSTOS CÁMARA DE SECADO

COSTOS CÁMARA DE SECADO

DESCRIPCIONCANTIDA

DPRECIO UNIDAD

UNIDADTOTAL

S/.

Listones de madera 9 2.10 Pies 18.90Fierro galvanizado 1/32” 4 47.00 Plancha 188.00Fierro galvanizado 1/64” 4 18.00 Plancha 72.00

Page 38: Secador Solar 2008

Lana de vidrio 2” 4 17.00 Plancha 68.00Picaporte 2 1.50 Unidad 3.00Bisagra doble movimiento 2 10.00 Unidad 20.00Armellas ¼” 4 0.60 Unidad 2.40Clavos 1 4.50 Kg. 4.50Malla mosquetero 12 3.50 Unidad 42.00Perfiles 4 5.20 Unidad 20.80Malla Nº16 3 4.50 Unidad 13.50Angulo “L” 1 7.20 Varillas 7.20Soldadura 2 6.00 Kg. 12.00Pintura antioxidante 3/4 29.00 Gl. 21.50

TOTAL 497.80

6.3. COSTOS TOTALES

COSTOS TOTALES POR SECADOR SOLARUsamos un promedio de 40 colectores mensuales

COSTOColector Solar S/. 543.40Cámara de secado S/. 497.80COSTO TOTAL S/. 1040.00

Page 39: Secador Solar 2008

CAPITULO VII

COSTOS Y PRESUPUESTOS

7.1. EVALUACION ECONÓMICA7.1.1. COSTOS DIRECTOS

Conformados por mano de obra directa cuadro N° 7-1 materias primas cuadro N° 7-2 otros materiales directos cuadros N° 7-3, 7-4 sumatoria de todos los costos directos Cuadro N° 7-5

CUADRO N° 7-1 COSTO DE MANO DE OBRA DIRECTA

Operarios de CantidadRemuneración

Mensual S/.Remuneración

Anual S/.Diseño y Trazo 1 800 9600Fab. de partes (madera) 2 850 20400Fab. de partes (metal) 3 1200 43200Montaje 4 700 36400Acabado 1 700 8400Servicios 2 750 18000TOTAL 13 --- 136000Mas 55% provis y recargaos sociales 74800Total 210800

CUADRO N° 7-2 COSTO MATERIAS PRIMAS

Año Secadores Solares Costo Unitario

S/.Total

S/.1 400 1040 4160002 450 1040 4680003 520 1040 5408004 500 1040 5200005 470 1040 488800

CUADRO 7-3 OTROS MATERIALES DIRECTOS

Año

Thiner Disolvente Pintura Anticorrosivo

Cantidad

Precio Unitario

S/

Costo Anual S/.

CantidadPrecio

Unitario S/.

Costo Anual S/.

Page 40: Secador Solar 2008

1 20 9 180 80 18 14402 23 9 207 90 18 16203 28 9 252 110 18 19804 25 9 225 100 18 18005 24 9 216 94 18 1692

Rendimiento x galón 5 secadores pintura anticorrosiva ANYPSARendimiento x galón 20 secadores thiner acrílico ANYPSAElaborado en base a cotizaciones de mercado

CUADRO 7-4 ELECTRODOS

Año Cantidad por kilo Precio kilo S/. Costo Anual S/.1 200 8.00 16002 225 8.00 18003 275 8.00 22004 250 8.00 20005 235 8.00 1880

Rendimiento por kilo = 2 secadores Electrodos supercitos 1/8 pulgElaborado: cotización de mercado

CUADRO N° 7-5 COSTOS DIRECTOS

AñoMano de Obra

Directa S/.Materia Prima

S/.Otros Materiales

Directos S/.Costo Directos

S/.1 210800 416000 1780 6285802 210800 468000 3627 6824273 210800 540800 4432 7560324 210800 520000 4025 7348255 210800 488800 3788 703388

Fuente. Elaborado de cuadros 7-1, 7-2, 7-3, 7-4

7.2. GENERALIDADES Costos indirectosSon mano de Obra indirecta, materiales indirectos, gastos indirectos

Page 41: Secador Solar 2008

7.2.1. MANO DE OBRA INDIRECTA Cuadro N° 7-6

7.2.2. MATERIALES INDIRECTOS Son aquellos que intervienen en la fabricación del producto pero no se ven Cuadro N° 7-7

7.2.3. GASTOS INDIRECTOS Cuadro N° 7-8

7.2.4. SUMATORIA DE TODOS LOS COSTOS INDIRECTOS Cuadro N° 7-9

CUADRO 7-6MANO DE OBRA INDIRECTA

Puestos Cantidad Remuneración Mensual S/.

Remuneración Anual S/.

Jefe de Planta 1 1200 14400Jefe Control de Calidad 1 1200 14400Mecánico Electricista 1 1000 12000Sub Total 3 40800

Mas 51% prov. y recargos sociales 20808TOTAL 61608

CUADRO 7-7COSTOS DE MATERIALES INDIRECTOS

Artículos Cantidad Precio

S/. Costo Anual S/.

Lija 3744 0.867 3246Detergente 748 1.737 1299Guaype 50 6.084 304

TOTAL 4849

Elaborado en base de requerimiento

Page 42: Secador Solar 2008

CUADRO N° 7-8

GASTOS INDIRECTOS

RUBROSAÑOS

1 2 3 4 5Depreciaciones 9900 9900 9900 9900 9900Mantenimiento 1000 1000 1000 1000 1000

Seguros 600 600 600 600 600Agua 400 400 400 400 400

Energía eléctrica 1000 1000 1000 1000 1000Imprevistos 3% rubros 387 387 387 387 387

TOTAL 13287 13287 13287 13287 13287

CUADRO N° 7-9

COSTOS INDIRECTOS

AñosMano de obra Indirecta S/.

Materiales Indirectos S/.

Gastos Indirectos S/.

Total de Costos Indirecto S/.

1 61608 4849 13287 797442 61608 4849 13287 797443 61608 4849 13287 797444 61608 4849 13287 797445 61608 4849 13287 79744

7.2.5. COSTO DE PRODUCCIÓNCosto de producción es la sumatoria de los costos directos mas los costos indirectos Cuadro N° 7-10

COSTOS N° 7-10COSTO DE PRODUCCIÓN

Año Costo Directo S/. Costo Indirecto S/.Total de Costo de

Producción S/.1 628580 79744 7083242 682427 79744 7621713 756032 79744 8357764 734825 79744 8145695 703388 79744 783132

Page 43: Secador Solar 2008

Elaborado a base a cuadros 7-5, 7-9

7.2.6. GASTOS DE OPERACIÓN Son los gastos de administración y gastos de ventas

7.2.6.1. GASTOS DE ADMINISTRACIÓN Cuadro N° 7-11

7.2.6.2. GASTOS DE VENTAS Cuadro N° 7-12

7.2.6.3. GASTOS DE OPERACIÓN Es la sumatoria de los gastos de Administración y los gastos de ventas Cuadro N° 7-13

7.2.7. COSTOS TOTALESEs la sumatoria de los costos de producción mas los gastos de operación mas los gastos financieros Cuadro N° 7-14

CUADRO N° 7-11 GASTOS DE ADMINISTRACIÓN

RUBROS GASTOS ANUAL AÑOS 1-5 S/.

Depreciación (aparatos informáticos) 2200Mantenimiento (aparatos informáticos) 700Remuneración al personal 180000Energía eléctrica 1020Comunicaciones 1800Operación de vehículos 18000Impuestos 3% rubros anteriores 6111.6

GASTO TOTAL 209831.6

CUADROS 7-12 GASTOS DE VENTAS

RUBROS GASTOS ANUAL AÑOS 1-5 S/.Depreciación (aparatos informáticos) 2200Mantenimiento (aparatos informáticos) 700Remuneración al personal 84000

Page 44: Secador Solar 2008

Promoción y publicidad 3000Viajes y biáticos 60000Imprevistos 3% rubros anteriores 4497

GASTO TOTAL 154397

Fuente elaborada

CUADRO N° 7-13 GASTOS DE OPERACIÓN

AñoGastos de

Administración Gastos de Ventas

S/.Total de Gastos de

Operación S/.1 209831.6 154397 364226.62 209831.6 154397 364226.63 209831.6 154397 364226.64 209831.6 154397 364226.65 209831.6 154397 364226.6

CUADRO N° 7-14 COSTOS TOTALES

AñoCosto de

Producción S/.

Gastos de operación

S/.

Costos Totales S/.

1 708324 364226.6 1072550.62 762171 364226.6 1126397.63 835776 364226.6 1200002.64 814569 364226.6 1178795.65 783132 364226.6 1147358.6

7.3. COSTOS DE INVERSIÓN PARA LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO 7.3.1. PRESUPUESTO DE INGRESOS POR VENTAS

El precio unitario según estudio de mercado costo es de S/. 1800 que corresponde

Page 45: Secador Solar 2008

Cuadro N° 7-15 PRESUPUESTO DE INGRESO POR VENTAS

Año Producto UniPrecio

Unit. S/.Cant.

Total Anual

1 Secador Solar Módulo 2800 400 11200002 Secador Solar Módulo 2800 450 12600003 Secador Solar Módulo 2800 550 15400004 Secador Solar Módulo 2800 500 14000005 Secador Solar Módulo 2800 470 1316000

Page 46: Secador Solar 2008

CAPITULO VIII

EVALUACIÓN EMPRESARIAL

La evaluación del proyecto se basa en función de las oportunidades opcionales

disponibles en el mercado.

Se compara beneficios proyectados asociados a la toma de decisión de la inversión

Se analiza las principales técnicas de medición de rentabilidad VAN y TIR

Esta información esta contenida en los cuadros N° 8-1, 8-2, 8-3 de acuerdo de estos

informes se determina si el proyecto es rentable o no

CUADRO N° 8-1

INGRESOS

RubrosAños

1 S/. 2 S/. 3 S/. 4 S/. 5 S/.

Ingreso por Ventas 1120000 1260000 1540000 1400000 1316000

Otros Ingresos ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

TOTAL DE INGRESOS 1120000 1260000 1540000 1400000 1316000

EGRESOS

RubrosAños

1 S/. 2 S/. 3 S/. 4 S/. 5 S/.

Costos Directos 628580 682427 756032 734825 703388

Costos Indirectos 79744 79744 79744 79744 79744

Gastos de Operación 364226.6 364226.6 364226.6 364226.6 364226.6

Page 47: Secador Solar 2008

RubrosAños

1 S/. 2 S/. 3 S/. 4 S/. 5 S/.

Flujos Anuales 47449.4 133602.4 339997.4 221204.4 168641.4

Intereses de préstamo al (11% de 62175)

13802 13802 13802 13802 13802

Utilidad Antes de Impuesto

33647.4 119800.4 326195.4 207402.4 154839.4

Impuesto a la renta (30%)

10094.22 35940.12 97858.62 62220.72 46451.82

Utilidad Neta 23553.18 83860.28 228336.78 145181.68 108387.58FLUJOS ANUALES

CUADRO N° 8-2

8.1. INDICADORES DE EVALUACIÓN

8.1.1. VALOR NETO ACTUAL (VAN)

Esta criterio plantea que el proyecto debe aceptarse su valor actual

neto (VAN) es igual a 0 o superior, el VAN es la diferencia de

todos ingresos menos los egresos expresado en términos monetarios

se calcula con la siguiente formula:

Donde

K = A la taza de corte pactada 0,15

I0 = Inversión Inicial

BN = Beneficio Neto

FSA = Factor Simple de Actualización

Page 48: Secador Solar 2008

AÑOFLUJO DE CAJA

ANUAL FSA (15%) BN US$

0 -207000 1.00 -207000

1 23553.18 0.87 20491

2 83860.28 0.76 63734

3 228336.78 0.66 105702

4 145181.68 0.57 82754

5 108387.58 0.50 54194

VANECON = S/. 163922

Para este proyecto no consideramos el VAN Financieros puesto que

no hemos contraído ningún préstamo por lo cual no tenemos datos

de amortización ni de intereses, lo cual es indispensable para el

cálculo del flujo de caja financiero

8.1.2. TASA INTERNA DE RETORNO (TIR)

Representa la tasa interna de interés mas alta que un inversionista

podría pagar sin perder dinero asumiendo costos financieros la TIR

la calculamos envase al VAN económico

Page 49: Secador Solar 2008

TIR = 39%

Page 50: Secador Solar 2008

CONCLUSIONES

1. La Demanda es superior a la oferta de Secadores

Solares por lo cual se justifica la instalación de la fábrica

2. Los secadores solares utilizan la energía solar que

es limpia y en nuestra región se da en abundancia en las ¾ partes del año.

3. Las ventajas económicas de los secadores solares

respecto a los secadores convencionales que usan otro tipo de energía dan como

resultado un mayor margen de ganancia al propietario.

4. Requiere un mantenimiento periódico no muy

costoso en lo que respecta al pintado y limpieza de la superficie de la cámara y

del colector solar.

5. El tamaño de la fabrica a sido elaborada en base a

estudios ingenieriles para su optimo funcionamiento

6. La elaboración del producto es semimecanizado

combina el trabajo manual con el de máquinas

7. La evaluación empresarial dio por rentable el

proyecto

8. Se inculca en los alumnos el uso de energías

renovables para así lograr descontaminar en parte nuestra región que

actualmente ocupa uno de las primeras ciudades con altos índices de

contaminación.

9. Estamos en la capacidad de diseñar y construir

equipos que aportan al desarrollo agroindustrial y bienestar a nuestra comunidad

Page 51: Secador Solar 2008
Page 52: Secador Solar 2008

Administración2 Accionistas

Departamento de Diseño

1 Dibujante

Departamento de Producción

1 Jefe de Planta1 Mecánico

eléctrico

Departamento de Control de

Calidad 1 Jefe

1 Secretaria1 Personal de

Seguridad

Departamento de Ventas

2 Agentes

Área de Carpintería

2 Carpinteros

Área de Metal Mecánica

3 Soldadores

Área de Ensamblaje1 persona

Área de Acabado1 persona