PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UNA PLANTA DE SECADO SOLAR PARA AJÍ

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1 XVI Simposio Peruano de Energía Solar Arequipa 2 6 Nov PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UNA PLANTA DE SECADO SOLAR PARA AJÍ Msc. CESAR RIVASPLATA CABANILLAS UNJBG CERT Tacna PERÚ cesarrivasplata@yahoo.com

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3 CAPITULO I RESUMEN DEL PROYECTO

4 RESUMEN En el presente trabajo se desarrolla el proceso de planificación, diseño, y análisis de costos unitarios, de una planta de secado para AJÍ, tomando como referencia un módulo de secador solar tipo túnel a ventilación forzada que se ubicará en el Distrito de ITE Tacna Perú.

5 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA Esta planta de secado formará parte del Complejo Productivo Agroindustrial del Distrito de Ite, y ha de contribuir en la cimentación de los planes de desarrollo sostenible y de ciudades limpias en esta jurisdicción distrital. ITEITE

6 VOLUMEN DE PRODUCCIÓN El distrito de Ite cuenta con 900 hectáreas de AJÍ a razón de 11,000 Kg./ Ha

7 EL PROBLEMA El secado tradicional, expuesto directamente en el suelo y al ambiente libre no solo esta sometido a una permanente contaminación, sino también a pérdidas que en muchos casos son mayores al 10% de la producción.

8 Las deficiencias consisten: Baja Calidad del Producto Indicadores de contaminación Pérdidas por depredación de roedores (conejos silvestres), u otros; Pérdidas de las características organolépticas por resecamiento del producto etc. Grado de coloración no uniforme,

9 OBJETIVOS La instalación de una Planta que funcione con SECADORES SOLARES MIXTOS A CONVECCION FORZADA, MODULARES DEL TIPO TÚNEL, que operen utilizando en un gran porcentaje la ENERGÍA SOLAR como recurso gratuito, y complementar esta energía libre, bajo la exigencia de una producción continua, con otro tipo de energía (electricidad o GLP).

10 CAPITULO III ANTECEDENTES

11 La alternativa del secado técnico solar, representa una solución práctica a la problemática de la mejora en calidad y pérdidas del ají producido en Ite, habiéndose desarrollado diversos modelos de secadores.

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16 ÉPOCA DE COSECHA Las cosechas de ají, se producen durante los meses de Febrero, Marzo, Abril, Mayo, Junio y Julio. Estos tres últimos meses se caracterizan por una disminución de la radiación solar, con días nublados y una persistente llovizna o garúa, pero con algunas horas de sol durante el día, lo que ocasiona que el ají sea trasladado a lugares lejanos, junto a las laderas de cerros o en lugares inclinados.

17 CONSECUENCIAS Ocasiona un Bajo Rendimiento Maltrato del producto Gastos de Transporte Mayor numero de días de secado

18 CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO FINAL El ají seco es un producto intermedio que se emplea como materia prima en la industria del pimentón o páprika, el ají molido y a la oleorresina de pimentón.

19 El producto final (AJÍ SECO) tiene un rendimiento de 5:1 La humedad obtenida del producto final es de aproximadamente 12 20%

20 CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO En estado fresco: Cuando se cosecha: 80 85% de humedad. Se seca sobre el suelo en capas de 5 6 kg/m2. Numero de dias dias de Dic Marz De Abril a Junio dias Perdidas: entre %,

21 Características del secado Durante las primeras 6 horas el contenido de humedad disminuye de 3.99 a 3.55 (base seca) Ejm para una carga de 330 kg se eliminan 4.8 de agua /hora La humedad relativa del aire aumenta en 10% a 15% Las condiciones del aire son T=20ºc Hr= 55%, Tf 35ºC, Hf 65%

22 Remover 4.8 kg de vapor requiere kg de aire seco. Con un caudal de 0.08 m3/s Velocidad promedio del aire:0.14 m/s La eficiencia del secador es de 0.58 kg de agua/m2dia Tiempo de secado de 6 9 dias (Enero marzo) y de días abril junio

23 Reducción de mermas Reducción de mermas del 20% al 5% El ají se seca desde el 80% al 15% Así por cada tonelada de ají fresco se obtiene 236 kg de ají seco. Considerando 5% de perdidas se obtiene 224 kg y con el 20% solo 189 kg.

24 CAPITULO IV INGENIERÍA DEL PROYECTO

25 PROCESO DE DISEÑO PARA EL SECADO SOLAR DE AJI

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27 DIAGRAMA DE BLOQUES DE SIMULACIÓN COMPUTARIZADA DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO

28 INICIO INGRESAR DATA METEREOLÓGICA CALCULAR RAD. DIFUSA Y DIRECTA CALCULAR RADIACIÓN ABSORBIDA CALCULAR DEMANDA ENERGÍA SI Puede una NO unidad de EIS abastecer demanda REMOVER REQUERIMIENTO DESDE EL ALMACENAMIENTO Completar cálculos para 8760 hr AYUDA DE ELEMENTO AUXILIAR PARA CUBRIR DEFICIT CALCULAR ENERGÍA ÚTIL Qu CALCULAR EL COSTO ANUAL DEL CALENTAMIENTO SOLAR (Cse = costo anual / Energía anual entregada) FIN

29 COMPONENTES BÁSICOS DE UN POLICARBONATO TRANSPARENTE MUESTRA A SECAR SECADOR Estructura : En tubería de fierro cuadrado,ángulos de fierro de soporte, completamente modular y desmontable., con cubierta protectora en pintura anticorrosiva y al horno y/o epóxica MALLA METALICA MALLA METALICA CALAMINA

30 DIMENSIONES DEL CABEZAL MODULAR DEL SECADOR

31 ESTRUCTURA DE LA BASE Y DE LA MALLA DE SOPORTE DEL PRODUCTO

32 ESTRUCTURA DEL ANCLAJE DE LOS PILARES Perfil Metálico Perno Metálico Pilar (madera o fierro) Anclaje Metálico Base Compactada (terreno natural)

33 CORTE LONGITUDINAL DEL SECADOR CARACTERÍSTICAS: Sistema mixto con precalentamiento solar y circulación forzada. Superficie bruta ocupada: 12 m2 de área de COLECTOR SOLAR. 48 m 2 de área de SECADO. 12m 2 48m 2 VENTILADOR 12m 2 CENTRIFUGO 48m 2 COLECTOR PLACA MODULO DE METALICA SECADO Energía auxiliar : Solo en caso de procesos continuos (GLP) Forma de operación: Por tandas

34 PROCESO SIMULADO DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA DE SECADO EDIFICACION EXISTENTE PLATAFORMA DE DESCARGA DE PRODUCTO PRODUCTO FINAL AJI SECO 7 8% Ho PLATAFORMA DE CARGA DE PRODUCTO

35 Secador tipo túnel a ventilación forzada Características

36 Dimensionamiento Capacidad: kg. Ventilador centrifugo, motor 1/3HP Remocion de agua de 57 kg/ primeras horas. Velocidad del aire a la salida 0.6m/s ( m/s) Caida de presion Pa Densidad de carga: kg/m236

37 Características de secado Tiempo de secado: 7 9 días y 12 a 14 días. Remover el producto cada 4 a 5 días Cubriendo entrada de ventilador se regula flujo. Tener cuidado con el suministro de electricidad (cortes ) abrir ventanas. Rentabilidad 20%

38 CAPITULO VI ANÁLISIS ECONÓMICO

39 CALCULO DEL AHORRO DE CONSUMO DE ENERGÍA Teniendo en cuenta la relación de 1:5 de materia prima con producto terminado se estima que se ahorran alrededor de S/ por año

40 CÁLCULO DE INGRESOS POR AJÍ SECO OBTENIDO CON MEJOR CALIDAD Se asume que se puede pagar S/.1 más por kilo a compradores a nivel nacional ya que no sería un producto DE CHACRA sino un producto que puede ser vendido directamente a consumidor final Asumiendo eso se puede tener ingresos adicionales de S/ anuales solamente de ají seco.

41 CÁLCULO DEL FINANCIAMIENTO El secador solar tiene un costo de S/ El financiamiento se puede realizar a través de una entidad bancaria a una tasa de interés del 11% en un período de 10 años

42 VARIABLES ECONOMICAS Se calculó: VAN = S/ ,83 con una vida de 10 años para el proyecto. Este valor positivo nos indica que conviene realizar la inversión para el diseño del secador solar. Se calculó: TIR = 31% El diseño y utilización del secador solar es rentable en los 10 años del proyecto.

43 AJÍ ME QUEDO! GRACIAS

44 ANEXOS CÁLCULOS ECONÓMICOS PARA DETERMINAR EL VAN Y EL TIR

45 CALCULO DEL AHORRO DE CONSUMO DE ENERGÍA kg Relacion 5:1 Q=mc(T2 T1) DÍAS TANDA Aji fresco Aji seco Cant. Agua Energía ahorrada obtenido Extraída en KJ KW ahorrados S/ mes INGRESO AL AÑO (Época de cosecha 6 meses)

46 CÁLCULO DE INGRESOS POR AJÍ SECO OBTENIDO CON MEJOR CALIDAD CALCULO DE INGRESOS ANUALES POR VALOR AGREGADO DÍAS TANDA Aji fresco kg Relacion 5:1 10% 1 Aji seco obtenido por equipo de secado solar Aji seco obtenido por secado tradicional Pérdidas que se ganan en comparacion con el secado tradicional 10% Precio S/. adicional c/ valor agregado mes INGRESOS AÑO 7200 (Época de cosecha 6 meses)

47 CALCULO DEL FINANCIAMIENTO Tasa de Interes 11% Período Años: 10 AÑO CUOTA INTERES AMORTIZ SALDO ,00 FINANCIAMIENTO ,00 PARA EL SECADOR , , , , , , , , ,00

48 FLUJO DE CAJA PROYECTADO A 10 AÑOS Proyección de Ventas Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10 TOTAL INGRESOS 0, , , , , , , , , , ,12 Ingresos Anuales por Valor Agregado 7200, , , , , , , , , ,00 Ingresos por ahorro de Energía 1054, , , , , , , , , ,12 OPERACIÓN Inversion Fija del Equipo ,00 Gastos Variables (mantenimiento 1%) 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 Interes del Financiamiento 1650, , , ,00 990,00 825,00 660,00 495,00 330,00 165,00 TOTAL DE EGRESOS 15000, , , , , , , ,00 995,00 830,00 665,00 UTILIDAD BRUTA 15000, , , , , , , , , , ,12 AMORTIZACION FINANCIAMIENTO 0, , , , , , , , , , ,00 FLUJO NETO IMPUESTOS 19% 1159, , , , , , , , , ,93 UTILIDAD NETA 4944, , , , , , , , , ,19

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