CÁLCULO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SECADOR SOLAR POR CONVECCIÓN NATURAL PARA EL SECADO DE PLANTAS MEDICINALES NO TRADICIONALES

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1 CÁLCULO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SECADOR SOLAR POR CONVECCIÓN NATURAL PARA EL SECADO DE PLANTAS MEDICINALES NO TRADICIONALES CALCULATION AND CONSTRUCTION OF A SOLAR DRYER BY NATURAL CONVECTION FOR DRYING OF NON-TRADITIONAL MEDICINAL PLANTS Clodoaldo Sivipaucar, Hrv Curo, Edr Huancahuari, Vícor Llanoy, & Andrés Valdrrama RESUMEN En l mundo acualmn xis una lvada dmanda d producos naurals, nr llas las planas mdicinals; qu para un mjor procso d manipulación, indusrialización y mplo, ncsian sr dshidraadas. El prsn rabajo rsum l objivo cnral dl proyco d disño, cálculo y consrucción d un scador solar indirco por convcción naural para l scado d planas mdicinals aromáicas no radicionals. Es quipo érmico, consa d rs pars: colcor solar, cámara d scado y chimna; aprovcha simulánamn l fnómno d radiación solar érmica con l procso d convnción naural. Las planas mdicinals aromáicas no radicionals slccionadas para los nsayos xprimnals, para dmosrar l funcionamino dl scador solar indirco, inicialmn son: muña, oronjil, ucalipo y sana hirba. Ésas srán psadas ans y dspués dl procso d scado para cada nsayo, para obnr la pérdida d humdad, qu prmiirá valuar la calidad dl procso d scado; s midn las mprauras n disinos punos dl scador solar y n cada apa d scado d las planas mdicinals no radicionals; s monioran las condicions climáicas dl mdio ambin. Las planas mdicinals no radicionals s podrían slccionar d acurdo a sus propidads mdicinals y a las zonas d su culivo, lo qu prmiiría promovr su smbrado n las zonas alo andinas dl Prú incnivar su indusrialización. Palabras Clav: Scador solar, Convcción, Humdad. ABSTRACT In h oday s world hr is a gra dmand for naural producs, including mdicinal plans, which for br handling procss, indusrializaion and mploymn, nd o b drid. This aricl summarizs h cnral main objciv of h projc calld dsign, calculaion and consrucion of a solar dryr indircly by naural convcion for drying aromaic non-radiional mdicinal plans. This ha quipmn has hr pars: solar collcor, drying chambr and chimny, simulanously i applis h phnomnon of solar radiaion ha and naural convnion procss. Th aromaic non-radiional mdicinal plans slcd for pilo sing, o dmonsra h opraion of h indirc solar dryr, iniially ar: Muña, Toronjil, Eucalipo and Hirba Sana. Ths plans will b wighd bfor and afr drying procss for ach s, for h loss of moisur, which will assss h qualiy of h drying procss. Also mpraurs in diffrn pars insid h solar dryr and a vry sag of non-radiional mdicinal plans drying ar masurd. On h ohr hand, h clima condiions of h locaion ar moniord. Th non-radiional mdicinal plans could b slcd according o hir mdicinal propris and aras of growh, which would promo hir sown aras high in h Ands of Pru and ncourag hir indusrializaion. Kywords: Solar dryr, convcion, humidiy. INTRODUCCIÓN Uno d los principals problmas n la producción d planas mdicinals s conar con un méodo adcuado para su consrvación, comrcialización y disribución; l scado o dshidraación d dichos producos, s la solución más adcuada. En l Prú, prcisamn n las zonas alo andinas, xis dsd impos rmoos, radicions ancsrals rlacionadas al uso d nrgía solar para l scado d divrsos producos agrícolas. Esa labor s llva a cabo mdian la xposición dirca al sol d sos producos, l méodo s provchoso pro no rgulabl n cuano a impo d scado, procción dl produco y l uso d nrgía solar; variabls qu son drminans n la opimización dl procso d dshidraación. Esa invsigación propon un prooipo d scador solar indirco para planas mdicinals no radicionals, qu srá disñado y Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 8

2 consruido n bas a los principios d Transfrncia d Calor y Masa, Trmodinámica y Flujo d Fluidos. Vnajas dl scador solar indirco. Son ficacs, conómicamn rnabls y fácil d sr acpados para algunos producos 2. S rduc significaivamn las mrmas duran l scado, a difrncia dl scado radicional dond s producn dichas mrmas n mayor canidad 3. Los rsulados conómicos son muy posiivos n cuano a la rducción d mrmas n épocas d lluvia. Las mrmas n oros priodos son scasos. 4. Prmi obnr un produco final d mayor calidad. 5. Una disminución dl impo d scado comparado con l scado dirco Dsvnajas dl scador solar indirco Las planas scan n l inrvalo d impo qu xisa radiación solar d innsidad adcuada. PLANTEAMIENTO DE ESTUDIO El proyco raliza l disño, consrucción y musra l funcionamino d un scador solar indirco d convcción naural, para la dmosración xprimnal s ha dcidido lgir las planas mdicinals no radicionals siguins: Eucalipo, Toronjil, Hirba Sana y Muña; para llo s omarán las mdidas d las mprauras n difrns zonas dl scador solar como: salida dl colcor solar, cámara d scado n la chimna, s drminará la humdad rlaiva y prsión n la cámara d scado n función dl impo, s procd al psado inicial y final d las planas mdicinals para podr comparar las prdidas d humdad vrsus l impo d scado. Primra Eapa Cálculos rmodinámicos y d ransfrncia d calor basados n las variabls morológicas como: vlocidad dl vino, irradiación solar, laiud, humdad y mpraura dl air (información obnida dl lugar d pruba); los marials para la consrucción dl colcor solar d placa plana son conocidos: S jcua l cálculo órico d la ficincia dl colcor solar d placas planas, drminándos l ára d capación ópima y l ára d paso (flujo d air), con lo cual s pud opimizar las dimnsions para l colcor (largo, ancho y alo). Sgunda apa Cálculo y lcción d las dimnsions d la cámara d scado, s oma como rfrncia la canidad d produco a scar y l ancho dl colcor, similar al ancho d la cámara d scado. Trcra apa Disño dl scador solar n l programa solidwork. Tomando n cuna las cuacions prvias ralizadas para la drminación d las dimnsions, primro s disña l colcor solar, para la ficincia dl colcor dl (40 al 60) % por oría d colcors solars planos y con los daos promdios obnidos dl lugar d insalación como son vlocidad, radiación, mpraura ambin y la laiud dl lugar para dar la inclinación al colcor solar, con sos daos s obuvo un ára d capación y un ára d paso promdios qu sirvió como bas para l primr disño; l cual fu prfccionando con la uilización d los marials para su consrucción, dbido a qu n un primr momno s pnsó la consrucción oal n madra y lugo s cambio por la ida d una srucura d madra y una cubira d riplay con cnopor inrno para lograr la disminución d cosos, aumnando un aclrador d flujo a la nrada dl colcor solar y con una placa colcora d vidrio d spsor d 4mm, la inclinación dl colcor sará insalada a un ángulo d 2 grados con rspco a la horizonal; omando como rfrncia a la bas, ancho dl colcor y a la canidad d marial a scar s disño la cámara d scado con l mismo principio d srucura d madra, cubira d riplay y cnopor, con una pura n l lado izquirdo qu facili la carga y dscarga d las planas mdicinals a scar. S raliza l balanc d nrgía omando n cuna l calor absorbido, l calor úil, y las prdidas n la par suprior infrior dl colcor solar d placas planas. S mpla las cuacions d ransfrncia d calor y s raliza l balanc d nrgía qu prmi simular l comporamino dl air dnro dl colcor. Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 9

3 aproximaron las dimnsions para la consrucción dl scador y modificar ligramn algunas dimnsions para qu l prooipo consruido sa lo más sabl y rsisn posibl. Quina apa Ensayos xprimnals Los nsayos dl scador solar s ralizaron n Huarochirí (provincia d Lima Km. 42 carrra cnral) a una aliud d 700 msnm. Enr los mss d Mayo y Junio d 2008, s scogió s lugar dbido a qu xis un clima cálido odo l año. a) Prparación dl scador solar Figura. Visa dl disño dl Scador Solar Indirco. Cuara apa Consrucción dl scador solar Los marials mplados para la consrucción dl scador solar son los siguins: El scador solar consa d rs pars las cuals dbn sar unidas insaladas como s musra n la Fig. 3. S insaló uno rmómro n la salida dl colcor solar, n la cámara d scado (vr Fig. 5) y uno n la chimna. En la cámara d scado s insaló un higrómro (vr Fig. 7) para podr mdir la humdad. En la nrada dl colcor s insalo un anmómro (Fig. 6) y un rmómro digial (Fig. 8.) para podr moniorar la vlocidad dl vino, mpraura, y humdad rlaiva rspcivamn. Pars dl scador solar. Madra Triplay (.5 planchas), qu mpla como rcubrimino dl scador, para llo s acondicionaron divrsas apas d acurdo a los planos. S ligió s marial por sr ligro y rabajar como un aislan ficaz. 2. Tknopor ( plancha), uilizado como aislan n drminadas zonas dl scador solar. 3. Madra Cdro, s lig s ipo d madra por consrvar sus caracrísicas físicas duran su xposición al sol, fu usada para la srucura dl scador. Figura 2. Carcasa dl colcor solar 4. Pidras d cano rodado, sas furon pinadas d color ngro para absorbr ficinmn la radiación solar miida por la fun d nrgía radian (l sol), nos rfrirmos a llas como la placa absorbn, por sar disribuidas n l colcor coniguamn. 5. Vidrio crisal, no rfrirmos más adlan a él como la cubira, sa placa d vidrio fu colocada sobr las psañas larals dl colcor, para viar su dslizamino. Figura 3. Scador solar complo En l procso consrucivo s prsnaron ligros inconvnins, algunas mdidas considradas n los planos no s jcuaron d forma xaca s Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 20

4 cada 3 min. Ans y 3 min. Dspués d la oma d cada pso, (con mdición n cada minuo), lugo s promdiaron sas sis vlocidads. Equipos insrumnos uilizados Figura 6 Anmómro d copas y vlas Figura 7 higrómro digial Figura 4. Cámara d scado b) Esabilización y monioro d mprauras n l scador solar. Insalado l colcor solar y la cámara d scado s dja oprar para l procso d sabilización érmica un impo d 40 minuos, hasa qu alcanc una mpraura d quilibrio a la salida dl colcor y n la cámara d scado. Figura 8. Trmómro digial Figura 9. Balanza 0.g d prcisión c) Toma d daos duran los nsayos S mid simulánamn las mprauras n odos los punos dl scador solar indirco. S psa cada 20 min. Las planas mdicinals no radicionals, omando simulánamn la mpraura, vlocidad dl vino y humdad rlaiva n cada puno; ans d jcuar las psadas dl produco. Figura 0. Brújula FORMULACIÓN DE OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Figura. Trmómros Disño, consrucción y pusa n marcha d un prooipo d scador solar para la rducción d humdad d las planas mdicinals no radicionals considradas. OBJETIVOS ESPECIFICOS. Calcular la ficincia dl colcor solar y l procso d scado. 2. Rconocr las planas mdicinals no radicionals más apropiadas para qu pudan sr indusrializadas. 3. Drminar l impo ópimo d scado d las hojas d las planas mdicinals no radicionals considradas. Figura 5. Trmómro salida dl colcor Para la mdición d vlocidad dl vino n la nrada dl colcor solar s omaron las mdicions FORMULACIÓN DE HIPOTESIS. S prsum lograr un scado ópimo y ficin (por convcción naural d 40% - 60%) d las planas mdicinals no radicionals Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 2

5 considradas, d acurdo a los parámros morológicos n Huarochirí Lima (a 700 msnm). 2. S ha prviso qu las mprauras inrnas d la cámara d scado no alcanzarán los 50ºC, d lo conrario podrían prjudicar las planas mdicinals n sudio. 3. S spra qu l impo d scado no difira mucho dl inrvalo d mdicions asumido (nr am a 4 pm). Tóricas d cálculo Para l colcor Solar: El régimn d flujo s sacionario (No varía con l impo) Las mprauras dl fluido y d la suprfici absorbn srán mprauras mdias Para la cámara d scado: El agua xraída dl produco s incorpora n fas d vapor saurado a la corrin d air. El agua dl produco (plana mdicinal) sa n sado líquido y disribuido uniformmn n su curpo. S asum qu la mpraura dl air a la nrada d la cámara d scado coincid con la mpraura a la salida dl colcor. MARCO TEÓRICO DEFINICIONES PREVIAS Scador solar Es un fnómno compljo qu involucra la ransfrncia d calor y masa (l ranspor d calor hacia dnro dl marial y l ranspor d agua hacia l xrior). Exisn muchos mcanismos posibls d scado, pro aqullos qu conrolan l scado d una parícula dpndn d su srucura y d los parámros d scado-condicions d scado (mpraura T, vlocidad v y humdad rlaiva dl air), connido d humdad, dimnsions, suprfici xpusa a la vlocidad d ransfrncia, y connido d humdad d quilibrio d la parícula. Scadors solars indircos Transmi l calor, por l movimino dl air calin; por llo, n s ipo d insalación la radiación solar s capada por calnadors d air y dspués és pasa a ravés dl produco, dond lvan la mpraura y vapora l agua d su suprfici. Es mismo air arrasra la humdad dl produco, producindo su scado, n los scadors indircos l scado dl produco s más uniform; la calidad dl produco s mjor, al no incidir sobr l mismo la radiación solar dirca; la cámara d scado pud sr d mayor capacidad con rlación al volumn qu ocupa; la manipulación dl produco s gnralmn más fácil, por sar más concnrado; l conrol d los parámros d scado s más sncillo, ya qu pud rgulars por mdio dl air. Convcción naural En l scador por convcción naural, al calnars l air, s hac más ligro, ascind, con lo qu cra corrins d air sco qu xra la humdad dl objo a scar. Convcción forzada En l scador por convcción forzada, l air s muv con l auxilio d vniladors s l d más posibilidads para uso indusrial; así como para l raamino d producos agropcuarios n grands canidads pudn sr disñados con rcirculación d air y, por lo ano, la ficincia d la insalación aumna. El scador por convcción forzada Procso d scado Connido d humdad Las condicions físicas dl produco s modifican n l ranscurso d la xracción d humdad. Así cuando la humdad s ncunra n la suprfici sólo s ncsia para l scado la vaporación suprficial. Sin mbargo, cuando la humdad s halla n l inrior, l scado sá influido por l movimino d la humdad n la maria, qu s conscuncia d fnómnos como la capilaridad, la difusión dl vapor y l flujo d las moléculas La drminación dirca dl connido d humdad implica mdir la masa dl produco y la masa sca corrspondin al liminar l agua vaporabl connida n l, aplicando calor a una mpraura gnralmn d 04 ºC hasa llgar a un pso consan d la musra. Es méodo, aunqu s l más uilizado, prsna como principal inconvnin l qu al vaporar l agua s pudn liminar, al mismo impo, oras susancias dl produco (voláils) lo cual pud suponr rrors n la obnción d dicha variabl. El connido d humdad n bas húmda, dfinido como l pso dl agua prsn n l produco por unidad d pso dl marial sin scar () El connido d humdad n bas sca, dfinido como l pso dl agua prsn n l produco por unidad d pso dl marial sco (2). M wb Ww Wo Wd () W W o o Ww Wo Wd M db (2) Wd Wd Dond: Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 22

6 M wb : Humdad n bas húmda (Kg. agua / Kg. prod. húmdo) M db : Humdad n bas sca (Kg. agua / Kg. prod. sco) W o : Pso inicial d la maria sin scar (Kg.) W w : Canidad d agua n l produco húmdo (Kg.) W d : Pso d la maria sca n l produco (Kg.) Raio d Humdad El Raio d humdad s xprsa por la cuación (3) M MR M Dond: 0 M M MR: Raio d humdad (dc. ó %) M : Connido d humdad n cada insan M : Connido d humdad n quilibrio M : Connido d humdad inicial o (3) Es habiual n las aplicacions d scado dsprciar M dbido a qu s un parámro difícil d drminar. El raio d humdad s dfin d la siguin manra M MR (4) M o Raio d Scado Al difrnciar l raio d humdad n función al impo s obin la vlocidad d scado qu sa dada por la cuación siguin. DR dm d M + d d M Propidads físicas dl air húmdo (5) El comporamino dl air húmdo varia con rspco a la mpraura (Tm) y d la dpndncia con sus propidads. Calor spcífico C (J/kg.K) C Tm m Tm T (6) Dnsidad ρ (kg / m 3 ) ρ (7) T m Viscosidad dinámica µ (N.s/m 2 ) 5 8 µ T m (8) Conducividad érmica Kv (W/m.K) K (9) 4 v T m Coficin d xpansión érmica β β (0) T m Análisis dl procso d ransfrncia d calor n un colcor d placa plana Ecuación d Balanc Enrgéico n colcors d placa plana Q du Q uil + Q () prd d abs + Q abs (W): Es l calor oal incidn absorbido por unidad d impo. Q úil (W): Es l calor úil qu s rasfir al fluido d rabajo. Q prd (W): Prdidas d calor (alrddors) por radiación, convcción y conducción. du/d (W): Rapidz dl cambio d nrgía almacnada n l colcor, dsprciabl. du 0 d (2) Q abs HA c (τα) (3) H (W/m2): Es la nrgía solar incidn. Ac (m2): Es l ára fciva dl colcor. τ: Transmiáncia solar fciva d la cubira dl colcor α: Absoráncia d la placa absorbn dl colcor Produco d ransmisividad absorividad El produco (τα ) s una propidad dl conjuno cubira ranslucida suprfici absorbdora, s l rsulado d las sucsivas rflxions qu s producn nr llas así τ s la ransmisividad dl rcubrimino n un drminado ángulo d incidncia y α s la absorividad angular d la suprfici absorbdora, d oda la nrgía incidn, τα s absorbida por la placa y (-α )τ s rfljado hacia la cubira, sindo d sa úlima la canidad τ (-α )ρ rfljada d nuvo hacia la suprfici absorbdora (ρ s la rflcividad para radiación difusa d la cubira ). Es fnómno s rpi indfinidamn, d forma qu la fracción d la nrgía incidn qu s finalmn absorbida, rsula: Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 23

7 ( τα ) τ. α. [( α ) ρ] τ. α ( α) ρ n 0 n (4) ρ: Es la rfracancia difusa, oma difrns valors sgún l númro d cubiras qu s uilicn para cubira ρ 0.6, para 2 cubiras ρ 0.24, para 3 cubiras ρ 0.29, para 4 cubiras ρ 0.3 dt Q uil mcp (5) d m (kg): Masa d air Cp (J/kgºC): Capacidad calorífica dl fluido dt/d (ºC/s): Rapidz dl cambio d cambio d mpraura con rspco al impo (cubira d vidrio), sando la placa absorbn a una mpraura (Tp) y la cubira d vidrio a una mpraura (T) Rsisncias Las rsisncias quivalns qu rprsnan la oposición a las pérdidas d calor por convcción (/hc) y radiación (/hr) y sán rprsnadas por R y R2, R3 rprsna la rsisncia a la conducción a ravés dl aislan érmico n la par posrior y lados dl colcor y la R4 s usualmn muy pquña (dsprciabl). La ida s raar d obnr una rsisncia quivaln (Rq) sa rsisncia s igual al invrso dl coficin oal d pérdidas d calor Rq/Ul. Podmos dcir noncs qu Ul s la suma d varios coficins d pérdida d calor, qu s pud xprsar como l invrso d sus rsisncias, así: Q prd U A T T ) (6) l c ( pm a U U + U + U l (9) b Ul (W/m2 ºC): Coficin d pérdidas d calor por radiación, convcción y conducción Tpm (ºC): Tmpraura mdia d la placa d absorción Ta: Tmpraura dl ambin. La mpraura mdia s función dl disño dl colcor y a su vz s dpnd d la radiación solar incidn y la mpraura dl fluido d rabajo al nrar al colcor. du Quil Qabs Q prd (7) d Rmplazando (2), (3), (6) n (7) Q uil A c S - U l (8) T T pm a Análisis dl circuio érmico d un colcor con una cubira La placa absorbn (pidras ngras) db sar bin aislada hacia abajo. La mayor par d prdidas al xrior s producn a ravés d la suprfici suprior P: Prímro dl colcor M: Alura dl colcor Balanc n la cubira U ( T T ) + h ( T T ) + h ( T T ) 0 (24) a c r p c f c Dond U s l coficin oal d ransfrncia d calor para la par suprior dl colcor y s igual al invrso d las d la suma d las 2 primras rsisncias. U R + R (20) 2 Ub y U, son los coficins d pérdida d calor por conducción n l fondo y los lados rspcivamn, qu inn qu vr con R3. Admás sos coficins ambién inn rlación las dimnsions dl colcor y l ipo y grosor dl aislan uilizado, d manra qu s scrib las rlacions: U b U R + (2) 3 K U a b l (22) KaMP U (23) ' l Ac Ka: Es la conducividad érmica dl aislan l: Espsor dl aislan n l fondo l : Espsor dl aislan a los lados Balanc n la placa absorbdora S U ( T T ) + h ( T T ) + h2 ( T T ) 0 (25) + b a p r c p f p Balanc n l fluido h ( Tc Tf ) + h2 ( Tp Tf ) qu (26) Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 24

8 q Shr ( T f Ta )( U h2 + UUb + U hr + Ubhr ) ( Tc T f ) ( U 2 (27) + hr + h )( Ub + h2 + hr ) hr u Rmplazando F ( S U ( T T )) (28) F l h h + U h f a + h h + h h ) r 2 2 r 2 (29) 2 ( U + hr + h )( U b + h2 + hr ) hr ( Ub + U )( hh r + h2hr + hh 2) + ( UbU ( h + h2 )) Ul (30) ( h h + U h + h h + h h ) r 2 2 r 2 Calculo d U, coficin d ransfrncia d calor por convcción, uilizados n colcors solars planos. σ ( Tpm + Ta )( T 2 pm + T 2 a ) Uh N + f + + N h ε ( ε ( ) w) + N ε (32) N U ( + ) + U T h C pm Ta hw ( ) T pm N + f 2 C 520( β rad ) (33) (34) ( ) (35) T pm N: Numro d cubiras dl colcor f, C, : Consans dpndins. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Las planas mdicinals furon scogidas dbido a su podr mdicinal y sus caracrísicas físicas similars, la par principal d la plana mdicinal a uilizar son las hojas dbido a qu prsnan bajas caracrísicas granuloméricas qu prmi l paso dl flujo d air. Las planas mdicinals no radicionals son: Eucalipo, Toronjil, Hirba Sana y Muña, obniéndos los siguins rsulados Ingrso Timpo Produco: Eucalipo (:40-03:20) Fcha: Cámara Colcor Solar Higrómro Scado Humdad Enrad (ºC) salida(º C) En bandja Humdad Prsión (mbar) Chimn a salida Radiación W/m² , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 Tabla. Daos xprimnals obnidos n l scado d Eucalipo Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 25

9 Ingrso Timpo Produco: Muña (2:00-03:20) Fcha: Humdad Colcor Solar Enrad (ºC) salida(º C) Cámara Scado En bandja Higrómro Humdad Prsión (mbar) Chimn a salida Radiación W/m² , , ,6 43,5 37, , , , , , , , ,5 39, , , , , , , , , , , ,8 40, , , , , , ,0 Tabla 2. Daos xprimnals obnidos n l scado d muña Ingrso Timpo Humdad Produco: Hirba Sana Fcha: Colcor Solar Enrad (ºC) salida(º C) Cámara Scado En bandja Higrómro Humdad Prsión (mbar) Chimn a salida Radiación W/m² ,5 33, ,5 939, ,5 937, , , , , ,5 38, , , ,5 903, , , , ,5 870, , , , ,9 30, , ,5 3 27, ,5 78, , ,5 730,94 Tabla 3. Daos xprimnals obnidos n l scado d hirba sana Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 26

10 Ingrso Timpo Humdad Produco: Toronjil Fcha: Colcor Solar Enrad (ºC) salida(º C) Cámara Scado En bandja Higrómro Chimna Radiación Humdad Prsión (mbar) salida W/m² , , , , , , , , , ,5 885, , , , , , , , ,94 Tabla 4. Daos xprimnals obnidos n l scado d Toronjil ANALISIS DE RESULTADOS S prsnan a coninuación los rsulados dl procso d scado d las planas mdicinals no radicionals, ficincia érmica dl colcor solar y ficincia d scado para las planas mdicinals n sudio.. Humdad d las planas mdicinals duran l impo d scado. S aprcia qu l Toronjil rduc su connido d humdad con mayor facilidad, s inicia con 86,4% y concluy l procso d dshidraación con 8.2% d humdad. L sigun la Muña y l Eucalipo qu s inicia con 74% y 6.4% y finalizan con 20.33% y 7% rspcivamn. Por oro lado la hirba sana s la plana mdicinal qu pos mnor vlocidad d scado. Humdad d las Planas %Humdad Timpo(min) Toronjil Hirba Sana Muña Eucalipo Figura 2. Variación dl connido d humdad d las planas con rspco al impo d scado. Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 27

11 2. Eficincia Térmica dl colcor solar para las planas. s aprcia qu hay una zona n dond la ficincia xprimnal dl Eucalipo y la Muña son mayors qu las ficincias simuladas por l programa crado para l colcor, so s db a qu n sa zona s dio l mayor aprovchamino d la nrgía solar y las condicions dl día d pruba (radiación y vlocidad dl vino) furon ópimas. Eficincia y ZONA Eficincia érmica dl Colcor ZONA 2 ZONA Exprimnal Simulada Eucalipo Muña Timpo(min) Figura 3. Eficincias simuladas y mdidas n l colcor solar para los producos Eucalipo, Muña. x 3. Eficincia érmica dl colcor. S aprcia una zona n dond la ficincia xprimnal d la Hirba Sana y l Toronjil son mayors qu las ficincias simuladas por l programa crado para l colcor, so s db a qu n sa zona s dio un aprovchamino rgular y las condicions dl día d pruba (radiación y vlocidad dl vino) no furon los idals. Eficincia y ZONA Eficincia érmica dl Colcor ZONA 2 ZONA Exprimnal Simulada Hirba Sana Toromjil Timpo(min) Figura 4. Eficincias simuladas y mdidas n l colcor solar para los producos Hirba Sana y Toronjil. x Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 28

12 Si s comparan las figuras 3 y 4, s obsrva lo siguin: a) En odas las prubas ralizadas las ficincias xprimnals furon mayors qu las simuladas. b) S aprcia la xisncia d rs zonas: Zona I, n dond l scador sa n procso d calnamino; Zona II, n dond l colcor rabajó con las mjors condicions érmicas y Zona III, n dond l scador s ncunra n procso d nfriamino, dbido a las condicions climaológicas xrnas n l momno d los nsayos xprimnals. Las ficincias simuladas con l programa crado n bas a las cuacions d balanc d nrgía y los fnómnos d ransfrncia d calor son dl 50% al 60%; cuando s ralizaron los cálculos xprimnals s obuviron ficincias d (40% a 75%), so s db a qu las condicions climaologías qu xisía n los días d las prubas xprimnals furon muy variabls; obniéndos mayors ficincias con las planas mdicinals Muña y Eucalipo y nindo su mayor ficincia a los 20m. dl inicio d la pruba (:30 p.m.). 4. Influncia dl flujo másico n la ficincia dl colcor solar. S obsrva qu l día d nsayos d la muña hubo mayor flujo másico d air y s obuvo una mayor ficincia érmica dl colcor. S db nr n cuna qu un mayor flujo másico y una mayor ficincia d scado no implica qu s nga una mayor pérdida d humdad n l scado dbido a qu l aumno d flujo másico d air dpnd d la vlocidad; al aumnar la vlocidad disminuy la mpraura a la salida dl colcor solar qu s la mpraura d inicio n la cámara d scado. Eficincia y Influncia dl Flujo másico d air n la ficincia dl colcor Exprimnal Eucalipo Muña Hirba Sana Toronjil -0 x Flujo másico (kg/s) Figura 6. Flujo másico vs. Eficincia dl colcor solar para los producos Eucalipo, Muña y hirba Sana. 5. Eficincia érmica dl scado. La mayor ficincia d scado s logró con l oronjil, dbido a qu l oronjil fu uno d los producos d mayor humdad inicial (srucura vnosa con gran capacidad para almacnar agua) y dbido a sus caracrísicas biológicas y físicas d las hojas dl oronjil, las condicions d mpraura dl air l día d los nsayos xprimnals furon ópimas Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 29

13 Eficincia d Scado Eficincia Eucalipo Muña Hirba Sana Toronjil Eficincia 72,3 72,53 5,42 78,88 Planas Mdicinals Figura 7. Variación d la ficincia d scado para los difrns producos. CONCLUSIONES Ralizado l procso d disño, consrucción y d nsayos xprimnals dl scador indirco, s llga a las conclusions siguins:. Es proyco dmusra qu s posibl dsarrollar cnología apropiada para l scado d producos agrícolas n l Prú, n s caso s ralizó l procso d disño, cálculo y consrucción d un scador solar indirco. 2. El Toronjil s la plana mdicinal más apropiada para las caracrísicas consrucivas dl scador indirco dbido a su lvada ficincia d scado y a qu la vlocidad d scado s mayor qu n las oras planas mdicinals. 3. La hirba sana s la plana mdicinal qu no s adcua a las caracrísicas consrucivas dl scador solar indirco, dbido a su baja ficincia d scado y a su baja vlocidad d scado n comparación con las oras planas mdicinals. 4. Los coficins convcivos nr l air calin y las planas mdicinals varían n l rango d (0.55 a.89) W/m2ºC, sindo mayor n l caso dl Toronjil y mnor n l caso dl ucalipo. 5. Para un mayor aprovchamino d la nrgía solar por l colcor solar indirco; las prubas xprimnals s dbn ralizar n l inrvalo d impo qu xisa mjors condicions d la variación d mpraura; n nusro caso d 0 a.m. á 4 p.m.) n la ciudad d Huarochirí. RECOMENDACIONES S rquir l mplo d insrumnos (rmómros y manómros) d mayor prcisión para la obnción d valors más xacos para valuar n dall l procso d scado. Duran l procso d scado, s db disminuir l impo d psado para podr disminuir las prdidas d calor d las planas mdicinals. BIBLIOGRAFÍA. Monro, Irn; Modlado y consrucción d un scador solar hibrido para rsiduos biomásicos ; Univrsidad d Exrmadura, España, Cnro d Enrgías Rnovabls (CER-UNI); Toría y Prácica dl Scado Solar ; diorial (CER-UNI), Lima Insiuo cnológico y sudios supriors d occidn (ITESO); Noas sobr l curso d ENERGIA SOLAR, diora Miryan Mndoza Ramírz, México Prry, Jhon; Manual d Ingniro Químico, diorial Mc Graw Hill, México Molina, J.; Esudio conómico rfrn a la posibilidad d la insalación d una plana d aci d soya ; Tsis, Lima,968. Cnro d Dsarrollo Invsigación n Trmofluidos CEDIT Página 30