Unidad ejecutora Departamento de Ingeniería Química. Facultad Regional Mendoza UTN-FRM. Comitente Cooperativa de Productores de la Agricultura Familiar y Economía Social (COOPAFES ltda.). Mendoza Dirección de proyecto Cátedra de Tecnología de la Energía Térmica e Ingeniería Industrial de Recursos Naturales. Regionales. Ing. Qco. Eduardo H. PÉREZ CARAM.
Mendoza, Diciembre de 2013 Departamento de Ingeniería Química. Facultad Regional Mendoza Universidad Tecnológica Nacional. Obra: Proyecto de instalación y puesta en marcha, a nivel industrial, de tres plantas de procesos de deshidratado de frutas y hortalizas con energía solar híbrida. Comitente por convenio marco: Cooperativa de Productores de la Agricultura Familiar y Economía Social COOPAFES Ltda. Lugar: Provincia de Mendoza. Unidad Ejecutora: Departamento de Ingeniería Química. Facultad Regional Mendoza. UTN. Área: Vinculación, Proyectos, Servicios y Transferencia de tecnología industrial. Dirección: Titular docente de Cátedras de Tecnología de la Energía Térmica e Ingeniería Industrial de Recursos Naturales Regionales, Ing. Eduardo H. PÉREZ CARAM. Resumen de Responsabilidades e incumbencias: Desarrollos de bases tecnológicas, proyectos, cálculos, diseños, y transferencia de tecnología; dirección de compras y construcción de instalaciones; dirección de montaje, puesta en marcha y puesta a punto de la instalación completa. Fecha iniciación: Abril de 2013. Fecha de finalización: En proceso para Febrero/Marzo de 2014.
Contenido 1 OBJETIVOS DEL PROYECTO E IMPACTO SOCIO-ECONÓMICO.... 5 2 DE LA CREACIÓN DEL GRUPO Y SUS METAS.... 6 3 ALCANCE DEL PROYECTO:... 6 4 INTRODUCCIÓN... 7 4.1 Localización.... 7 5 CONCLUSIÓN:... 8 6 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SECADERO ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 7 COLECTORES SOLARES... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 7.1 Descripción y cálculos... Error! Marcador no definido. 7.2 Cálculos... Error! Marcador no definido. 7.2.1 Soportería:... Error! Marcador no definido. 7.2.2 Cómputos de materiales... Error! Marcador no definido. 8 CONDUCTO DE AIRE... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 8.1 Descripción y cálculos... Error! Marcador no definido. 8.1.1 Conductos en zona de colectores... Error! Marcador no definido. 8.1.2 Conductos en la zona del aerocalentador. Error! Marcador no definido. 8.1.3 Conductos en la zona de hornos... Error! Marcador no definido. 8.2 Computo de materiales... Error! Marcador no definido. 9 IMPULSOR DE AIRE CENTRÍFUGO... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 9.1 Descripción y cálculos... Error! Marcador no definido. 9.2 Cómputo de materiales... Error! Marcador no definido. 10 AERO-CALENTADOR A LEÑA... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 10.1 Descripción del proceso... Error! Marcador no definido. 10.2 Descripción y cálculos... Error! Marcador no definido. 10.2.1 Dimensionamiento del equipo... Error! Marcador no definido. 10.2.2 Pérdidas de carga... Error! Marcador no definido. 10.3 Cómputo de materiales... Error! Marcador no definido.
11 HORNOS DE SECADO... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 11.1 Descripción y cálculos... Error! Marcador no definido. 11.2 Cómputo de materiales... Error! Marcador no definido. 12 CARROS PORTA VEGETALES... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 13 BASTIDORES... ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 13.1 Cálculo de pérdida de carga:... Error! Marcador no definido. 13.2 Cómputo de materiales... Error! Marcador no definido.
1 OBJETIVOS DEL PROYECTO E IMPACTO SOCIO- ECONÓMICO. El área de extensión industrial en el Departamento de Ingeniería Química nace a partir de dos años a la fecha, a partir de la decisión de la conducción del Dpto. de que la dedicación del ingeniero Eduardo Pérez Caram como extensión en la cátedra de Tecnología de la Energía Térmica de 5º año, la utilice para buscar demandas de los sectores productivos de la provincia, carentes de soporte tecnológico, para apoyar sus proyectos de optimizar o diversificar su producciones agrícolas, agregando valor a partir de desarrollar y transferirles tecnologías para que puedan industrializar sus materias primas propias como productores agrícolas primarios. El convenio con COOPAFES Ltda. (Cooperativa de Productores de la Agricultura Familiar y Economía Social), se enmarca como ejemplo de los objetivos mencionados. COOPAFES Ltda. Agrupa a productores agrícolas de Mendoza con propiedades de hasta 4 hectáreas de producciones agrícolas (minifundistas). Sector productivo muy numeroso en la provincia y muy desatendido desde las asistencias tecnológicas para optimizar sus producciones, hacerlas autosustentables para las familias de los propietarios y su entorno familiar y social, posibilitando, entre otros objetivos, generar más trabajo y capacitación para las familias de los productores y transferirles desde el estado (UTN) todo el apoyo tecnológico para que puedan optimizar en forma industrial sus producciones primarias. Una de las consecuencias estaría relacionada con las autosustentabilidad de las producciones agroindustriales minifundistas y lograr evitar la migración de los jóvenes y no tan jóvenes del campo, por falta de horizontes, para sostenimiento propio y de sus familias y su devenir cultural. Si a ello le agregamos las posibilidades de capacitación operativa, técnica, control de calidad y comercialización de sus producciones propias, se puede transformar en una herramienta económica poderosa para las familias de los más de 65.000 productores agrícolas de hasta 4ha existentes en la provincia de Mendoza. El impacto socioeconómico en la matriz productiva de Mendoza sería alto y por tanto ayudaría a potenciar el desarrollo productivo, en forma más armónica e inclusiva, logrando producciones de alta calidad con significativa disminución de los precios de ventas en los mercados de comercialización, principalmente cooperativos. Importante herramienta para disminuir los costos inflacionarios debido a la eliminación de la intermediación parásita. Sería una poderosa herramienta para defender el precio de las materias primas agrícolas primarias de las ofertas concentradas en pocas empresas actualmente, a las cuales los productores les terminan vendiendo (entregando) sus producciones con precios muy bajos lo que impacta negativamente en el auto-sustentamiento digno de las familias de los productores agrícolas de esta franja de producciones, atendiendo a derechos básicos que podrían cubrir:
Vivienda, salud, educación, capacitación, ingresos económicos garantizados por el producido propio y comercializado propio de sus producciones. 2 DE LA CREACIÓN DEL GRUPO Y SUS METAS. El grupo de extensión industrial es el principal responsable en la dirección y coordinación del proyecto, diseño, construcción y puesta en marcha de las tres instalaciones industriales gemelas. Está compuesto en su totalidad por tres egresados y alumnos avanzados de la carrera de Ingeniería Química, con la participación de un alumno avanzado de la carrera de ingeniería electromecánica. La metodología de trabajo se abordó conformando grupos con incumbencias en diseños y cálculos por operaciones del proceso industrial, incluyendo los aspectos constructivos y de soportería estructural de los equipos. Lo avanzado por cada grupo se discutía en reuniones plenarias del conjunto, donde todos participaban y allí surgían los acuerdos para aprobar el grado de avance y continuar con las actividades programadas. El objetivo final de la primera etapa fue lograr concretar el proyecto llave en mano, para avanzar sobre la segunda, tercera y cuarta etapa. Dirección de proyecto: Cátedra de Tecnología de la Energía Térmica e Ing. Industrial de Rec. Nat. Regionales. Ing. Qco. Eduardo H. PÉREZ CARAM. 3 ALCANCE DEL PROYECTO: Etapa 1º: Definición de procesos y operaciones; diseño, cálculo de componentes y proyecto final de instalación; especificaciones y cómputos de materiales para presupuesto de instalación llave en mano. Estado: Ejecutado 100%. Etapa 2º: Dirección técnica de construcción, instalación y montaje de la planta completa. Estado: Ejecución pendiente. Etapa 3º: Dirección de puesta en marcha y puesta a punto por productos. Estado: Ejecución pendiente.
Etapa 4º: Generación de proyectos de investigación por productos: Terminación de secado por lecho suspendido. Estado: Ejecutado 60%. 4 INTRODUCCIÓN 4.1 LOCALIZACIÓN. Se partió de diseñar cada planta industrial como unidad modular de fácil ampliación de capacidad. Con la condición de base del requerimiento de COOPAFES Ltda. para que estas unidades productivas industriales se instalen en los terrenos de las chacras donde habitan sus dueños y socios de la cooperativa. Este requerimiento surge de la imperativa necesidad de transformar la unidad agrícola en agroindustrial en el terreno de producción. Esto impacta en una forma de contención familiar y su entorno en el mismo lugar de producción, evitando la migración laboral fuera del mismo. Este desafío trajo aparejado el tema de ausencia de combustibles comerciales económicos (gas natural y otros) en las cercanías de las chacras y el incremento de costos de inversión en obras y costos de energía convencional en la producción. Se tuvo en cuenta que en la elaboración a escala industrial de vegetales y frutas deshidratadas, el principal costo es la materia prima (propiedad de los productores) y el segundo costo en importancia es el consumo de energía. Atendiendo a estos requerimientos es que se acordó: La utilización de energía solar con energía combustible. Como resultado del secado de alimentos se agrega un valor al producto ya que le da una mayor durabilidad y le ofrece al consumidor una alternativa diferente para los períodos en los cuales el producto no está disponible debido al momento de la estación. Esto motivó a productores de baja escala a poner esta tecnología a su servicio para poder ingresar al mercado con sus productos con otra alternativa con un mayor valor agregado y permitiéndole una mayor competitividad. Los métodos de secado convencionales pueden ser a través de radiación solar directa o a través de aire caliente generado por diferentes métodos. En comparación con las diferentes energías notamos que la radiación solar tiene un muy bajo costo pero nos trae la complicación de los elevados tiempos de secado, en cambio los métodos de secado a través de aire calefaccionado que
reducen el tiempo de proceso, tienen costos elevados de energía y por tanto no son rentables para productores de mediana escala. El uso de sistemas de aprovechamiento de energía solar térmica, con costos moderados de construcción, y tecnología accesible demostró su eficiencia en secado del tipo doméstico o de pequeña escala de producción. Sin embargo, para aplicaciones industriales se hace necesario asegurar las condiciones diarias, nocturnas y en días de baja incidencia de radiación solar, lo cual no es fácil de realizar con sistemas que aprovechan sólo la energía solar. Una estrategia para afrontar esta desventaja es la incorporación de una fuente complementaria a la energía solar. En este caso, calentamiento de aire en forma indirecta con gases de combustión de leña (adquirida a muy bajo costo de la recolección de la poda eliminada en las viñas) y otros combustibles sólidos de bajo costos. El diseño utiliza un banco de paneles solares-calentadores de aire, con aislación optimizada, produciendo un incremento en la eficiencia instantánea de los colectores respecto al colector plano de lecho fijo, con la implementación de placas de chapa negra ondulada se logra incrementar el área de radiación por unidad de longitud del colector y concentración de radiación por grado de inclinación de la incidencia de la misma en el horario solar total diario. El diseño de las cámaras de secado, y los diseños constructivos introducidos en el intercambiador de calor permitieron minimizar el consumo de leña. En este trabajo se presenta el diseño y detalles constructivos de un conjunto de secadores solares inicialmente diseñados para 540 kilogramos de carga de tomate fresco, pero con versatilidad para poder ser utilizado en diferentes tipos de frutas y vegetales (incluyendo hierbas aromáticas como el orégano), mediante calentamiento solar, junto al aporte complementario de energía por quema de combustibles sólidos disponibles en la zona. 5 CONCLUSIÓN: Se proyectó y diseñó una planta multipropósito de secado industrial, bajo el consumo de energía solar y complemento de combustión de leña producida en la poda de las viñas propias y de otros productores. Todo bajo las condiciones de inaccesibilidad de los productores al uso de energía convencional, y bajo condiciones de contorno sociales donde se privilegia la producción industrial en el mismo terreno de producción agrícola y de vivienda del grupo familiar. -------------------------------------------------------------------------------------------------------