Diseño conceptual de un deshidratador solar por convección natural para el secado de frutas en el departamento de Antioquia

Abstract

RESUMEN: Según el informe entregado por el Departamento Nacional de Planeación (DNP) en el año 2016, en Colombia se pierden o desperdician alrededor de 9,76 millones de toneladas de comida al año, del cual, el 40,5% lo hacen en la etapa de producción agropecuaria, el 19,8% se pierden en el proceso de poscosecha y almacenamiento y, el 3,5% en los procesos de procesamiento industrial. El departamento de Antioquia hace parte del tercer grupo de departamentos con mayores pérdidas de alimentos en el país, con un total de 1.066.965 toneladas por año, siendo las frutas y vegetales el 58% de ese total. El objetivo planteado para el trabajo consistía en diseñar conceptualmente un deshidratador solar por convección natural para el secado de frutas en el departamento de Antioquia, para lo cual se realiza una revisión exhaustiva de los diferentes modelos de deshidratadores solares diseñados y de los aspectos para tener en cuenta para lograr un dispositivo eficiente y funcional. La búsqueda literaria se segmentó en dos grupos principales: trabajos de diseño conceptual y experimental de secadores solares, y trabajos de aplicaciones de CFD en modelos de secadores solares. El proceso de diseño se realizó basado en la norma VDI 2221 y enfocado al desarrollo de un diseño conceptual. En la primera etapa de diseño se definieron y clarificaron las tareas, luego se realizó la base del diseño en la etapa del diseño conceptual, seguida por el diseño de materialización y finalmente el diseño de detalle en el cual se realizan los cálculos necesarios para dimensionar el modelo según las necesidades requeridas y deseadas. Como resultado final se obtuvo un deshidratador tipo gabinete que cumplía con los requerimientos básicos establecidos para el diseño y además se adaptaba a los deseados, ofreciendo un ambiente controlado para el deshidratado de frutas, una temperatura de trabajo entre los 30 y 60°C, una capacidad para almacenar 5kg de frutas en forma de rodajas, un sistema 100% solar, bajo costo de fabricación y mantenimiento, entre otras. Los cálculos realizados, dieron como resultado que el área del colector diseñado para el deshidratador está un 36% por encima del área óptima, teniendo en cuenta que la radiación solar es muy variable y que los cálculos se hicieron en base al valor promedio no se considera modificar las dimensiones para optimizar el área, además también se pudo establecer que la velocidad mínima requerida para el proceso de secado para las dimensiones del deshidratador es de 0,132 m/s y que el potencial de energía solar que necesita el colector es de mínimo 346,392 w, la cual es menor a la que se puede aprovechar de la radiación solar en la ciudad de Medellín, asumiendo una eficiencia del colector del 50%.