Categoría Ingeniería y Tecnología “U USO DE ENERGÍA SOLAR EN PROCESOS PRODUCTIVOS ARTESANALES ” Douglas Ottoniel Díaz Carpio. Ingeniero electricista, douglas.diaz@esfe.agape.edu.sv Oscar Mauricio Morales Peralta. Ingeniero electricista, oscar.morales@esfe.agape.edu.sv UNIDAD DE INVESTIGACIÓN Y PROYECCIÓN SOCIAL ESFE/AGAPE
ESCUELA SUPERIOR FRANCISCANA ESPECIALI ZADA ESFE/AGAPE INTRODUCCIÓN En El Salvador la agro industria rural de los alimentos y las artesanías son elementos relevantes ya que proporcionan a muchas personas un medio para ganarse la vida representando una fuente de ingresos, razón por la cual algunas instituciones como el Ministerio de Economía a través de la Comisión Nacional de la Micro y Pequeña Empresa se envuelven en la generación de estrategias integrales para apoyar este sector. Con esta investigación se buscan proponer alternativas para la sustitución de fuentes de energías convencionales utilizando principalmente la energía solar térmica como fuente para proyectos productivos artesanales, mejorando su eficiencia aprovechando energía limpia y gratuita que con la adecuación tecnológica pertinente, pueda ser utilizada a costos justos. Se considera que esta investigación es trascendente y se justifica porque su aplicación en los procesos de la agroindustria rural incide directamente desde perspectivas como la mejora de la eficiencia energética, obtención de materia prima y productos de calidad. Se plantea como hipótesis general lo siguiente: es posible el uso de la energía solar térmica como fuente renovable en procesos productivos de la agro industria rural, logrando una eficiencia similar o superior a la obtenida con fuentes de energía regulares como la energía eléctrica y la biomasa.
Materiales y equipos
Mediones significativas etapa de prueba de colector.
Se presentan los materiales y equipos utilizados para la medición, recolección y procesamiento de datos de investigación en prototipos de colector solar plano y secador solar de granos construidos.
Temp. Agua
Matriz de recolección de datos Balanza de precisión Metler Toledo Cámara termográfica Fluke VT04 Medidor de temperatura y humedad relativa Fluke 971 Termómetro infrarrojo TES 1327 Medidor de irradiación solar AMPROBE Solar-100 Laptop con suite ofimática 2013 y software Smart View 4.3
Figura 2. Equipo de medición de temperatura, irradiancia y humedad relativa.
Figura 7. Mediciones piloto de temperatura de absorvedor, colector solar y muestra de agua caliente. Los resultados verificados en muestras de agua caliente de prototipo de colector solar planoconfirman temperaturas promedios comprendidas entre los 45-51°C obteniendo un volumen aproximado de 100 lts. de agua en un periodo de medición de 4 horas bajo condiciones de irradiación promedio de 1300 W/m^2, temperaturas ambiente promedio oscilantes entre los 29-35°C y humedad relativa comprendida entre los 38 y 55% respectivamente. No se ha podido lograr la temperatura que posibilita la optimización del proceso de fermentación en la obtención del añil la cual es según Rivas y Segovia (2003) de 69°C por un período de 24.9 hrs. y un pH de 8.48 bajo condiciones controladas.
Tabla 1. Peso de la muestra de café húmedo y peso de la muestra de café secado dentro del prototipo.
Figura 3. Prototipo colector solar plano tipo parrilla propuesto.
METODOLOGÍA El tipo de investigación que se realizó fue del tipo descriptiva porque se busca en primera instancia entender los procedimientos que serán analizados, conocer sus características principales, en qué fase del proceso usa calor. El enfoque de esta investigación se determinó como cuantitativo y constó de tres fases. La primera fase de observación de campo, consistió en la identificación de procesos productivos de la agro industria rural, fuentes de energía que utilizan, infraestructura que poseen y fases de consta el proceso. La segunda estuvo conformada por una investigación bibliográfica que permitió particularizar la información que unida a las observaciones realizadas en la primera etapa conllevaron a determinar procesos potenciales para la utilización de energía solar térmica identificando las diversas variables que intervienen en éstos. La tercera fase consistió en experimentar por medio de la construcción de prototipos a escalas para diversas pruebas en condiciones ambientales presentes. En esta última etapa, se realizaron mediciones de variables que intervienen en cada uno de los procesos identificados.
Temp. Colector.
Guía de observación de campo
OBJETIVOS General -Proponer soluciones tecnológicas para el uso de energía solar térmica analizando las variables que intervienen en los procesos productivos artesanales de alimentos y artesanías, para mejorar la eficiencia logrando un óptimo aprovechamiento de esta fuente de energía. Específicos -Determinar requerimientos de calor para proceso o calentamiento de agua utilizadas en la producción artesanal de la agro industria rural. -Analizar las variables presentes en la producción artesanal de la agro industria rural donde sea requerido calor para proceso y calentamiento de agua que permitan determinar su eficiencia. -Determinar la viabilidad técnica y económica de las soluciones propuestas.
Temp. Absorvedor.
Figura 4. Prototipo secador solar de granos propuesto.
RESULTADOS
Figura 5. Grá ca de mediciones de temperatura dentro del secador solar y temperatura ambiente.
Con el prototipo construido del secador se logró calentar el aire dentro de la cámara secadora hasta un valor máximo de 62.2°C y un valor mínimo de humedad relativa de 9.8% en la prueba realizada bajo condiciones de irradiancia solar de 1 206 W/m^2, estos valores al ser comparados con las mediciones externas bajo las mismas condiciones de irradiancia; que fueron de 43°C y 21.2% de humedad relativa; comprueban el funcionamiento correcto del mismo. Los datos de la tabla 1 son el resultado del experimento con la muestra de café ya despulpada y lavada, al inicio la muestra tenia un 56% de humedad y 5 días después el peso de la muestra se había reducido a más o menos la mitad, de acuerdo a Oliveros T. (2009) en sus experimentos comprobó que al llegar a ese peso la muestra tenía entre el 10% y 12% de humedad que es la óptima para que el grano sea almacenado. Hay que mencionar que el secado de café al sol en patios, como se hace tradicionalmente; lleva un periodo de aproximado de 10 a 12 días.
CONCLUSIÓN El diseño de colector es funcional en el sentido de que permite el calentamiento de agua para obtener temperaturas de operación entre 45 y 51°C. El absorvedor del colector alcanza en promedio 63°C bajo condiciones de prueba de irradiancia comprendida 928-1257 W/m^2 y porcentaje de Humedad Relativa %HR en el rango de 43.5-44.8 respectivamente. La temperatura alcanzada dentro del secador está en el rango para tener un secado óptimo según bibliografía consultada. El aprovechamiento del efecto invernadero para aumentar la temperatura del aire dentro del secador solar es la ventaja principal del uso de la energía solar térmica. La eficiencia de los procesos productivos artesanales es aún un aspecto de investigación no concluso ya que no ha podido ser posible un análisis objetivo de las variables que están involucradas en los procesos ni compararse a partir de los resultados de las propuestas, los aspectos relacionados a la eficiencia en cuanto a tiempo entre otras variables. Sobre la viabilidad de técnica del prototipo de colector solar se concluye .que existen en el medio local los materiales e insumos necesarios para su elaboración. En cuanto al costo del colector y su soporte este se determinó en $363.13 mientras que para el deshidratador con colector solar se determinó fue aproximadamente de $395.32 sin incluir costo de mano de obra del mismo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Figura 1. Metodología de la investigación. Figura 6. Grá ca de mediciones de humedad dentro del secador solar y humedad ambiente.
- S OP ELIA. (2016). Ene rgía S ola r Té rmica En El S a lva dor. Re cupe ra do de http://www.e ne rgia s ola r.la t/e l-s a lva dor-s ola r-te rmica / - Cla ra de Gue va ra , C. (2018). As pe ctos cultura le s e n la proble má tica a rte s a na l de El S a lva dor. Cie ntífica , 5, 98-100. - Rivas, E. y Segovia, W. (2003). “CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE COLORANTE DE AÑIL (Indigofera Sp.) EN EL SALVADOR”. [archivo PDF] Ciudad Universitaria, San Salvador, p.57. Recuperado de: http://ri.ues.edu.sv/id/eprint/2140/1/ Caracterizaci%C3%B3n_fisicoqu %C3%ADmica_del_proceso_de_____producci %C3%B3n_de_colorante_de_a %C3%B1il_(indigofera_sp.)___en_El_Salvador.pdf - Oliveros, T. (2009). CONTROLE LA HUMEDAD DEL CAFÉ EN EL SECADO SOLAR UTILIZANDO EL MÉTODO GRAVIMET Recuperado de: http://bibliote-ca.cenicafe.org/bitstream/10778/385/1/avt0387.pdf