********************************************************
La
construcción de un secador solar se basa en la aplicación de una tecnología
sencilla y apropiada para ser aplicada tanto a nivel doméstico, como para
pequeños productores y aún para industrias comunitarias. Su aplicación permite
la conservación de alimentos, como son las frutas y legumbres, que al ser
deshidratados mantienen una gran proporción de su valor nutritivo original. El
proceso de secado elimina de los alimentos la cantidad de agua requerida para
evitar las condiciones favorables para la aparición de efectos destructivos de
mohos, levaduras, bacterias y enzimas; es decir los hace más resistente a daños
y, por lo tanto, se pueden conservar más tiempo.
Como
se puede observar que gran parte del material a utilizar se puede encontrar en
casa y que encaso de requerir comprarlo, su costo es mínimo. Muy barato,
básicamente lo quese invierte es trabajo para armarlo y no requiere de
herramientas especialidades, realmente se puede armar en casa.
El
Deshidratador Solar propuesto no es más que un secador solar que consta de un
colector solar en lecho de piedras y una cámara de secado. Es de tipo indirecto
debido a que ellos se encuentran separados uno del otro. (Figura 1).
En
la parte vertical, llamada Cámara de Secado, son dispuestas las bandejas de
secado construidas con mallas de mosquitos a manera de repisas (Figura 4).
Colector
solar: Se construye
una caja de madera de 1m x 0,5 m x 0,10 m, la cual se pinta de negro por todos
sus lados. Para la entrada de aire se realizantres perforaciones en el frente y
para evitar laentrada de insectos se debe colocar en ellos tela de alambre o
malla mosquitera. Para mantener más tiempo el calor en el colector, se rellena
la caja con piedras negras. Debido a la inclinación de 10° que tiene el
colector y para evitar que las piedras se deslicen, se colocan pequeños
travesaños de madera que funcionan también para mejorar el fijado de la
cubierta de plástico de invernadero. Finalmente, se coloca la cubierta de plástico
IT-01 o plástico para invernadero el cual ayuda a mejorar la eficiencia del
sistemaal favorecer la presencia del efecto invernadero (Figura 5).
Patas de Apoyo del Sistema: El colector solar en lecho de piedras tendrá una inclinación de 10° y que resulte en 5 cm más en la parte de la cabecera; por lo tanto, las patas de apoyo del frente miden 5 cm y las patas de apoyo traseras miden 10 cm (Figura 8).
El Deshidratador
Solar de Alimentos con Secador Solar en lecho de piedras presentado representa
una alternativa de secado, conservación y almacenamiento de productos a bajo
costo, de fácil construcción y que va en pro de la conservación de los recursos
y la protección del medio ambiente. Además, es un prototipo realizado como
efecto didáctico y con la opción de ser aplicado a grandes tamaños.
http://ingenieria.uao.edu.co/hombreymaquina/index.php/ediciones/48-edicion32/125-32art10
INTRODUCCIÓN
En la actualidad estamos viviendo en un mundo globalizado que se
encuentra en una constante y acelerada búsqueda de tecnologías que impulsen su
desarrollo. Desafortunadamente, se está dando igualmente un crecimiento
desproporcionado y peligrosamente acelerado de la población en el que impera la
cultura del consumismo desaforado en donde se derrochan los recursos naturales
de manera irresponsable, poniendo en peligro no solo nuestra subsistencia, sino
también la de las generaciones futuras.
Este comportamiento va en contravía de lo propuesto por el
Desarrollo Sostenible en el que se invita a utilizar los recursos de manera
responsable sin afectar la subsistencia y aprovisionamiento de los recursos
para las generaciones próximas a venir.
Por esta razón es que cada vez se deben utilizar energías
alternativas como lo es la Energía Solar, la cual la tenemos en abundancia y
disponible para emplearse en cualquier momento; además, es una energía barata y
que no trae consecuencias negativas para nuestro planeta y para nuestro Medio
Ambiente.
Además, debido al exceso de población, cada vez se hace más
difícil conseguir alimentos para todos por el mal uso de los recursos; por tal
motivo, es necesario almacenar los alimentos de manera apropiada en los
momentos de subienda de los mismos, para que sean utilizados en los momentos de
mayor necesidad.
Es por esto que se plantea este Deshidratador Solar de Frutas,
Verduras, carnes y hierbas con colector solar en lecho de piedras que cumple con
las siguientes características:
- Promueve la conciencia de conservación del medio ambiente.
- Es viable económicamente.
- Se puede construir con herramientas básicas y utiliza materiales del entorno y fáciles de conseguir.
- Es una experiencia fácil de transferir
- No requiere de habilidades y conocimientos especiales.
- Incentiva el Desarrollo Sostenible.
- Ayuda a la Seguridad Alimentaria.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Proporcionar una tecnología sencilla de secado, conservación y
almacenamiento de productos alimenticios a través del uso de la Energía Solar.
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS
- Promover el uso de energías alternativas, en este caso el de la energía solar, en la deshidratación de alimentos para su almacenamiento y conservación.
- Incentivar la protección de los recursos naturales y del medio ambiente.
- Encausar el avance de las tecnologías hacia el Desarrollo Sostenible y la Seguridad Alimentaria.
- Valorar el uso de estas alternativas en las comunidades menos favorecidas.
- Desarrollar un secador solar de bajo costo, apto para secar productos alimenticios y apropiado a las condiciones de vida de las comunidades menos favorecidas.
- Difundir el concepto de aprovechamiento de la energía solar entre los compañeros de clases.
- Contribuir a la definición de una metodología apropiada para el desarrollo participativo de tecnologías alternativas.
MARCO TEÓRICO
La
construcción de un secador solar se basa en la aplicación de una tecnología
sencilla y apropiada para ser aplicada tanto a nivel doméstico, como para
pequeños productores y aún para industrias comunitarias. Su aplicación permite
la conservación de alimentos, como son las frutas y legumbres, que al ser
deshidratados mantienen una gran proporción de su valor nutritivo original. El
proceso de secado elimina de los alimentos la cantidad de agua requerida para
evitar las condiciones favorables para la aparición de efectos destructivos de
mohos, levaduras, bacterias y enzimas; es decir los hace más resistente a daños
y, por lo tanto, se pueden conservar más tiempo.
La
utilización de un secador solar proporciona varias ventajas desde el punto de
vista práctico y económico:
- Si se cuenta con un medio para conservar los alimentos, el desperdicio que se puede tener a causa de una sobreproducción se ve reducido.
- Se pueden comprar productos en temporada, cuando son más baratos y conservarlos deshidratados para utilizarlos cuando estén fuera de época.
- Deshidratando frutas se pueden obtener golosinas nutritivas, saludables y económicas evitando el consumo de productos chatarra.
MATERIALES
Los
materiales necesarios para la construcción del prototipo del Deshidratador
Solar de Alimentos con Secador Solar en Lecho de Piedras son:
CANT
|
UND
|
MATERIALES
|
VALOR
|
1
|
UND
|
Tabla
de Madera de 3 m x 30 cm x 1”
|
|
3
|
METRO
|
Listón
de Madera de 1”
|
|
¼
|
GALÓN
|
Pintura
para vareta color negro
|
|
1
|
METRO
|
Malla
mosquitera
|
|
0,5
|
METRO
|
Plástico
IT-01 o plástico para invernadero
|
|
1
|
CAJA
|
Clavos
de ½”
|
|
½
|
SACO
|
Piedras
Chinas Negras de Arroyo
|
|
2
|
UND
|
Bisagras
pequeñas
|
|
1
|
UND
|
Aldaba
pequeña
|
|
TOTAL
|
|||
FUNCIONAMIENTO Y PROCEDIMIENTO
Figura 1. Deshidratador Solar de Alimentos con Secador
Solar en Lecho de Piedras
Se utiliza un colector solar en lecho de piedras del tipo de colector
plano cuya función es calentar el aire dentro de una caja de madera llena de
piedras negras para conservar y almacenar el calor, cubierta con un plástico de
invernadero (figura 2), en la cual se incrementa la temperatura del aire que se
encuentra en su interior como resultado del efecto invernadero. Para mejorar el
aprovechamiento de la captación de calor, el fondo de la caja y sus lados
internos se pintan de color negro mate y se llena con piedras negras que
permiten almacenar el calor aún en horas de no recibo de los rayos del sol
(noche), con lo cual se incrementa la eficiencia del colector y por ende el
tiempo de secado. El colector debe colocarse inclinado 10 grados y requiere que
en la parte inferior tenga una pequeña entrada de aire a temperatura ambiente,
en la parte superior debe tener una salida para emisión del aire caliente hacía
la cámara de secado. (Figura 3).
Figura 2. Deshidratador Solar cubierto por plástico IT-01 o plástico
para invernadero.
La cámara de secado consiste de una caja cerrada dentro de la cual se
colocan bandejas con rejillas que permiten el flujo de aire caliente a través
de los alimentos. Esta cámara está recubierta de plástico transparente para
evitar la salida del aire caliente. Su función es el secado de los alimentos,
este secado se lleva a cabo por circulación del aire caliente proveniente del
colector solar. Al ser una cámara cerrada impide la exposición directa de los
alimentos a la radiación solar, favoreciendo la conservación de las propiedades
nutritivas de los alimentos. Para la salida del aire caliente con la humedad
extraída de los alimentos se instala una chimenea en la parte superior trasera
de la cámara de secado. (Figuras 1 y 3).
Figura 3. Flujo del aire en el Deshidratador Solar de
Alimentos
Con esta
sencilla tecnología se pueden conservar hasta por un (1) año alimentos secos
como frutas, verduras, carnes y hierbas. El deshidratador funciona al utilizar
los rayos del sol para calentar el aire que sube secando las rebanadas de
alimentos que se disponen en las bandejas de secado (Figura 3).
El aire,
a temperatura ambiente entra por la boca del colector. Al pasar por el colector
de lecho de piedras, el aire recibe el calor acumulado por las piedras, se
calienta y disminuye su humedad relativa por el efecto invernadero;
posteriormente, el aire caliente debido a la disminución de presión, se
introduce en el túnel o cámara de secado calentando el producto a secar.Entonces,
debido al flujo del aire a través del sistema (Figura 3), produce la
evaporación del agua contenida en el alimento a secar y la mezcla del aire y
vapor de agua sube por la cámara de secado y es expulsado a la atmósfera a
través de la chimenea.Este proceso se da en forma continua y cíclica mientras
el colector esté expuesto a la radiación solar.
PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN
La
estructura se puede construir de madera en forma de L, aunque también es
posible construirla en metal. La parte inclinada llamada colector capta los
rayos del sol a través del lecho de piedras, que debido a su capacidad térmica,
le permite almacenar la energía proveniente del sol logrando con esto aumentar
la capacidad y la eficiencia del Deshidratador solar. La estructura de madera
es pintada de color negro para que absorba el calor y contribuya a la
disminución del tiempo de secado y es donde se crea el efecto invernadero
(Figura 4).
Figura 4. Partes del Deshidratador Solar de Alimentos
Finalmente,
se forra el Deshidratador con plástico transparente para evitar la salida del
aire caliente y el ingreso de insectos y polvo. Los rayos del sol atraviesan la
cobertura de plástico transparente del recolector y calientan las piedras
negras por el efecto invernadero.
Construcción.
La forma para
construir los componentes del Deshidratador Solar y sus respectivas medidas se
describen a continuación
Figura 5. Medidas del Colector Solar
Cámara de secado:
Se construye en madera y tiene por dimensiones 0.6m de alto x 0,15 m
de ancho x 0,50 m. Se realizan igualmente perforaciones necesarias para el
pasodel aire caliente proveniente del colector solar, así como una perforación
más para la chimenea. Finalmente, se hacen guías para colocar las bandejas de
secado.En la parte posterior de la cámara de secado y debajo de las
perforaciones para la chimenea, se colocan bisagras de tal forma que se pueda
abrir y cerrar la parte posterior de la cámara de secado y así poder retirar
las bandejas de secado y consecuentemente los alimentos deshidratados. Se
asegura esta puerta trasera con una aldaba pequeña en la parte inferior (Ver
figura 6).
Figura 6. Medidas de la Cámara de Secado
Bandejas
de Secado. Las Bandejas de Secado se construyencon malla de
mosquitero, aunque, por tratarse de manejo dealimentos, se recomienda que las bandejas
de secado sean de acero inoxidable o, en su defecto, de plástico, de tal
formaque puedan lavarse cada vez que vaya a colocarse alimento. Las bandejas de
secado tienen por dimensión 50 cm x 14cm y se colocan en la cámara de secado de
tal forma que puedan ser retiradas una vez sea secado el alimento y nuevamente
se puedan colocar para un nuevo proceso de secado. Las Bandejas de Secado van
separadas entre si a 15 cm por lo que, de acuerdo al presente prototipo, se
emplearán 3 Bandejas de Secado (Figura 7).
Figura 7. Bandejas de Secado
Patas de Apoyo del Sistema: El colector solar en lecho de piedras tendrá una inclinación de 10° y que resulte en 5 cm más en la parte de la cabecera; por lo tanto, las patas de apoyo del frente miden 5 cm y las patas de apoyo traseras miden 10 cm (Figura 8).
Figura 8. Patas de Apoyo Frontales y Traseras
CONCLUSIONES
Los dos elementos básicos del Deshidratador de Alimentos con
Secador Solar en lecho de piedras son: el colector, donde la radiación calienta
el aire y la cámara de secado, donde el producto es deshidratado por el aire
que pasa. Estos elementos pueden diseñarse de diferentes formas para integrarse
a diferentes equipos de secado solar. Gracias al desarrollo cultural e
industrial un secador artificial y mecánico ha empezado a utilizarse.Estos
nuevos procesos consumen mucha energía y resulta muy caro, lo cual incrementa
el costo final del producto. Es por ello que el secador solar es la mejor alternativa de
secado de alimentos.
Los secadores solares utilizados
para alimentos y cultivos, para secado industrial, han probado ser la mejor
opción en cuanto a ahorro de energía se refiere.No solamente ahorra energía, si
no que también ahorra tiempo, ocupa menos espacio, mejora la calidad del
producto, hace los procesos más eficientes y protege al medio ambiente.
El secador de energía solar se libra de las más grandes desventajas que tiene el
secado tradicional.El proceso de secado solar puede ser utilizado para todo el
proceso de secado, o bien para complementar los procesos de secado artificial,
lo cual reduce la cantidad de combustible y energía utilizados.
El secador solar es una
herramienta muy útil y puede utilizarse en procesos como: secado de cultivo,
deshidratación de frutas y vegetales para uso comercial, deshidratación de
productos lácteos como la leche, para secar las tintas de la industria textil y
mucho más.
El proceso de secado implica el
remover parcialmente el agua del material que se desea secar. Es importante
recalcar que los alimentos no sufren deterioro en sus propiedades nutritivas. Existen
muchos tipos de secador solar, los cuales se ajustan a las necesidades del
usuario.
REGISTRO FOTOGRÁFICO DEL SISTEMA CONSTRUIDO POR EL ESTUDIANTE
OMAR DAVID MEDINA PATRÓN
BIBLIOGRAFÍA
Cabrera Cifuentes,
Gerardo. y Marín, César A. Modelo estable de un absorbedor solar con lecho de
rocas para secado por calentamiento de aire Modelstable of a solar absorber of rocksbedfordriedby air
heating. Universidad del Valle. Cali, 2008.
Fonseca, S. & Bergues,
C. (2002). Estudio de la cinética del secadode granos en el prototipo de
secadorsolar. Análisis de los resultados.Tecnología química2 (2)59-64.
Incrra F. &opeDe Witt D. (1996).Fundamentos
de Transferencia deCalor. Pearson.
Karim, M. A. &Hawlader, M. N. (2004). Development
of solar aircollectors for drying
applications.Energyconversion&management45, 329-344.
Márquez A., H.,
(1994). Colectoressolares de placa plana, UniversidadAutónoma de Colombia.
Medina Chadid, Omar,
Montes Márquez, Rafael y Rivero Acosta, Mónica. Estudios Térmicos en Lecho de
Piedras para Secador Solar Tipo Pirámide. Universidad de Sucre, 1992-1995.
Sincelejo.
Restrepo, A. H.,
& Burbano, J. C.(2005). Disponibilidad térmica solary su aplicación en el
secado degranos. Scientia et Técnica (27)127– 132.
Rodríguez, J. (2005).
Calidad en elsecado de granos. Trigo 2005.
Rodríguez, H., &
González, F.,(1992). Manual de radiación solar en Colombia. Departamento de
físicaUniversidad Nacional de Colombia.
Rodríguez, S., &
Abdala, L., &Fernández, V., (2003). Estudiocomparativo del secado solar
delcafé en plazoletas tradicionales yennegrecidas. Tecnología Química 23(3)48-54.
Servicio Nacional de
Aprendizaje (SENA) Colombia (1988), Colector solar de placa plana. Servicio
Nacionalde Aprendizaje (SENA) 41.
