Objetivo:

Este proyecto tiene varios objetivos los cuales se expondrán a continuación…

1°- La utilización de los conocimientos aprendidos a lo largo del cuatrimestre.

2°- Ver de manera práctica los problemas reales que se pueden presentar en

nuestra carrera como ingenieros en energía.

3°- Practicar el uso de herramientas de medición tales como flexómetros,

termómetros, voltímetros entre otros.

4°El trabajo en equipo.

2015DESHIDRATADOR SOLAR DE CAJON

E-6202

INTEGRANTES DE EQUPO:JOSUE SOLIS GUERREROEDSON BLADIMIR GALAN GARCIATERZA DIAZ PEREZEDGAR MUNDO PINEDALUIZ LEOPOLDO MORALES FLOREZLUIZ REY ARTUROANGELES VIRIDIANA PITA REAEDUARDO VALENCIA NEGRETE

5°- Probar que los conocimientos de esta rama de la ciencia se puede usar para

generar ingresos en este caso en específico mediante la conservación de las

frutas.

6° Afrontar y superar retos que se presentaran en el proyecto.

Teoría del proyecto:

El secador solar de cajón es un proyecto que implica en gran manera ciencia TERMODINAMICA y en esta parte explicaremos el funcionamiento teórico de éste, para así ver la compleja simplicidad del proyecto, tenemos que:

Como primer paso veamos la cámara de calentamiento de aire:

En esta parte la radiación solar llega directamente hasta la cámara y como en la parte superior de la misma hay una cubierta transparente entonces la radiación entra fácilmente pero la salida es más difícil así que parte de la energía de este se quede allí, es por eso que decimos que funciona como un invernadero.

Una vez que esto pasa como sabemos la temperatura se eleva y por tanto el aire se vuelve menos denso; así que tiende a subir, ésta es una de las razones por la que la cámara de calentamiento tiene cierta inclinación hacia arriba.

La cámara de calentamiento está recubierta por un material aislante al paso de calor, en este caso nosotros usamos material unicel. Recubrimos todas las paredes de la cámara excepto las de arriba y las de abajo ya que estas se aprovecharon para calentar la cámara.

En la parte de abajo, al piso de la cámara le pusimos un metal que se calienta fácilmente para apoyar al calentamiento del aire ahí contenido.

En necesario mencionar también que en la parte de abajo de la cámara hay un orificio que es el que permite la entrada del aire nuevo, puesto que el aire caliente pasara a otra cámara; por lo tanto necesitara renovar el aire.

El proceso de intercambio de aire caliente por frio (llamemos así al de menor temperatura) se repetirá a lo largo del día de forma cíclica, esto es lo que ayudara que las frutas se deshidraten más rápido pues el aire húmedo que se obtenga será expulsado de la cámara de secado.

Cámara de secado:

Esta parte del dispositivo es de suma importancia ya que es la parte en donde las frutas perderán el agua necesaria para su conservación.

Después de que el aire se haya calentado en la cámara de calentamiento esta subirá por un orificio hasta la nueva cámara en donde se encontraran las frutas en rejillas que permitan el paso del aire caliente.

Cuando el aire llegue a la primera rejilla de las frutas esta pasara y calentará la fruta haciendo que el agua contenido en ella se empiece a evaporar, entonces ese vapor de agua tenderá a subir hasta la otra rejilla de frutas haciendo el mismo proceso, después de pasar por varias rejillas más el aire caliente que ahora podemos llamar vapor de agua (de frutas) saldrá por un orificio en la parte superior de esta cámara. Este proceso se repetirá a lo largo del día haciendo que las frutas pierdan una considerable cantidad de agua.

Es importante también destacar que en la parte inferior de la cámara de secado hay un ventilador eléctrico que funcionan con una celda solar, este ventilador (pequeño) será de gran utilidad para acelerar el ciclo de salida de humedad, además será alimentado como ya lo mencionamos con una celda solar lo que lo hace más sustentable.

Al pensar en un proyecto tan aplicable como éste, es necesario también pensar en la forma más práctica que el usuario pueda utilizar este dispositivo, es por eso que hemos implementado en la parte trasera del mismo unas puertas donde se puedan sacar con gran facilidad las frutas una vez deshidratadas.

Así es como concluimos la explicación de nuestro proyecto, tanto las razones prácticas como teóricas. Ahora comencemos con la parte del armado del proyecto, una vez que presentemos los materiales y herramientas necesarios.

Desarrollo:

La construcción del secador fue en su mayoría una innovación puesto que la cubierta de metal fue tomada de otro proyecto; así que se explicaran las mejoras que se hicieron.

Cubierta de la cámara de calentamiento:

Originalmente ésta cubierta era de vidrio, lo cual presentaba un gran problema frente a algún impacto hacia el mismo, además era un material poco eficiente para la retención de la radiación.

Tomando en cuenta estos puntos decidimos cambiar esta cubierta; para cambiarla por una de policarbonato, un material mucho más resistente y que además es más eficiente para retener el calor transmitido por la radiación del sol.

Recubrimiento de material aislante en las paredes del deshidratador:

Los metales son muy buenos conductores de calor por lo que la construcción de nuestro deshidratador de acero presentaba una gran deficiencia, puesto que mucho del calor que se almacenaba se perdía a través de las paredes de la misma.

Como solución frente a este inconveniente, decidimos aislarlo con un material que sea mal conductor del calor y para ello elegimos el unicel.

Con este material recubrimos todas las paredes del secador incluyendo las paredes exteriores. Esto con la finalidad de que se redujeran las pérdidas de calor

y así aumentara la temperatura dentro de la cámara de secado.

Invierno:

Puesto que hay épocas en las que la radiación del sol llega con menos intensidad notamos que nuestro secador disminuiría su eficiencia; así que pensamos en solucionar este inconveniente

desviando los rayos del sol que inciden en la parte frontal de la cámara de secado por medio de un espejo.

En épocas cálidas pareciera que ésta innovación no tiene gran impacto, pero en invierno cuando el sol se inclina más, los rayos de luz indicen en el espejo de un modo más adecuado y se reflejan en la cubierta de policarbonato, con esto la

temperatura dentro de la cámara de calentamiento aumenta aun cuando no haya suficiente radiación natural.

Cajones:

Debido a que la introducción de los productos que se van a deshidratar se debe hacer de manera constante; decidimos poner cajones destinados para que hagan el proceso de introducción de las frutas más fácil debido a que se deslizan y salen de la cámara para así introducirlos más eficazmente.

Por otro lado también tomamos en cuenta que no se transmitiera el calor recubriendo todos los cajones con unicel, así al cerrar los cajones la cámara de secado mantendría su temperatura.

Pruebas:

Una vez que terminamos de innovar el secador empezamos el proceso de prueba el cual consistía en introducir la fruta y comparar los resultados que se obtuvieron con proyectos de años pasados.

Como primer producto elegimos plátanos, los cuales los introdujimos en rodajas delgadas para así agilizar el

secado. Debido a que al deshidratar las frutas éstas pueden perder sus propiedades como las vitaminas y los nutrientes; decidimos poner dos productos y compararlos al final del secado, a lo que me refiero es que a unas rodajas de plátano les aplicamos un poco de limón y otras no. El limón se utiliza para

conservar el sabor y los nutrientes del plátano también para reducir la oxidación del producto y así no adquiera ese color negro que suelen tener de forma natural.

También estudiamos el comportamiento de los trozos de manzana, para ello los cortamos en rodajas para así apresurar el proceso de deshidratado. Como se hizo en el producto anterior también hubo producto con y sin jugo de limón para ver los resultados que nos daba.

Aquí se presenta la forma en que fueron cortadas las manzanas y como fueron puestas en las charolas de secado.

Como último producto se escogió la fruta del mango ya que es la más abundante de la región. Pero hemos visto que siempre se han introducido a los secadores en trocitos o en rodajas y nosotros quisimos cambiar eso.

Para ello pensamos en introducirlos completos y secarlos, así tendríamos

nuevo producto, mango seco pero entero que podría ser un nuevo producto que se pudiera ingerir con algún otro ingrediente como endulzantes o polvos agridulces poniéndolos sobre una base tipo palanca, pero primero habría que ver los resultados del secado. A decir verdad es un producto demasiado prometedor.

Resultados:

Una vez que se introdujeron los productos a deshidratar, se esperó por un día para ver los resultados que se obtuvieron, pero antes de hablar de eso veamos como resultaron las temperaturas en el deshidratador solar para ver la eficiencia que se obtuvo.

7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:360

20

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120

temperatura camara de calentamiento(grados celcius)camara de secado primer nivelcamara de secado segundo nivelcamar de secado tercer nivelorificios de entradaorificios de salida

Como se puede ver en la tabla y gráfica anterior, los resultados de deshidratación fueron mayores durante el medio día; aunque eso es fácil de deducir porque es cuando normalmente decimos hace más calor, pero en esta gráfica podemos notar más cosas de las que uno se podría imaginar; por ejemplo la interrelación entre la hora y las temperaturas que se obtiene y además de las temperaturas que se alcanzan en el resto del deshidratador.

Ahora bien, veamos de forma más visual los resultados que se obtuvieron en cuanto al secado de las frutas.

Estos son los trozos de manzana y quedaron bastante bien ya que al probarlo notamos que conservaba su sabor lo cual demostró que no perdió sus propiedades más importantes como las vitaminas y los nutrientes.

En cuanto a los trozos de plátano estos perdieron más del 60% del agua que contenían, pero al igual que las manzanas estas conservaron su sabor, por lo podemos deducir que lo único que quedo en ellos fueron los nutrientes de la fruta, estos trocitos se pueden guardar y se pueden volver a hidratar con algún otro

producto liquido como es la leche.

Los mangos que fueron nuestra máxima innovación y tuvimos resultados bastantes buenos, pues el mango entero seco es un producto que se puede utilizar primero en grandes empresas para fabricar saborizantes al moler todo el producto incluso la

semilla, no olvidemos que la semilla también es fuente de nutrientes.

Conclusión:

Como conclusión podemos mencionar que este proyecto ha sido un gran reto, ya que hemos dispuesto en mejorar algo que se pensaba ya estaba terminado, así que tuvimos que notar primero las deficiencias del proyecto anterior para saber cómo lo podríamos mejorar.

Al final y después de muchas mejoras vimos un aumento en la eficiencia del deshidratador, tanto en la rapidez en la que

secaba el producto así como la disminución en las perdidas de calor.

El espejo que se puso para prevenir la disminución de temperatura ambiente durante verano fue todo un éxito, pues aunque este proyecto se probó en primavera aumento la temperatura de la cámara de calentamiento; podemos

deducir entonces que cuando la inclinación del sol aumente y las temperaturas disminuyan, el espejo compensara la disminución de la radiación solar, ayudando a mantener la eficiencia del deshidratador solar de cajón.

Por ultimo agradecemos a los profesores por brindarnos su ayuda y asesoramiento en las cuestiones teóricas y técnicas; y por habernos guiado dando sus hipótesis y puntos de vista de lo que sucedería si agregábamos algunas mejoras, que por supuesto fueron desechadas las menos eficientes.