Análisis convencional de exergía en un secador de semillas de cacao, utilizando aire proveniente de un sistema hibrido solar-biomasa

Abstract

El presente proyecto de investigación comprende un análisis convencional de exergía al aire proveniente de un sistema hibrido solar-biomasa de un secador de alimentos y un análisis energético a la semilla de cacao, el cual es estudiado en 3 escenarios diferentes, el primer escenario desde las 08:00 hasta las 13:15 Hrs. haciendo uso del colector solar plano, el cual logra entregar velocidades del fluido que se comportan entre los 6,8 y 7,2 m/s, con temperaturas entre los 40 y 60°C, y presiones muy cercanas a la atmosférica 101,325 KPa, el segundo escenario evaluado desde las 14:00 hasta las 17:00 Hrs. En donde opera el colector y el quemador de biomasa de forma articulada, este escenario entrega velocidades que se encuentran en el orden de 7,8 a 8 m/s, temperaturas de 60 a 63°C y presiones de 25,3 PSI. El tercer escenario opera en el horario donde el captador solar no logra entregar condiciones de aire óptimas para el secado, es decir desde las 17:45 hasta las 22:15, este escenario es operado solamente con soporte del quemador de biomasa, y es donde se alcanzan las mayores temperaturas en el sistema, las cuales se encuentran de 60 a 70°C, así mismo, este escenario entrega las velocidades más bajas las cuales son de 1,7 a 1,8 m/s, y es un sistema que entrega presiones en el fluido de trabajo de 25,3 PSI.

El proceso de secado de la semilla de cacao se desarrolló en 28 horas, en donde el producto a secar, inicio con un peso de 10 Kg, una humedad del 65%, y finalizo el proceso de secado disminuyendo al 43% su peso respecto al producto fresco, es decir termino con un peso de 4,3 Kg, y una humedad del 8%. En el desarrollo del proyecto de investigación, se logro determinar que en las primeras 14 horas de secado, Esc. 1, 2 y 3, del día 1, el porcentaje de humedad de la semilla, disminuyo del 65% al 22% permitiendo así, observar que la curva de secado tiene una mayor pendiente en el primer día de pruebas respecto al segundo. De igual manera el peso del producto agrícola, también disminuyo notoriamente, perdiendo 3,5 Kg en el primer día de secado, de los 5,68 Kg, que se eliminaron en el proceso, es decir, en el primer día, el producto perdió el 62,5% del peso total perdido durante el secado.

Dentro del análisis energético y exergético desarrollado en este proyecto de investigación, se logra determinar que, a temperaturas altas y velocidades bajas, la eficiencia en la cámara de secado, es la más alta durante todo el proceso, encontrándose en el orden de 60 al 73%, sin embargo, durante el proceso de secado, se logra evidenciar que a medida que el proceso avanza, la eficiencia exergética disminuye, denotando que la eficiencia exergética en el proceso de secado, tiene una elevación en el Esc. 1, del día 2 Cuando la temperatura del fluido aumenta en un 25%, se logra determinar que las condiciones optimas para secado de cacao, se realiza con velocidades inferiores a 6 m/s y con temperaturas entre los 60 a 70 °C.