Implementación de un sistema de Control Proporcional-Integral (PI) para un secador de alimentos hibrido solar – biomasa con almacenamiento de energía térmica, evaluando las variables termodinámicas.

Abstract

Este proyecto de desarrollo tecnológico se llevó a cabo en la Finca San Cristóbal, ubicada en la vereda Quinales, municipio de El Playón, Santander. Su objetivo fue la implementación de un sistema de control para un secador híbrido solar-biomasa, optimizando la eficiencia del proceso de secado de cacao mediante un control Proporcional-Integral (PI). Para ello, se diseñó e instaló un sistema eléctrico de potencia y control, incluyendo sensores de temperatura, actuadores, un PLC Logo V8 y una interfaz de monitoreo web. El sistema de secado está compuesto por tres colectores solares planos con almacenamiento térmico en aceite y parafina, una cámara de combustión de biomasa densificada, un tambor rotativo y mesas de secado. Se implementó un control automatizado con el objetivo de regular la temperatura de secado mediante la variación del caudal de aire forzado con un ventilador centrífugo. El estudio se dividió en tres fases: (1) análisis de condiciones de operación y diseño de los circuitos de control, (2) instalación del sistema eléctrico y de control, y (3) evaluación del desempeño mediante pruebas experimentales. Los resultados experimentales demostraron que las variaciones en el caudal de aire no generan cambios proporcionales en la temperatura de secado, debido a la naturaleza del almacenamiento térmico en los fluidos y las fluctuaciones de la irradiación solar. Como consecuencia, no fue posible implementar un control PI efectivo, ya que la temperatura del sistema no respondió de manera inmediata y proporcional a los ajustes en la velocidad del aire. Se concluye que la estabilidad térmica del sistema está influenciada principalmente por la energía acumulada en los fluidos térmicos y no por la modulación del flujo de aire. Se recomienda explorar otras estrategias de control que consideren estos factores y evaluar la calidad del grano de cacao secado con flujos de aire constantes para optimizar el proceso.