Caracterización y modelado de la curva de secado para el cacao en un sistema híbrido solar biomasa (pellets) con almacenamiento térmico, identificando mejoras en la eficiencia energética.

Abstract

Esta investigación tuvo como objetivo caracterizar y modelar la curva de secado de granos de cacao en un sistema híbrido que combina energía solar y respaldo de biomasa (pellets), los objetivos específicos incluyeron realizar pruebas experimentales para registrar variables como temperatura, humedad, radiación solar, determinando las curvas de secado y analizando la eficiencia del sistema para proponer mejoras operativas. La metodología adoptó un enfoque cuantitativo y experimental, con pruebas controladas utilizando sensores para medir variables clave. Se realizaron cinco pruebas con cargas entre 20 kg y 81 kg de cacao, bajo condiciones controladas de temperatura (30-60°C), humedad relativa (40-60%) y flujo de aire (0,5-1,5 m/s). Así mismo, se realizó un análisis comparativo entre los datos experimentales y los teóricos en la curva de masa en función del tiempo. Los resultados demostraron que el sistema híbrido reduce significativamente la humedad del cacao (hasta ~11%) en un tiempo menor que los métodos tradicionales. Las curvas de secado mostraron un patrón bifásico: una etapa inicial rápida (0-10 horas) con pérdida del 25% de masa, seguida de una fase lenta hasta alcanzar ~50% de reducción. La humedad del aire a la salida del secador (0,45-0,80) confirmó la efectiva transferencia de masa. Se concluyó que el sistema híbrido es adaptable a variaciones climáticas, manteniendo estabilidad térmica mediante el uso estratégico de biomasa. Las mejoras propuestas incluyen ajustes en el flujo de aire y precalentamiento con pellets en horas de baja radiación, optimizando así el consumo energético