Evaluación de la producción de una despulpadora de cacao incorporando un motor eléctrico alimentado por un sistema fotovoltaico.

Abstract

En este proyecto de desarrollo tecnológico se aborda el proceso de despulpado de cacao, implementando un prototipo de tambor perforado con diámetro de una pulgada, que aprovecha la diferencia de tamaños entre la cascara y las semillas del fruto, separando estos dos productos en un proceso continuo. En la primera etapa, se realizó el diseño de un mecanismo con tambor separador de almendras en las mazorcas de cacao, a escala real, con la implementación de un sistema sostenible fotovoltaico que provee la energía al eje motriz; buscando un equipo compacto, versátil y dual, que permita en algún momento usar la tracción manual en caso de fallar el sistema eléctrico. Seguidamente, se aplicó una simulación completa en Software CAD SolidWorks, permitiendo predecir la producción y el consumo energético. Posteriormente, se determinan los momentos de inercia y las cargas máximas en el tambor, dando como resultado, una potencia requerida de 240.33 W, seleccionando un motor eléctrico DC de 350 W, 24 V y una salida de 360 rpm, dando un factor de seguridad de 1.5; estableciendo en el sistema de transmisión mecánica una relación 1:6, con el fin de tener constante una rotación de 60 rpm en el tambor, siendo recomendado este valor en la literatura especializada, para el desengrullado de la mazorca.

El sistema de transmisión es impulsado por el motor eléctrico, alimentado por un circuito con un panel fotovoltaico de 80 W, dos baterías de 12 V y 26 Amperios cada una. El sistema eléctrico tiene dos configuraciones, permite cargar las baterías en paralelo, entregando los 12 V por medio del controlador MPPT hasta recargarlas por completo, luego, se cambia a una configuración en serie, donde se entregan al motor DC los 24 V requeridos. Mediante esta configuración, se logra una autonomía en vacío de hasta 2 horas y con carga máxima de 22 Kg, trabajando hasta una hora y media, procesando un promedio de 600 mazorcas/hora, que en términos de peso se traduce en aproximadamente entre 250-350 Kg/hora, adecuado y suficiente para un pequeño y mediano cacaotero, que fermenta semanalmente entre 120–250 kg de almendras (400-850 mazorcas/semana). Adicionalmente, las baterías tardan de uno a dos días para la carga completa con el panel fotovoltaico, lo que significa que se tendría una capacidad de producción de hasta 1800 Kg de mazorcas en una semana.

Finalmente, las pruebas muestran un consumo de 1,01 Amperios en vacío y 1,12 Amperios a plena carga. Posteriormente, con el propósito de garantizar un tiempo de vida prolongado para el prototipo, se ejecuta un estudio de cargas sobre el eje del tambor por ser un elemento crítico para el funcionamiento del sistema, obteniendo un factor de seguridad de 6, siendo amplio para su uso.