Diseño e implementación de un sistema de calefacción y ventilación de un secador tecnificado de cardamomo.

Abstract

En conjunto con el Centro de Estudios Agrícolas y Alimenticios (CEAA) de la Universidad del Valle de Guatemala, se buscó realizar un secador tecnificado de cardamomo orientado al uso por pequeños productores. Se realizó una observación de los secadores existentes en la región para determinar sus capacidades, requerimientos y modalidades de funcionamiento. Según la información recolectada y los requerimientos establecidos por el cliente, se determinó qué tipo de secador era el más adecuado por utilizar y se desarrolló un diseño buscando cumplir con todos los requerimientos. Se culminó con un prototipo de secador tecnificado que pretende responder a las necesidades más generales de los pequeños productores de cardamomo en regiones de Alta Verapaz, Guatemala. El módulo de Sistema de Calefacción y Ventilación se encargó de dos segmentos complementarios en el diseño del secador, el análisis de transferencia de calor por convección, y análisis de flujo de aire a través del sistema que asegure la transferencia de calor requerida. El segmento de transferencia de calor involucró determinar la tasa de agregado de energía y tasa de remoción de agua. Según dichas tasas se establecen los parámetros de ventilación necesarios (flujos volumétricos, presiones, humedades relativas, tiempo de secado). El segmento de análisis de flujo de aire buscó asegurar que los requerimientos del sistema de calefacción sean cumplidos mediante un flujo de aire que responda a las condiciones estructurales y de potencia establecidas. Para ello se determinaron las condiciones estructurales y de flujo a través de las cuales se obtuvieran distribuciones de flujo lo más homogéneas posibles, lo cual implicó diseñar e implementar ductos y ventilas con un sistema de introducción, extracción y recirculación de flujo. Al realizarse las pruebas de 5 quintales de cardamomo húmedo (80% base húmeda) planificadas para 20 horas a 65 °C, se obtuvo un 65% del cardamomo esperado con un porcentaje de humedad del 10%. El cardamomo restante se secó en diferentes grados, y se concluye que uno de los aspectos más influyentes en la falta de uniformidad del secado fueron la ausencia de investigación del proceso de secado de la especie Elettaria Cardamomum (curva de secado), entrega de flujo no uniforme desde salida de ventilador centrífugo, entre otros. Así mismo, se determinó que las bandejas con menores temperaturas a lo largo de la prueba (y menor tasa de secado) son A5, A7, A9, A10, B5, B6, B7 y B8; mientras que las bandejas A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3 y B4 son las de mayor tasa de secado, nomenclatura que se desarrolla en la sección VII.