planificaciÓn y diseÑo de una planta de secado solar para ajÍ
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PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UNA PLANTA DE SECADO SOLAR PARA AJÍC. Rivasplata UNJBGXVI SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLARBlog: http://solucionessolares.blogspot.com/TRANSCRIPT
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Msc. CESAR RIVASPLATA CABANILLASUNJBG – CERT – Tacna - PERÚ
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UNA PLANTA DE SECADO SOLAR PARA AJÍ
XVI Simposio Peruano de Energía Solar
Arequipa 2-6 Nov. 2009
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CAPITULO IRESUMEN DEL PROYECTO
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En el presente trabajo se desarrolla el proceso de planificación, diseño, y análisis de costos unitarios, de una planta de secado para AJÍ, tomando como referencia un módulo de secador solar tipo túnel a ventilación forzada que se ubicará en el Distrito de ITE – Tacna – Perú.
RESUMEN
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LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
ITEITEEsta planta de secado formará parte del Complejo Productivo Agroindustrial del Distrito de Ite, y ha de contribuir en la cimentación de los planes de desarrollo sostenible y de ciudades limpias en esta jurisdicción distrital.
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VOLUMEN DE PRODUCCIÓN
El distrito de Ite cuenta con
900 hectáreas de AJÍ a razón de
11,000 Kg./ Ha
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El secado tradicional, expuesto directamente en el suelo y al ambiente libre
no solo esta sometido a una permanente
contaminación, sino también a pérdidas que en muchos casos son mayores
al 10% de la producción.
EL PROBLEMA
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Las deficiencias consisten:
Baja Calidad del Producto
Indicadores de contaminación
Pérdidas por depredación de roedores (conejos silvestres), u
otros;
Grado de coloración no uniforme,
Pérdidas de las características organolépticas por resecamiento
del producto etc.
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La instalación de una Planta que funcione con “SECADORES SOLARES MIXTOS A CONVECCION FORZADA, MODULARES DEL TIPO TÚNEL”, que operen utilizando en un gran porcentaje la ENERGÍA SOLAR como recurso gratuito, y complementar esta energía libre, bajo la exigencia de una producción continua, con otro tipo de energía (electricidad o GLP).
OBJETIVOS
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CAPITULO IIIANTECEDENTES
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La alternativa del secado técnico solar, representa una solución práctica a la problemática de la mejora en calidad y pérdidas del ají producido en Ite, habiéndose desarrollado diversos modelos de secadores.
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ÉPOCA DE COSECHA
Las cosechas de ají, se producen durante los meses de Febrero, Marzo, Abril, Mayo, Junio y Julio.
Estos tres últimos meses se caracterizan por una disminución de la radiación solar, con días nublados y una persistente llovizna o garúa, pero con algunas horas de sol durante el día, lo que ocasiona que el ají sea trasladado a lugares lejanos, junto a las laderas de cerros o en lugares inclinados.
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CONSECUENCIAS
Ocasiona un Bajo Rendimiento
Maltrato del producto
Gastos de Transporte
Mayor numero de días de secado
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CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO FINAL
El ají seco es un producto intermedio que se emplea como materia prima en la industria del pimentón o páprika, el ají molido y a la oleorresina de pimentón.
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La humedad obtenida del producto final es de aproximadamente
12-20%
El producto final (AJÍ SECO) tiene un rendimiento de
5:1
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CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO
• En estado fresco: Cuando se cosecha: 80-85% de humedad.
• Se seca sobre el suelo en capas de 5-6 kg/m2.
• Numero de dias 10-15 dias de Dic-Marz
• De Abril a Junio 20-30 dias
• Perdidas: entre 15-25 % ,
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Características del secado
• Durante las primeras 6 horas el contenido de humedad disminuye de 3.99 a 3.55 (base seca)
• Ejm para una carga de 330 kg se eliminan 4.8 de agua /hora
• La humedad relativa del aire aumenta en 10% a 15%
• Las condiciones del aire son T=20ºc• Hr= 55%, Tf 35ºC, Hf 65%
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• Remover 4.8 kg de vapor requiere317.10 kg de aire seco. Con un caudal de 0.08 m3/s
• Velocidad promedio del aire:0.14 m/s
• La eficiencia del secador es de 0.58 kg de agua/m2dia
• Tiempo de secado de 6-9 dias (Enero-marzo) y de 14-18 días abril - junio
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Reducción de mermas
• Reducción de mermas del 20% al 5%
• El ají se seca desde el 80% al 15%
• Así por cada tonelada de ají fresco se obtiene 236 kg de ají seco.
• Considerando 5% de perdidas se obtiene 224 kg y con el 20% solo 189 kg.
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CAPITULO IVINGENIERÍA DEL PROYECTO
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PROCESO DE DISEÑO PARA EL SECADO SOLAR DE AJI
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DIAGRAMA DE BLOQUES DE SIMULACIÓN COMPUTARIZADA DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO
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INICIO
INGRESAR DATA METEREOLÓGICA
CALCULAR RADIACIÓN ABSORBIDA
CALCULAR ENERGÍA ÚTIL Qu
CALCULAR DEMANDA ENERGÍA
REMOVER REQUERIMIENTO DESDE
EL ALMACENAMIENTO
AYUDA DE ELEMENTO AUXILIAR PARA CUBRIR DEFICIT
CALCULAR EL COSTO ANUAL DEL CALENTAMIENTO SOLAR
(Cse = costo anual / Energía anual entregada)
FIN
Completar cálculos para
8760 hr
Puede una unidad de EIS
abastecer demanda
CALCULAR RAD. DIFUSA Y DIRECTA
SI NO
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COMPONENTES BÁSICOS DE UN SECADOR
MALLA METALICA
POLICARBONATO TRANSPARENTE
MUESTRA A SECAR
CALAMINA
MALLA METALICA
Estructura : En tubería de fierro cuadrado ,ángulos de fierro de soporte, completamente modular y desmontable., con cubierta protectora en pintura anticorrosiva y al horno y/o epóxica
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DIMENSIONES DEL CABEZAL MODULAR DEL SECADOR
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ESTRUCTURA DE LA BASE Y DE LA MALLA DE SOPORTE DEL PRODUCTO
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ESTRUCTURA DEL ANCLAJE DE LOS PILARES
Pilar (madera o fierro)
Anclaje Metálico
Perfil Metálico
Base Compactada (terreno natural)
Perno Metálico
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CORTE LONGITUDINAL DEL SECADOR
VENTILADOR CENTRIFUGO
COLECTOR PLACA METALICA
MODULO DE SECADO
CARACTERÍSTICAS:Sistema mixto con precalentamiento solar y circulación forzada.
48 m2 de área de SECADO.
Superficie bruta ocupada: 12 m2 de área de COLECTOR SOLAR.
12m2
12m2
48m2
48m2
Energía auxiliar : Solo en caso de procesos
continuos (GLP)
Forma de operación: Por tandas
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PROCESO SIMULADO DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA DE SECADO
EDIFICACION EXISTENTE
PLATAFORMA DE DESCARGA DE PRODUCTO
PLATAFORMA DE CARGA DE PRODUCTO
PRODUCTO FINALAJI SECO 7-8% Ho
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Secador tipo túnel a ventilación forzada
Características
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Dimensionamiento
• Capacidad: 900-100kg.
• Ventilador centrifugo, motor 1/3HP
• Remocion de agua de 57 kg/ primeras horas.
• Velocidad del aire a la salida 0.6m/s ( 1.5-2.5 m/s)
• Caida de presion 50-100 Pa
• Densidad de carga: 13-16 kg/m236
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Características de secado
• Tiempo de secado: 7-9 días y 12 a 14 días.
• Remover el producto cada 4 a 5 días
• Cubriendo entrada de ventilador se regula flujo.
• Tener cuidado con el suministro de electricidad (cortes ) abrir ventanas.
• Rentabilidad 20%
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CAPITULO VIANÁLISIS ECONÓMICO
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CALCULO DEL AHORRO DE CONSUMO DE ENERGÍA
Teniendo en cuenta la relación de 1:5 de materia prima con producto
terminado se estima que se ahorran alrededor de
S/.1054.1 por año
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CÁLCULO DE INGRESOS POR AJÍ SECO OBTENIDO CON MEJOR CALIDAD
Se asume que se puede pagar S/.1 más por kilo a compradores a
nivel nacional ya que no sería un producto “DE CHACRA” sino un
producto que puede ser vendido directamente a consumidor final
Asumiendo eso se puede tener ingresos adicionales de S/. 7200 anuales solamente
de ají seco.
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CÁLCULO DEL FINANCIAMIENTO
El secador solar tiene un costo de S/. 15 000.00
El financiamiento se puede realizar a través de una entidad bancaria a una tasa de interés del 11% en un
período de 10 años
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VARIABLES ECONOMICAS
Se calculó: VAN = S/. 15.665,83 con una vida de 10 años para el
proyecto.Este valor positivo nos indica que conviene realizar la inversión para el diseño del secador solar.
Se calculó: TIR = 31%El diseño y utilización del secador solar es rentable en los 10 años del proyecto.
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AJÍ ME QUEDO!GRACIAS
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CÁLCULOS ECONÓMICOS PARA DETERMINAR EL
VAN Y EL TIR
ANEXOS
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CALCULO DEL AHORRO DE CONSUMO DE ENERGÍA
kg Relacion 5:1 Q=mc(T2-T1) 3606 0.45
DÍAS TANDA Aji frescoAji seco
obtenidoCant. Agua
ExtraídaEnergía ahorrada
en KJKW ahorrados S/.
5 1 1000 200 800 234640 65 29.281 mes 30 6 6000 1200 4800 1407840 390 175.69
INGRESO AL AÑO 1054.1(Época de cosecha 6 meses)
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CÁLCULO DE INGRESOS POR AJÍ SECO OBTENIDO CON MEJOR CALIDAD
CALCULO DE INGRESOS ANUALES POR VALOR AGREGADO
kg Relacion 5:1 10% 1
DÍAS TANDA Aji fresco
Aji seco obtenido por
equipo de secado solar
Aji seco obtenido por
secado tradicional
Pérdidas que se ganan
en comparacion con el
secado tradicional 10%
Precio S/. adicional c/ valor
agregado
5 1 1000 200 180 20 2001 mes 30 6 6000 1200 1080 120 1200
INGRESOS AÑO 7200(Época de cosecha 6 meses)
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CALCULO DEL FINANCIAMIENTO
Tasa de Interes 11%Período Años: 10
AÑO CUOTA INTERES AMORTIZ SALDO
0 15000,00 FINANCIAMIENTO
1 3150 1650 1500 13500,00 PARA EL SECADOR2 2985 1485 1500 12000,003 3150 1320 1500 10500,004 2985 1155 1500 9000,005 2820 990 1500 7500,006 2325 825 1500 6000,007 2160 660 1500 4500,008 2325 495 1500 3000,009 2160 330 1500 1500,00
10 1995 165 1500 0,00
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FLUJO DE CAJA PROYECTADO A 10 AÑOS
FLUJO DE CAJA PROYECTADO A 5 AÑOS
Proyección de Ventas Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10
TOTAL INGRESOS 0,00 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12 8254,12
Ingresos Anuales por Valor Agregado 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00 7200,00Ingresos por ahorro de Energía 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12 1054,12
OPERACIÓNInversion Fija del Equipo 15000 15000,00
Gastos Variables (mantenimiento 1%) 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00 500,00Interes del Financiamiento 1650,00 1485,00 1320,00 1155,00 990,00 825,00 660,00 495,00 330,00 165,00TOTAL DE EGRESOS 15000,00 2150,00 1985,00 1820,00 1655,00 1490,00 1325,00 1160,00 995,00 830,00 665,00UTILIDAD BRUTA -15000,00 6104,12 6269,12 6434,12 6599,12 6764,12 6929,12 7094,12 7259,12 7424,12 7589,12AMORTIZACION FINANCIAMIENTO 0,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00 1500,00FLUJO NETO -15000 4604 4769 4934 5099 5264 5429 5594 5759 5924 6089IMPUESTOS 19% 1159,78 1191,13 1222,48 1253,83 1285,18 1316,53 1347,88 1379,23 1410,58 1441,93UTILIDAD NETA 4944,34 5077,99 5211,64 5345,29 5478,94 5612,59 5746,24 5879,89 6013,54 6147,19