Msc. CESAR RIVASPLATA CABANILLASUNJBG – CERT – Tacna - PERÚ

cesarrivasplata@yahoo.com

PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UNA PLANTA DE SECADO SOLAR PARA AJÍ

XVI Simposio Peruano de Energía Solar

Arequipa 2-6 Nov. 2009

CAPITULO IRESUMEN DEL PROYECTO

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

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.

VOLUMEN DE PRODUCCIÓN

El distrito de Ite cuenta con

900 hectáreas de AJÍ a razón de

11,000 Kg./ Ha

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

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.

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

CAPITULO IIIANTECEDENTES

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.

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.

CONSECUENCIAS

Ocasiona un Bajo Rendimiento

Maltrato del producto

Gastos de Transporte

Mayor numero de días de secado

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.

La humedad obtenida del producto final es de aproximadamente

12-20%

El producto final (AJÍ SECO) tiene un rendimiento de

5:1

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 % ,

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%

• 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

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.

CAPITULO IVINGENIERÍA DEL PROYECTO

PROCESO DE DISEÑO PARA EL SECADO SOLAR DE AJI

DIAGRAMA DE BLOQUES DE SIMULACIÓN COMPUTARIZADA DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO

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

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

DIMENSIONES DEL CABEZAL MODULAR DEL SECADOR

ESTRUCTURA DE LA BASE Y DE LA MALLA DE SOPORTE DEL PRODUCTO

ESTRUCTURA DEL ANCLAJE DE LOS PILARES

Pilar (madera o fierro)

Anclaje Metálico

Perfil Metálico

Base Compactada (terreno natural)

Perno Metálico

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

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

Secador tipo túnel a ventilación forzada

Características

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

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%

CAPITULO VIANÁLISIS ECONÓMICO

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

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.

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

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.

AJÍ ME QUEDO!GRACIAS

CÁLCULOS ECONÓMICOS PARA DETERMINAR EL

VAN Y EL TIR

ANEXOS

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)

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)

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

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