Msc. CESAR RIVASPLATA CABANILLASUNJBG – CERT – Tacna ‐ PERÚ

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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.

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.

Esta  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 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 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: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).

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.

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. 

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  ajísea trasladado a lugares lejanos, junto a las laderas de cerros o en lugares inclinados.

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  ajísea trasladado a lugares lejanos, junto a las laderas de cerros o en lugares inclinados.

CONSECUENCIAS 

Ocasiona un Bajo RendimientoOcasiona un Bajo Rendimiento

Maltrato del productoMaltrato del producto

Gastos de TransporteGastos de Transporte

Mayor numero de días de secado

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. 

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%

La humedad obtenida del producto final es de aproximadamente 

12‐20%

El producto final (AJÍ SECO) tiene un rendimiento de

5:1

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 kgde 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

PROCESO DE DISEÑO PARA EL SECADO SOLAR DE AJI

DIAGRAMA DE BLOQUES  DE SIMULACIÓN COMPUTARIZADA DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO

INICIOINICIO

INGRESAR DATA METEREOLÓGICAINGRESAR DATA METEREOLÓGICA

CALCULAR RADIACIÓN ABSORBIDA

CALCULAR RADIACIÓN ABSORBIDA

CALCULAR ENERGÍA ÚTIL Qu

CALCULAR ENERGÍA ÚTIL Qu

CALCULAR DEMANDA ENERGÍA

CALCULAR DEMANDA ENERGÍA

REMOVER REQUERIMIENTO DESDE

EL ALMACENAMIENTO

REMOVER REQUERIMIENTO DESDE

EL ALMACENAMIENTO

AYUDA DE ELEMENTO AUXILIAR PARA CUBRIR DEFICIT

AYUDA DE ELEMENTO AUXILIAR PARA CUBRIR DEFICIT

CALCULAR EL COSTO ANUAL DEL CALENTAMIENTO SOLAR

(Cse = costo anual / Energía anual entregada)

CALCULAR EL COSTO ANUAL DEL CALENTAMIENTO SOLAR

(Cse = costo anual / Energía anual entregada)

FINFIN

Completar cálculos para 

8760 hr

Completar cálculos para 

8760 hr

Puede una unidad de EIS abastecer demanda

Puede una unidad de EIS abastecer demanda

CALCULAR RAD. DIFUSA Y DIRECTA

CALCULAR RAD. DIFUSA Y DIRECTA

SI NO

COMPONENTES BÁSICOS DE UN SECADOR

COMPONENTES BÁSICOS DE UN SECADOR

MALLA METALICA

POLICARBONATO TRANSPARENTEPOLICARBONATO TRANSPARENTE

MUESTRA A SECAR

CALAMINACALAMINAMALLA METALICAMALLA 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

DIMENSIONES DEL CABEZAL MODULAR DEL SECADOR

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

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

ESTRUCTURA DEL ANCLAJE DE LOS PILARESESTRUCTURA DEL ANCLAJE DE LOS PILARES

Pilar(madera o fierro)

Pilar(madera o fierro)

Anclaje MetálicoAnclaje Metálico

Perfil MetálicoPerfil 

Metálico

Base Compactada (terreno natural)Base Compactada (terreno natural)

Perno MetálicoPerno Metálico

CORTE LONGITUDINAL DEL SECADOR 

CORTE LONGITUDINAL DEL SECADOR 

VENTILADOR CENTRIFUGOVENTILADOR CENTRIFUGO

COLECTOR PLACA METALICA

COLECTOR PLACA METALICA

MODULO DE SECADO

MODULO DE SECADO

CARACTERÍSTICAS:Sistema mixto con precalentamiento solar y circulación forzada.

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)

Energía auxiliar :    Solo en caso de procesos 

continuos (GLP)

Forma de operación:Por tandas

Forma de operación:Por tandas

PROCESO SIMULADO DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA DE SECADO

EDIFICACION EXISTENTE

PLATAFORMA  DE  DESCARGA DE PRODUCTOPLATAFORMA  DE  DESCARGA DE PRODUCTO

PLATAFORMA  DE  CARGA DE PRODUCTOPLATAFORMA  DE  CARGA DE PRODUCTO

PRODUCTO FINALAJI SECO 7‐8% Ho

Secador tipo túnel a ventilación forzada

Características 

DimensionamientoDimensionamiento

• 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 secadoCaracterísticas 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

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 deS/.1054.1 por año

Teniendo en cuenta la relación de 1:5 de materia prima con producto 

terminado se estima que se ahorran alrededor deS/.1054.1 por año

CÁLCULO DE INGRESOS POR AJÍ SECO OBTENIDO  CON MEJOR CALIDAD

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

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.

Asumiendo eso se puede tener ingresos adicionales de S/. 7200 anuales solamente 

de ají seco.

CÁLCULO DEL FINANCIAMIENTOCÁLCULO DEL FINANCIAMIENTO

El secador solar tiene un costo de S/. 15 000.00

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 

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 ECONOMICASVARIABLES 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:  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.

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 obtenido

Cant. Agua Extraída

Energía 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 AGREGADOkg 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 1500,0010 1995 165 1500 0,00

FLUJO DE CAJA PROYECTADO A 10 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 1054,12OPERACIÓNInversion 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