diseño y construcción de un sistema para deshidratar...
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TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
Diseño y Construcción de un Sistema para Deshidratar
Frutas Tropicales
Presentado ante la Ilustre
Universidad Central de Venezuela
Por el Br.
Carmona C., Carlos R. A.
Para optar al título de Ingeniero Mecánico
Caracas, 2009
ii
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
Diseño y Construcción de un Sistema para Deshidratar
Frutas Tropicales
TUTOR ACADÉMICO: Prof. José La Riva
Presentado ante la Ilustre
Universidad Central de Venezuela
Por el Br.
Carmona C., Carlos R. A.
Para optar al título de Ingeniero Mecánico
Caracas, 2009
iii
iv
DEDICATORIA
A Dios sobre todas las cosas
A mi Madre Ana Mery, por ser mi ejemplo, mi guía y apoyo incondicional en todo
momento.
A mi familia, Mi hermana Karla, Mis Sobrinos Leonardo, Ana Cristina y
Diana Paola, Mis Tíos Asdrúbal y Grisel, Yajaira y Manuel, Margarita y Simón,
Alexis y Glori, a Mis Primos Vanessa, Gabriela y Daniela, Oriana, Raúl y Manuel,
Aira y Ani, por toda la confianza en lo que puedo lograr.
A mi novia Eva, por su amor ilimitado, por todos los momentos de alegrías, sonrisas
y sus soplos de animo…
A mi Amigo Franco Antonio Viera
A mi tutor y Amigo José La Riva
A mis Amigos y todos aquellos que me han apoyado sinceramente y me han enseñado
a ser mejor persona…
Carlos Carmona Carrillo.
v
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Central de Venezuela, especialmente a la Escuela de Ingeniería
Mecánica y todos sus profesores, por enseñarme las herramientas para contribuir a nuestra
Sociedad.
Al Profesor José La Riva, por su enseñanza, paciencia y orientación durante la
realización de este Trabajo Especial de Grado.
A mi Madre por su ayuda en todo momento.
A mi Novia Eva Betancourt, a sus Padres Sr. José Félix y Sra. Marlene, y la Sra.
María por toda su ayuda.
Al ICTA, principalmente a la Profa. María Soledad Tapia por su orientación e
inducción al Mundo de Tecnologías de Alimentos.
Al CIEPE, al Ing. Hélis Hernández, Lic. Cecilia Villalobos, Lic.(a) Magnolia Lugo y
la Ing.(a). Isabel Arrieche por toda la atención y orientación en los Procesos de
Deshidratación de Alimentos.
A Quality Metal por el apoyo prestado para la construcción de determinadas
secciones del Equipo Deshidratador, a Carlos Bernoti, Carlos Inojosa y a todos los que
colaboraron en este Proyecto (Sr. Luis, Joseph, Franklin, Ale, José, Yeritson, Rivas, Dennis,
Wendy, Yendy, Enzo, Andrés, Eliezer, Edgar, Pedro, Enmanuel, Damaso, Leo)
A la Profa. Sonia Camero y a la Profa. Ruth Bisbal por su apoyo y colaboración.
Al personal técnico y empleado del Cilindro de La Escuela de Ingeniería
Metalúrgica, Francisco, Rómulo, Yaguaro, Zapata, Sr. Márquez. Por toda su colaboración.
A los de Compañeros y Amigos Luis Boscan y flia., José Zamora y flia., Elvis, Tony,
Leonardo y Rosa, Rubén P Luis A. Rubén, Nathanael, Juan, Manuel C., Guillen, Rodrigo,
Luis G., Angel, Marcos, Wilson, Carlos, Rubén Salcedo y Gabriela Vargas.
Muchas Gracias…
vi
Carmona Carrillo, Carlos R. A.
Diseño y Construcción de un Sistema para Deshidratar
Frutas Tropicales
Tutor académico: Prof. José La Riva. Trabajo de Grado. Caracas, UCV
Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Mecánica, 2009, 103 Pag.
Palabras Claves: Diseño y Construcción, Deshidratación, Secado de Alimentos,
Curvas de Secado, Deshidratador de Bandeja
RESUMEN
En el presente Trabajo se muestra un modelo de un Equipo Deshidratador de Frutas,
con todos los estudios previos de Diseño de cada elemento y su Construcción
respectiva, selección de materiales y partes del mismo. Se toma en cuenta y en
consideración la importancia que tiene los procesos de Conservación de Alimentos y
la relevante en las propiedades y lo complejo del su comportamiento al ser
Deshidratados. El Trabajo es totalmente Experimental y se realiza los ensayos y las
pruebas para determina las características del lugar de Deshidratado referente a
condiciones iniciales para utilizar la carta Psicrométrica. Se sintetiza con tablas los
equipos utilizados para construir el Equipo y se estructura la tabla con las secciones
individuales del Equipo Deshidratador, se obtiene un Equipo novedoso que se puede
Trasladar y desmantelar fácilmente. Se pone en marcha el Equipo construido y se
determina las curvas de secado de los las Frutas (Piña secada a 45 ºC, Tomate,
Lechosa, Naranja y Cambur, estos últimos cuatro frutas secadas a 65 ºC).
vii
Carmona Carrillo, Carlos R. A.
Diseño y Construcción de un Sistema para Deshidratar
Frutas Tropicales
Tutor académico: Prof. José La Riva. Trabajo de Grado. Caracas, UCV
Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Mecánica, 2009, 103 Pag.
Palabras Claves: Diseño y Construcción, Deshidratación, Secado de Alimentos,
Curvas de Secado, Deshidratador de Bandeja
ABSTRACT
This paper presents a model of a fruit dehydrator equipment, with all previous studies
of design of each element and its respective construction, selection of materials and
parts. It takes into account and considering the importance of the processes of food
preservation and the relevant properties and the complexity of their behavior are
dehydrated. Work is entirely experimental and is conducting the tests and tests to
determine the type of place of Dehydrated concerning initial conditions to use the
psychrometric chart. It is synthesized with tables of equipment used to build the team
and the board is structured with individual sections of the dehydrator equipment, you
get a new equipment that can be moved and dismantled easily. It starts the team built
and determined the drying curves of the fruit (pineapple dried at 45 ° C, tomato,
papaya, orange and banana, dried fruit last four to 65 degrees C).
viii
ABREVIATURAS Y SÍMBOLOS
A Área
Aa Actividad del Agua
ºC Grados Celsius
Cp Calor Especifico a Presión Constante
D Diámetro
FS Factor de Seguridad
H Entalpía
Hp Caballos de Fuerza
I Intensidad
ºK Grados Kelvin
M masa
m3/min Flujo Másico
mmHg Milímetro de Mercurio
P Presión
Pot Potencia del Motor
Q Calor
Q Caudal
R Resistencia
t tiempo
Tbh Temperatura de Bulbo Húmedo
Tbs Temperatura de Bulbo Seco
V velocidad
V Volumen Especifico
Velocidad Angular
ix
LETRAS GRIEGAS
Coeficiente de Dilatación Térmica
∆ Diferencial
Constante igual a: 3,1416
Densidad
Humedad Relativa
T Torque
SUBÍNDICES
Agua Agua
Aire Aire
F Final
i Inicial
V Vapor
x
ÍNDICE
DEDICATORIA .................................................................................................................................. IV
AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................................ V
RESUMEN ........................................................................................................................................... VI
ABREVIATURAS Y SÍMBOLOS .................................................................................................. VIII
LETRAS GRIEGAS ......................................................................................................................... IX
SUBÍNDICES .................................................................................................................................. IX
ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................................................... XIII
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................................... XIV
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................17
CAPÍTULO I ........................................................................................................................................18
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................18
1.2 OBJETIVOS Y ALCANCES ......................................................................................................19
1.2.1 OBJETIVO GENERAL .....................................................................................................19
1.2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS .............................................................................................19
1.2.3 ALCANCES .......................................................................................................................20
CAPÍTULO II ......................................................................................................................................21
2.1 DESHIDRATACION DE ALIMENTOS ...................................................................................21
2.2 ANTECEDENTES ......................................................................................................................21
2.3 SECADO ....................................................................................................................................22
2.4 DISTRIBUCION DE AGUA EN LOS ALIMENTOS ................................................................24
2.5 ACTIVIDAD DEL AGUA .........................................................................................................25
2.5.1 HISTERISIS ...........................................................................................................................27
2.6 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL SECADO DE LOS ALIMENTOS ................................28
2.6.1 VELOCIDAD DEL AIRE ..................................................................................................28
2.6.2 VELOCIDAD DE EVAPORACION DE LAS SUPERFICIES LIBRES ..........................29
2.6.3 ENDURECIMIENTO DE LA CUBIERTA .......................................................................29
2.7 COMPONENTES BASICOS DE UN SECADOR ......................................................................30
2.8 TIPOS DE SECADORES .......................................................................................................... 31
2.8.1 SECADORES DISCONTINUOS ..............................................................................................31
2.8.1.1 SECADORES DE HORNO ..............................................................................................31
2.8.1.2 SECADOR DE ARMARIO O DE BANDEJA .......................................................................31
2.8.1.3 SECADOR ROTATIVO ..................................................................................................32
2.8.2 SECADORES CONTINUOS ...................................................................................................32
2.8.2.1 SECADORES DE TUNEL ...............................................................................................32
2.8.2.2 SECADOR DE CINTA ....................................................................................................33
2.8.2.3 SECADOR DE VAPOR ...................................................................................................33
2.8.3 SECADOR POR DIRECCION DE FLUJO .................................................................................33
2.8.3.1 CONCURRENCIA HORIZONTAL ....................................................................................33
2.8.3.2 CONCURRENCIA DE FLUJO VERTICAL HACIA ARRIBA .................................................34
2.8.3.3 CONCURRENCIA DE FLUJO VERTICAL HACIA ABAJO ...................................................34
xi
2.8.3.4 FLUJO VERTICAL HACIA ARRIBA A CONTRA CORRIENTE .............................................34
2.8.3.5 FLUJO MIXTO .............................................................................................................34
2.8.3.6 SECADORES DE AIRE ELEVADO ..................................................................................35
2.8.4 OTROS TIPOS DE SECADORES ...........................................................................................35
2.8.4.1 SECADORES DE ESPREA ..............................................................................................35
2.8.4.2 CAMARA DE SECADO AL VACIO ..................................................................................35
2.8.4.3 SECADORES AL VACIO CONTINUOS ............................................................................35
2.9 PROCESO DE DISEÑO ....................................................................................................................36
2.10 AIRE SECO Y ATMOSFERICO ........................................................................................................37
2.10.1 HUMEDAD ESPECIFICA Y RELATIVA ............................................................................38
2.10.2 TEMPERATURA DE BULBO SECO Y HUMEDO ................................................................38
2.10.3 CARTA PSICROMETRICA ..............................................................................................38
2.10.4 CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO SIOMPLE ..............................................................39
2.11 TRANSFERENCIA DE CALOR .............................................................................................40
2.11.1 CONDUCCION ........................................................................................................40
2.11.2 CONVECCIÓN .......................................................................................................40
2.11.3 RADIACIÓN ...........................................................................................................41
2.12 FRUTAS EN VENEZUELA ....................................................................................................41
2.13 MERCADO ..............................................................................................................................42
2.13.1 MERCADO POTENCIAL .......................................................................................43
2.13.2 COMERCIO DE FRUTAS HACIA VENEZUELA .................................................44
2.14 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES .......................................................................46
2.1.4.1 ACERO INOXIDABLE……………………………………………………………46
2.14.2 MADERA.………………………………………………............………………….47
2.14.1 PROPIEDADES FISICAS DE LOS MATERIALES ............................................................47
2.14.1.1 Densidad…………………………………………………………….……………..47
2.14.1.2 Calor Especifico……………………………………………………………….…..47
2.14.1.3 Conductividad Térmica…………………………………………………………....48
2.14.1.4 Dilatación Térmica………………………………………………………………...48
CAPÍTULO III .....................................................................................................................................49
3.1 METODOLOGIA DEL DISEÑO ................................................................................................49
3.2 GENERACION DE IDEAS .........................................................................................................49
3.3 DISEÑO DE LA TRANSMISION DE MOVIMIENTO .............................................................54
3.4 TOMA DE DECISIONES ...........................................................................................................54
CAPÍTULO IV .....................................................................................................................................55
4.1 CALCULOS PRICROMETRICOS .............................................................................................55
4.2.CALCULO DE LA RESISTENCIA ............................................................................................57
4.3.DILATACION TERMICA DE LOS MATERIALES DEL EQUIPO ..........................................57
4.4.SELECCION Y CALCULOS DEL SISTEMA DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO ........58
xii
CAPÍTULO V .......................................................................................................................................60
5.1 DESCRIPCION GENERAL DE LOS EQUIPOS PARA LA FABRICACION ...........................60
5.2 DESCRIPCION GENERAL DEL EQUIPO DESHIDRATADOR .............................................62
5.3 ENSAMBLADO DEL EQUIPO DESHIDRATADOR Y PUESTA EN MARCHA ...................65
CAPÍTULO VI .....................................................................................................................................66
6.1 METODOLOGIA DEL ENSAYO ..............................................................................................66
6.1.1 MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA………………………………………………...66
6.1.2 MEDICIÓN DEL PESO………………………………………………………………..67
6.2 CURVAS DE DESHIDRATACION ...........................................................................................68
6.2.1 CURVA DE SECADO DE LA PIÑA .............................................................................68
6.2.2 CURVA DE SECADO DEL TOMATE .........................................................................70
6.2.3 CURVA DE SECADO DE LA LECHOSA ....................................................................72
6.2.4 CURVA DE SECADO DE LA NARANJA ....................................................................74
6.2.5 CURVA DE SECADO DE LA CAMBUR ......................................................................76
6.3 CURVA DE SECADO A DIFERENTE VELOCIDAD ...............................................................78
6.3.1 CURVA DE SECADO DEL TOMATE A DIFERENTES VELOCIDADES DEL
SOPLADOR A LA MISMA TEMPERATURA ......................................................................78
6.3.2 CURVA DE SECADO DE LA LECHOSA A DIFERENTES VELOCIDADES DEL
SOPLADOR A LA MAISMA TEMPERATURA ...................................................................79
6.4 RESULTADO DEL ESTUDIO AL MERCADO .........................................................................80
CONCLUSIONES ................................................................................................................................85
RECOMENDACIONES ......................................................................................................................86
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................................................87
ANEXOS ...............................................................................................................................................93
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Producción del Cambur en Venezuela ............................................................................. 41
Tabla 2.2 Produccion de Tomate en Venezuela .................................................................................42
Tabla 2.3 Exportación de Argentina hacia Venezuela ......................................................................44
Tabla 2.4 Exportacion Española de Frutos Secos ..............................................................................45
Tabla 2.5 Propiedades Mecánicas a Temperatura Ambiente ...........................................................46
Tabla 2.6 Propiedades Fisica de los Materiales a Temperatura Ambiente .....................................48
Tabla 4.1 Resultados de los Calculo mediante Tabla Psicrométrica ..............................................55
Tabla 4.2 Diámetro de la Polea ...........................................................................................................59
Tabla 4.3 Cambio de la Velocidad a Diferente diámetro de la Polea ...............................................59
Tabla 5.1 Descripcion General de Maquinas y Herramientas utilizadas para Fabricar el Equipo
Deshidratador .......................................................................................................................................60
Tabla 5.2 Descripcion General por Sección del Equipo Deshidratador ..........................................63
Tabla 6.1 Mediciones de la Temeperatura Bulbo Seco y Bulbo Húmedo…………………………67
Tabla 6.2 Mediciones de Peso (Muestras de Piña) a T=45°C (Bandeja 2 y Bandeja 5) ..................68
Tabla 6.3 Secado total de la Muestras de Piña a T=45°C .................................................................69
Tabla 6.4 Mediciones de Peso (Muestras del Tomate) a T=65 ºC (Bandeja 5 y
Bandeja 6) …………………………………………………………………………………………….70
Tabla 6.5 Secado total de la Muestras de Tomate a T=65°C ...........................................................71
Tabla 6.6 Mediciones de Peso (Muestras de Lechosa) a T=65 ºC (Bandeja 5 y 6) ..........................72
Tabla 6.7 Secado total de la Muestras de Lechoza a T=65°C ..........................................................73
Tabla 6.8 Mediciones de Peso (Muetsras de Naranja) a T=65°C (Bandeja 5 y Bandeja 6) ..........74
Tabla 6.9 Secado Total de Muestras de Naranja ...............................................................................75
Tabla 6.10 Mediciones de Peso (Muestras de Cambur) a T=65 ºC (Bandeja 4 y 5) ......................76
Tabla 6.11 Secado Total de Muestras de Cambur .............................................................................77
Tabla 6.12 Resultado de las Mediciones del Tomate a Diferentes Velocidades del Soplador
manteniendo la Temperatura Constante a 65 ºC ..............................................................................78
Tabla 6.13 Resultado de las Mediciones de la Lechoza a Diferentes Velocidades del Soplador
manteniendo la Temperatura Constante a 65 ºC ..............................................................................79
Tabla 6.14 Costos de Produccion del Equipo Construido ................................................................81
Tabla 6.15 Costos del Equipo Construido ..........................................................................................82
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Cambio de Peso durante el Secado ...................................................................................23
Figura 2.2 Cambio que ocurren en los Alimentos .............................................................................24
Figura 2.3 Curvas Típicas de las isotermas de adsorción y desorción de los Alimentos ...............28
Figura 2.4 Configuracion Básica de un Secador ...............................................................................30
Figura 2.5 Pasos en el Proceso de Diseño ..........................................................................................36
Figura 2.6 Mediciones de Temperatura Bulbo Húmedo ..................................................................38
Figura 2.7 Calentador de Resistencia Eléctrica ................................................................................39
Figura 2.8 Modos de Transferencia de Calor: Conducción, Convección y Radiación ...................40
Figura 2.9 Procedimiento propuesto para realizar estudio de mercadeo………………...……….43
Figura 3.1 Deshidratadora Continua con Banda Transportadora ..................................................49
Figura 3.2 Secador de Bandeja ...........................................................................................................50
Figura 3.3 Secador de Bandeja, Camara elaborada de Madera ......................................................51
Figura 3.4 Diseño de Modelos para entrada de aire caliente a la camara ...................................... 52
Figura 3.5 Secador de bandeja y Sistema de Entrada de Aire caliente ..........................................53
Figura 5.1 Cortadora Duma…………………………………………………………………………60
Figura 5.2 Dobladora Bariola .............................................................................................................60
Figura 5.3 Taladro Vertical .................................................................................................................60
Figura 5.4 Troquelador Portátil o Ponchadora .................................................................................61
Figura 5.5 Equipo para Soldar Acero Inoxidable .............................................................................61
Figura 5.6 Fresadora CNC ..................................................................................................................61
Figura 5.7 Torno Convencional ..........................................................................................................61
Figura 5.8 Resistencia Eléctrica, Arreglo en serie ............................................................................62
Figura 5.9 Motor Trifásico ................................................................................................................. 62
Figura 5.10 Turbina .............................................................................................................................62
xv
Figura 5.11 Caja de Espiral .................................................................................................................62
Figura 5.12 Polea de 4 Canales........................................................................................................... 63
Figura 5.15 Eje .....................................................................................................................................63
Figura 5.14 Rodamiento con Chumacera ...........................................................................................63
Figura 5.15 Correa ...............................................................................................................................63
Figura 5.16 a) Interruptor b) Contactor ............................................................................................63
Figura 5.17 a) Rele b) Breaker ............................................................................................................63
Figura 5.18 a) Controlador b) Termocupla tipo J ............................................................................64
Figura 5.19 Caja de Madera con Perforaciones ……………………………………………………64
Figura 5.20 Sección para direccionar el Aire. Vista Superior………………...……………………64
Figura 5.21 a) Puerta Acero Inoxidable b) Sección de Huecos ……………………………………64
Figura 5.22 a)Tapa Lateral b) Base para la resistencia y Caja .......................................................64
Figura 5.23 Problemas de Desbalance en el Eje ............................................................................... 65
Figura 5.24 Equipo Deshidratador Ensamblado. Vista Lateral…………………………………...65
Figura 6.1 Temperatura de Bulbo Húmedo………………………………...……………………….66
Figura 6.2 Balanza Digital Marca Oerling ………………………………………………………….67
Figura 6.3 Cambio de Peso durante el Secado de la Piña (Bandeja 2 y Bandeja5)….……………68
Figura 6.4 Cambio Total del Peso durante el Secado de la Piña ……………..……………………69
Figura 6.5 Proceso de Deshidratado de Piña, a) Pesado de la Piña, b) Peso de la Muestra y
c) Piña no deshidratada Totalmente……………………………………..…………….……………69
Figura 6.6 Cambio de Peso durante el Secado del Tomate (Bandeja 5 y Bandeja6)…………….70
Figura 6.6 Cambio Total del Peso durante el Secado del Tomate ………………….……………71
Figura 6.8 Proceso de Deshidratado del Tomate a) Selección de Tomates, b) Cortes y Colocación
en las Bandejas para Deshidratar c) Tomate no Deshidratado d) Tomate deshidratado ……...71
Figura 6.9 Cambio de Peso durante el Secado de la Lechosa (Bandeja 1 y Bandeja 4) …………72
Figura 6.10 Cambio Total del Peso durante el Secado de la Lechosa ……………………………73
xvi
Figura 6.11 Proceso de Deshidratado de la Lechosa, a) Selección de la Lechosa, b)Colocación en
Bandejas dentro del Equipo previo Lavado y pelado, c) Lechosa Deshidratada…………………73
Figura 6.12 Cambio de Peso durante el Secado de la Naranja (Bandeja 4 y Bandeja 5)……..….74
Figura 6.13 Cambio Total del Peso durante el Secado de la Naranja ………………………….…75
Figura 6.14 Proceso de Deshidratado de la Naranja a) Peso de la Naranja, b) Cortes y
Colocación en las Bandejas para Deshidratar c) Naranja no deshidratada completamente….…75
Figura 6.15 Cambio de Peso durante el Secado del Cambur (Bandeja 5 y Bandeja 6)..……..….76
Figura 6.16 Cambio Total del Peso durante el Secado del Cambur ………...............................…77
Figura 6.17 Proceso de Deshidratado del Cambur a) Peso del Cambur b) Cortes y Colocación en
las Bandejas para Deshidratar c) Cambur no deshidratada completamente…………………….77
Figura 6.18 Curva de Secado del Tomate a Diferentes Velocidades del Soplador y T= 65°C ….79
Figura 6.19 Curva de Secado Muestra de Lechosa a Diferentes Velocidades del Soplador y a
T=65 °C………………………………………………………………………………………………80
17
INTRODUCCIÓN
La deshidratación es un proceso de Conservación de Alimentos que nace desde
tiempos pasados debido a la necesidad que tiene el hombre de autoabastecerse en
momentos en que no hubiese cosecha de algún alimento, también un factor
importante para la Deshidratación es que las poblaciones están en continuo
crecimiento y requieren productos alimenticios.
Existe diferentes propiedades que poseen los alimentos y estas deben ser estudiadas
para poder determinar un buen proceso de Conservación de alimentos para mantener
la calidad del producto final.
Se desarrolla una metodología para el Diseño la cual consiste en la generación de
ideas y luego son evaluadas con características generales.
Posteriormente en el desarrollo del Trabajo se muestran los resultados de la Cálculos
y luego la construcción de Equipo.
Así mismo se determina las curvas de deshidratación de 5 frutas tropicales como:
Piña, Tomate, Lechosa, Naranja y Cambur, realizadas a Temperaturas determinadas,
siendo el Proceso Adiabático. Se determino mediante un Equipo Digital el peso final
de cada una de las frutas mencionadas realizando mediciones por cada hora, el
Proceso se realizo durante 5 horas por cada Fruta, luego se realizo otra prueba para
determinar si existía variación en las curvas de secado si se variaba la velocidad del
Soplador.
Se evalúa la oportunidad de Negocio con datos investigados y mostrados en el Marco
Teórico.
18
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La conservación de alimentos es de suma importancia, debido a que permite que el
hombre pueda abastecerse. Por eso en los últimos años el auge en el área de la
Tecnología de Alimentos ha sido vital y su aporte a las sociedades ha sido
significativo para compensar el rápido crecimiento mundial de las poblaciones. La
deshidratación de frutas en Venezuela no pasa de ser un proceso artesanal que no
satisface la demanda del mercado, existen importaciones de alimentos deshidratados
hacia nuestro país desde temprana época del siglo XX, pudiendo nosotros desarrollar
esta área (deshidratado de frutas u hortalizas) aprovechando la ventaja climática que
posee la Nación para la agricultura y así mismo proveer la materia prima para la
industria alimenticia. Existen pocas construcciones e innovaciones de Equipos
deshidratadores construidas en el país, que permitan apoyar el sector alimentario,
siendo necesario poder desarrollar Equipos para mantener y conservar alimentos por
un largo tiempo, mejorando su vida útil y la calidad.
La preservación evita en cierto modo el desarrollo de microorganismos, y además
contribuye a que el alimento no se deteriore durante el almacenaje.
La oportunidad de negocio para desarrollar un sistema Deshidratador de frutas es de
estudio y posiblemente apropiada debido a que esta área esta desarrollo y crecimiento
continuo. Se debe determinar si es una opción para efectuar un proyecto sustentable
en el tiempo como visión de negocio y poder crear una fuente de empleo alternativo.
19
1.2 OBJETIVOS Y ALCANCES
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar y Construir un Sistema para deshidratar frutas tropicales y realizar un
estudio de negocio sustentable.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Calcular las tazas de flujo de calor necesarias para calentar el aire que
se usara para deshidratar las frutas.
Seleccionar materiales adecuados para la fabricación de la máquina
Realizar los Planos del Sistema y/o equipos Deshidratador de Frutas
Tropicales
Estimar los tiempos de deshidratado de frutas de la máquina.
Realizar un estudio de la sustentabilidad del negocio en el área de
Frutas Deshidratadas.
Construir un Sistema y/o Equipos Deshidratador de Frutas
Programar el equipo deshidratador con los datos de la curva de secado
de 5 frutas seleccionadas
20
1.2.3 ALCANCES
Desarrollar y Fabricar un modelo de deshidratador de frutas construido en Venezuela,
el cual permita servir de referencia para investigaciones y construcciones futuras de
Sistemas deshidratadores de Alimentos, además de recopilar información del sector
Agronómico de Venezuela y de las Industrias Alimenticias
21
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 DESHIDRATACION DE ALIMENTOS
La Deshidratación es considerada en la industria alimentaria como un proceso de
secado artificial, se ha desarrollo en un Ambiente científico fundamentado haciendo
posible el establecimiento de una industria a lo ancho de todo el mundo,
proporcionando Alimentos necesarios y nutritivos. La Conservación de Alimento
permite controlar de alguna manera las fuerzas químicas y biológicas del alimento,
para reducir considerablemente el crecimiento microbiano.
2.2 ANTECEDENTES.
Kaas-Nieisen, E. (1985-ICTA) Este trabajo se basó en el estudio del deshidratado del
Cambur Titiaro utilizando dos tipos de deshidratadores bajo dos tratamientos previos
los cuales fueron: A) Sulfatación y ósmosis en sacarosa sólida. B) Inmersión en
jarabe de sacarosa. Se habla de la importancia que tiene el consumo de esta fruta en el
Trópico y para el año 1976 se producen 95 millones de bananas según
Fuente: Courseyetal. Además expresa los resultados de la deshidratación en un
Gabinete Experimental con características: Largo 830 mm, Alto 450 mm y Ancho
446 mm. La deshidratación fue solar y en un Gabinete Experimental, los resultados
dieron que se necesita 4 días para deshidratar con el método Artesanal mediante
transferencia de Calor Solar (Temperaturas de 23 °C a 66 °C), en el Primer Gabinete
dura 40 horas para deshidratar a 50 °C y en el Experimental dura 49 horas para
deshidratar a 50 °C.
22
Portillo, M. (1981-ICTA) Se realiza en este trabajo Especial de Grado un estudio y
comparación del deshidratado de Lechosa (Carica Papaya) utilizando dos
deshidratados que funcionan con la convección de aire caliente. Lo equipos utilizados
fueron “Mitcher Oryer” y un Equipo Experimental, siendo lo mas relevante e
importante los resultados ya que dieron que la temperatura optima de secado es 55 °C
para ambos deshidratadores y el tiempo optimo de secado fue de 6 horas y 45 minutos
Gutian A. y Méndez M. (1979-USB) Plantean con la Investigación la posibilidad de
instalar en Venezuela una agroindustria procesadoras de cebollas, ajos, pimentones y
papas deshidratadas. Se Especifica en este trabajo algunas características de cámara
donde se deshidrataran los vegetales. Además se realiza un estudio Agronómico de la
siembre de cebolla, papas, pimentón y ajo en Venezuela, por ser la materia prima para
este Ante-Proyecto Agroindustrial. También se realizo el estudio de Mercado de estos
alimentos deshidratados que se han importado al país desde 1966-1977.
Arbej, J. (1978-ICTA), Se Muestra en este trabajo la calidad de la Piña luego de ser
deshidratada bajo tratamientos previos los cuales fueron: A) Escalado en Agua y
B) escalado en agua sulfitada a 0,5%. En la cual se obtienen los resultados de las
características de la piña al ser deshidratada perdiendo algunos de sus minerales, pero
ganando tiempo de vida útil para el almacenaje, además de que explica que también
existen proceso para mejorar el resultado final de los procesos de deshidratación,
como es el caso de agregar azucares, y también realizar tratamientos previos para
evitar el desarrollo de microbios y de oxidación.
2.3 SECADO
Se define como la eliminación de la humedad del producto, donde intervienen varios
factores de trasferencia interna de materia. Los alimentos pueden ser secados con el
sol, secados con aire, vapor sobrecalentado, gas inerte, en vacío, y por la aplicación
23
Fig. 2.1 Cambio de Peso durante el Secado
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2 4 6 8 10
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
directa de calor. En otros términos por Radiación, Convección o Conducción, estas
definiciones serán tratados posteriormente en este capitulo
El uso del medio secador va a depender de lo que requiera el investigador o la
empresa que pretenda deshidratar Alimentos, aunque en la mayoría de los casos se
usa el aire como protagonista debido a su abundancia, y su conveniencia para evitar el
sobrecalentamiento del alimento. La Función principal del aire es conducir calor al
alimento y transportar el vapor de agua liberado de la superficie del alimento.
Barbosa, G y Vegas, H. (2003) En el proceso de secado, los datos pueden expresarse
en términos de velocidad del secado. (Figura 2.1)
Figura 2.1 Cambio de Peso Durante el Secado
El secar alimentos es uno de los métodos más antiguos para preservarlos. Por lo
general, cuando queremos preservar frijoles, cereales o pescado los secamos. Secar
frutas y verduras es menos común, pero es una tecnología muy simple que mejoraría
mucho la variedad en la dieta de las personas.
24
2.4 DISTRIBUCIÓN DE AGUA EN LOS ALIMENTOS
Badui (2006) El término de agua de un alimento se refiere, en general, a toda el agua
de manera global. Sin embargo, en los tejidos animal y vegetal, el agua no esta
uniforme distribuida por muchas razones, por ejemplo, debido a los complejos
hidratos que se producen con proteínas, a los hidratos de carbono y otros, a las
diversas estructuras internas propias de cada tejido, a los microcapilares que se
forman, a su incompatibilidad con los lípidos que no permiten su presencia. En los
alimentos existen diferentes estados energéticos en los que se encuentra el agua; es
decir; no toda el agua de un producto tiene las mismas propiedades fisicoquímicas,
esto se puede comprobar fácilmente por las diversas temperaturas de congelamiento;
en general, un alimento se congela a -20 ºC, pero aun en esas condiciones una
fracción del agua permanece liquida y requiere de temperaturas mas bajas, por
ejemplo -40 ºC, para que solidifique completamente. Para efectos estrictamente didacticos
y con datos muy generales se muestra en la figura 2.2 zonas hipotéticas en las que se puede
dividir el agua contenida en un producto.
Figura 2.2 Cambios que ocurren en los alimentos en función de la actividad del agua. a)
Oxidación de lipidos; b) reacciones hidrolfticas; c) oscurecimiento no enzimatico; d) isoterma de
adsorción; e) actividad enzimatica; f) crecimiento de hongos; g) crecimiento de levaduras
h) crecimiento de bacterias.
25
La zona III se considera “libre” se encuentra en macrocapilares y forma parte de las
soluciones que disuelven las sustancias de bajo peso molecular, es la mas abundante,
fácil de congelar y evaporar, y su eliminación reduce la actividad de agua a 0,8.
En la zona II, el agua se localiza en diferentes capas mas estructuradas y en
microcapilares; es mas difícil de quitar que la anterior, pero al lograrlo se obtienen
valores de actividad de agua de aproximadamente 0,25.
En la zona I, equivale a la capa monomolecular y es la mas difícil de eliminar en los
procesos comerciales de secado; en algunos casos se puede reducir parcialmente en la
deshidratación, pero esto no es recomendable, ya que, además de que se requiere
mucha energía y se daña el alimento, su presencia ejerce un efecto protector, sobre
todo contra las reacciones de oxidación de lípidos, porque actúa como barrera del
oxigeno.
2.5 ACTIVIDAD DEL AGUA
Badui, S. (2006) Las propiedades coligativas, reologicas y de textura de un alimento
dependen de su contenido de agua, aun cuando este también influye definitivamente
en las reacciones físicas, químicas, enzimáticas y microbiológicos. Como ya se
indico, y solo para efectos de simplificación, el agua se dividió en “libre” y en
“ligada”; la primera seria la única disponible para el crecimiento de los
microorganismos y para intervenir en las otras transformaciones, ya que la segunda
esta unida a la superficie sólida y no actúa por estar “no disponible o inmóvil”
Es decir, bajo este sencillo esquema, solo una fracción del agua, llamada actividad
del agua (Aa), es capaz de propiciar estos cambios y es aquella que tiene movilidad o
disponibilidad. Es con base en este valor empirico que se puede predecir la estabilidad
y la vida ütil de un producto, y no con su contenido de agua; refleja el grado de
interacción con los demas constituyentes, ademas de que se relaciona con la
26
formulación, el control de los procesos de deshidratación y de rehidratación, la mi-
gración de la humedad en el almacenamiento y muchos otros factores.
Si se considera una solución ideal, de las que no existen muchas en alimentos, con
solutos en muy reducida concentración, este término puede expresarse de la siguiente
manera:
Ec. (1)
donde:
ƒ = fugacidad del disolvente de la solución
f° = fugacidad del disolvente puro
HR = humedad relativa
P = presión de vapor del agua del alimento
Pv = presión de vapor del agua pura
Ms = moles de soluto (g/pm)
Ma = moles de agua (g/18)
P/Pv = presión de vapor relativa
Termodinamicamente, la fugacidad es una medida de la tendencia de un líquido a
escaparse de una solución; en virtud de que el vapor de agua se comporta
aproximadamente como un gas ideal, se puede emplear la presión de vapor en lugar
de la fugacidad. Es decir, en forma ideal, la Aa es directamente proporcional a la
presión de vapor relativa segun la ecuación (1). Sin embargo, los alimentos, con sus
multiples constituyentes e interacciones con el agua, no se comportan como tal y se
desvian de estas consideraciones, de tal forma que la Aa es aproximadamente
proporcional a la presión de vapor relativa. Por esta razón, se ha sugerido usar la
presión de vapor relativa como medida mas exacta, en lugar de la Aa. A pesar de esto,
27
y al igual que el pH, la Aa se sigue empleando por sus beneficios prácticos, por la
facilidad de su medición y por el bajo costo de los equipos requeridos. Por tal mo-
tivo, la Secretaría de Salud de México (SSA), la FDA de Estados Unidos y la
Comunidad Económica Europea, la usan para categorizar la seguridad de los
alimentos. En los estudios de Análisis de Riesgos y Control de Puntos Críticos
(HACCP, de las siglas en inglés Hazard Analysis and Critical Control Points),
generalmente se le considera como un punto crítico.
Sin tormar en cuenta esta ligera inexactitud, se concluye que la Aa es la presión de
vapor de las moléculas de agua en el espacio de cabeza en un recipiente cerrado,
comparada con la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura, después de
alcanzar el equilibrio. Sus valores varian desde 1.0 para el agua pura, hasta cero para
un producto totalmente seco. Otra forma de medir la disponibilidad del agua en un
alimento es mediante su movilidad dinámica, en lugar de Aa y de la presión de vapor
relativa, pero requiere de equipos costosos y poco prácticos, de difracción y de
resonancia magnética nuclear.
2.5.1 Histéresis
Badui, S. (2006) La propiedad del agua es una propiedad intrínseca y se relaciona de
manera no lineal con el contenido de humedad mediante las curvas o isotermas de de
adsorción y desorción (Ver Figura 2.3). La isoterma de adsorción representa la
cinética con la que el alimento adsorbe humedad y se hidrata, y es importante
conocerla ya que refleja el comportamiento de los deshidratados almacenados en
atmósferas húmedas (higroscopicidad).
28
Figura 2.3 Curvas Típicas de las isotermas de adsorción y desorción de los Alimentos
Barbosa, G. y Vega, H. (2003) El término histéresis describe el fenómeno en los que
los pasos de adsorción y desorción de una isoterma son diferentes. Ello tiene unas
implicaciones teóricas importantes, tales como irreversibilidad de los procesos de
adsorción, y puede ser considerado como un mecanismo de protección frente a la
atmosfera seca, daños y quemaduras por congelación.
2.6 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL SECADO DE ALIMENTOS
Existen diferentes factores que influyen en el comportamiento del secado de los
Alimentos
2.6.1 Velocidad del Aire
Desrosier (2005) La cantidad de calor acarreada por el aire en una cámara de
deshidratación puede ser calculada, a presión estándar el calor específico del aire seco
es 0,24 y el de vapor de agua es 0,47. El volumen de Aire requerido en pie3
por
minuto para un número específico de B.t.u se obtiene como sigue:
29
Donde Ti es la Temperatura inicial del aire, Tf la temperatura de salida del aire. Pa
representa las libras de aire seco por pie3
y Pwr las libras de vapor de agua por pie3.
Es necesario un mínimo de 250 pie3 por pie
2 de superficie secadora.
2.6.2 Velocidad de Evaporación de las Superficies libres
Desrosier (2005) Mientras mayor sea el área de superficie y mas porosa, será mayor
la velocidad de secado del alimento. La velocidad de secado aumenta en la medida
que aumenta la velocidad del aire que fluye sobre la superficie del alimento. A mayor
temperatura del aire y mayor caída de temperatura, será mayor la velocidad del
secado, pero deben tomarse precauciones para que no se desarrolle un
endurecimiento.
2.6.2 Endurecimiento de La Cubierta
Desrosier (2005) Si la Temperatura del Aire es Alta y su humedad relativa es baja,
hay peligro de que la humedad que será eliminada de la superficie de los alimentos,
sea secada mas rápidamente de lo que el agua puede difundirse del interior húmedo
del alimento y se formara un endurecimiento o cubrimiento. Esta capa impermeable o
límite, retardara la libre difusión de la humedad. Esta condición es conocida como
“endurecimiento de la cubierta”. Se evita controlando la humedad relativa del aire
circulante y la temperatura del aire.
En el trabajo de Bermúdez, J. y Maíz, V. (2004) Se explica sobre el encostramiento el
cual se produce cuando el agua que hay dentro de los alimentos no puede salir debido
a la velocidad con que se ha secado la superficie. Así, el proceso de secado puede
30
verse interrumpido si la superficie del alimento se seca por completo, creando una
costra que evita que la humedad que estaba emergiendo continúen su curso.
También se expone en el Trabajo de Larios, L. y Texeira, J. (2004) El flujo de agua
líquida arrastra solutos que se depositan en las superficies, obstruyendo los poros y
capilares, produciendo el fenómeno llamado “Case Hardening”.
2.7 COMPONENTES BÁSICOS DE UN SECADOR
Barbosa, G. y Vega, H. (2003), La Configuración básica de un secadero consiste en
un alimentador, un calentador y un colector. La disposición final de estos
componentes es característica de cada tipo de secadero. En la Figura 2.4 se presenta
un esquema básico de un secador.
Figura 2.4 Configuración Básica de un Secador de Alimentos
31
2.8 TIPOS DE SECADORES
Existen diferentes tipos de Secadores caracterizados en el Mundo por su Producción,
y Dirección de Flujo, los cuales se presentan a continuación en los siguientes puntos.
2.8.1 Secadores Discontinuos
Este tipo de secador se utiliza cuando la operación es para poco material o es
estacional, o cuando se secan diferentes tipos de materiales
2.8.1.1 Secador de Horno
Desrosier, N. (2005) Son construidos de dos pisos por lo general. El piso de la parte
superior esta compuesto de tablillas juntas, sobre las cuales se coloca el alimento.
También son considerados secadores adiabáticos.
Barbosa, G y Vegas, H. (2003) Se utiliza para procesar granos, frutas y hortalizas.
Consiste en dos pisos construidos con una plataforma con aberturas que separan la
sección de secado. El producto se coloca sobre la plataforma perforada y el aire
caliente se fuerza desde la sección inferior hacia la sección de secado a través de la
plataforma. Los tiempos de secado son bastante largos debido a la gran cantidad de
producto procesado por cada ciclo de secado.
2.8.1.2 Secador de Armario o Bandeja
Desrosier, N. (2005) Consiste de una cámara en la cual pueden ser colocadas
bandejas con el producto, por lo general, el menos costoso de construir, es fácil de
mantener y es bastante flexible. Comúnmente es usado para estudios de laboratorio en
la deshidratación de hortalizas y frutas y en operaciones comerciales de pequeña
escala y temporales. Conocidos también como secadores adiabáticos.
32
Barbosa, G. y Vega, H. (2003) La bandejas que contienen el producto se colocan en
un compartimiento de secado en contacto con el aire de secado. El aire es calentado
mediante un calentador a la entrada y es forzado a pasar a través del conjunto de
bandejas y sobre el producto. El problema más grande de este tipo de secadero es
obtener un secado uniforme en los diferentes puntos de las bandejas de secado. Este
tipo de secadero se utiliza generalmente en operaciones a pequeña escala y en planta
piloto.
2.8.1.3 Secadero Rotatorios
Desrosier, N. (2005) Tambores rotatorios calentados con vapor de 2 a 6 pies de
diámetros y son usados para productos fluidos. La suspensión es depositada sobre el
tambor en una película delgada. El calor es transferido a través de la pared del tambor
de la película del producto.
Barbosa, G. y Vega, H. (2003) Los secadores rotatorios son también conocidos como
secadores agitados. El proceso es estacionario y en el los sólidos en el interior de la
envolvente se mueven mediante un agitador interno. Los secadores agitados o
rotatorios se utilizan para procesar sólidos que pueden fluir libremente, o bien son
granulares cuando se descargan como producto.
2.8.2 Secadores Continuos
2.8.2.1 Secadores de Túnel
Desrosier, N. (2005) Estos secadores son de uso mas común para la deshidratación de
frutas y hortalizas. La producción es prolongada de tal forma, que cuando es sacada
de un extremo del secador una vagoneta de producto fresco es puesta por el otro
extremo.
33
Barbosa, G. y Vegas, H. (2003) Este tipo de secadero, que puede tener hasta 24 m de
longitud con una sección cuadrada o rectangular de aproximadamente de 2 m x 2 m,
consiste en una habitación equipada con rieles en las que se mueven las carretillas
con bandejas a lo largo de la cámara de secado.
2.8.2.2 Secadores de Cinta
Barbosa, G. y Vegas, H. (2003) El principio en que se basa un secador de cinta es
similar al secador de túnel, excepto que el producto es transportado a través del
sistema mediante una cinta o correa transportadora.
2.8.2.3 Secadores de Vapor
Barbosa, G. y Vegas, H. (2003) Las aplicaciones de secado por vapor exhiben ahorros
importantes de energía con respecto a las operaciones convencionales de secado.
Algunas desventajas de secado por vapor son la alta temperatura y surgen dificultades
en la alimentación y descarga de los productos por la condensación que ocurre
cuando los sólidos y aires fríos se ponen en contacto con el vapor.
2.8.3 Secadores por Dirección del Flujo
2.8.3.1 Concurrencia Horizontal
Desrosier, N. (2005) El secador consiste de una larga cámara. El producto y el aire de
secado son inyectados en un extremo de la cámara. El polvo seco cae al piso de donde
es sacado por un transportador.
34
2.8.3.2 Concurrencia de Flujo Vertical hacia Abajo
Desrosier, N. (2005) En este secador el gas caliente y el producto alimenticio son
introducidos por la parte superior de una torre y viajan hacia abajo. El polvo se
colecta en el fondo de la torre. Este secador es muy flexible, pero por lo general es
una gran instalación.
2.8.3.3 Concurrencia de Flujo Vertical hacia Arriba
Desrosier, N. (2005) El gas caliente y el producto alimenticio pueden ser introducidos
por el fondo de una cámara y viajar hacia arriba. El producto seco regresa al fondo
del secador, el gas húmedo sale por la parte superior. Se usa este tipo de secador
cuando se van a manejar materiales finos y de secado rápido. El costo es bajo y la
unidad es pequeña.
2.8.3.4 Flujo Vertical hacia arriba a contra corriente
Desrosier, N. (2005) El gas caliente es introducido por el fondo del secador y el
producto por la parte superior. Se usa este tipo de secador cuando se van a manejar
materiales finos y de secado rápido. El costo es bajo y la unidad pequeña.
2.8.3.5 Flujo Mixto
Desrosier, N. (2005) El producto alimenticio es introducido por la parte superior del
secador. El gas caliente es introducido por la parte superior de tal forma que sigue
una trayectoria en espiral hacia el fondo del secador.
35
2.8.3.6 Secadores de Aire Elevado
Desrosier, N. (2005) Han sido usado secadores especiales en la producción de
alimentos tales como gránulos de patata. La velocidad es tal, que los gránulos son
suspendidos en la corriente de aire como van siendo secados.
2.8.4 Otros Tipos de Secadores
2.8.4.1 Secadores de Esprea
Desrosier, N. (2005) Estos son secadores adiabáticos y muchas de las consideraciones
para el secado adiabático de sólidos pueden ser aplicadas a los secadores de esprea.
Ellos difieren en que son utilizados para secar soluciones, pastas y suspensiones.
2.8.4.2 Cámara de Secado al Vacío
Desrosier, N. (2005) Este consiste de una cabina con anaqueles huecos. El producto
es colocado en vasijas sobre los anaqueles o si es sólido puede tenderse directamente
sobre estos.
2.8.4.3 Secadores al Vacío Continuos
Desrosier, N. (2005) Estos secadores consisten de una banda de acero inoxidable
sobre la cual es depositado el producto. La película sobre la banda pasa sobre una
fuente de calor, un tambor calentado o una parrilla de espirales de vapor y el calor
pasa a través de la banda a la película de producto.
36
2.9 PROCESO DE DISEÑO
Mott, R. (2006) La mayor parte de las actividades pasan por un ciclo, tal como se
muestra en la Figura 2.5. Es ahí donde se plantea la creatividad para producir Diseños
verdaderamente novedosos. Cada concepto satisface los requisitos y las funciones de
Diseño.
Figura 2.5 Pasos en el Proceso de Diseño
37
Johnson, O. (1973) El Diseño de máquinas herramientas es una carrera retadora, llena
de problemas cambiantes; y como cada proyecto parece tener nuevas dificultades,
exige el Máximo de paciencia y perseverancia. El método correcto es una
necesidad, a fin de ordenar y aplicar los Diversos Componentes para obtener los
mejores resultados posibles. Si falla una de las soluciones para un problema, debe
ensayarse otra, y continuar hasta solucionarla dificultad. No hay lugar para las dudas.
Kalpakjian, S. (2002) El proceso para un producto requiere primero la comprensión
clara de las funciones y del rendimiento esperado del producto ya existente. Todos
hemos observado, por ejemplo, como ha cambiado el diseño y el estilo de los radios,
tostadores, relojes, automóviles y lavadoras. El mercado de un producto y sus usos
anticipados deben ser definidos con claridad, con la ayuda del personal de ventas, de
los analistas del mercado y otros dentro de la organización. El diseño del producto es
una actividad crítica porque se ha estimado que de 70 a 80% del costo de
desarrollo del Producto y su manufactura, queda determinado por las decisiones
tomadas en las etapas iniciales del diseño.
Shigley y Mischke (2002) Diseñar es formular un plan para la satisfacción de una
necesidad específica o resolver un problema. Si el plan propicia la creación de algo
que tiene una realidad física, entonces el producto debe ser funcional, seguro,
confiable, competitivo, útil, que se pueda fabricar y comercializar
2.10 AIRE SECO Y ATMOSFÉRICO
Cengel, Y. y Boles, M. (2003) El aire es una mezcla de nitrógeno, oxigeno y
pequeñas cantidades de otros gases. Normalmente el aire en la atmosfera contiene
cierta cantidad de vapor de agua (o humedad). En contraste, el aire que no contiene
vapor de agua se le llama aire seco.
38
2.10.1 Humedad Específica y Relativa del Aire
La cantidad de vapor de agua en el aire puede determinarse de varias maneras, a esto
se le denomina humedad específica.
2.10.2 Temperatura de Bulbo Seco y Bulbo Húmedo
La Temperatura de Bulbo seco es la temperatura que se conoce normalmente y es
medida con un termómetro. La temperatura de Bulbo Húmedo esta determinada por
la saturación del aire con el vapor de agua. Un planteamiento práctico consiste en
emplear un termómetro cuyo bulbo este cubierto con una mecha de algodón saturada
con agua y soplar aire sobre ella, como se muestra en la Figura 2.6
Figura 2.6 Medición de Temperatura de Bulbo Húmedo
2.10.3 Carta Psicrométrica
Cengel, Y. y Boles, M. (2003) El estado del aire atmosférico a una presión específica
se establece por completo mediante dos propiedades intensivas independientes. El
resto de las propiedades se calcula fácilmente a partir de las relaciones anteriores. El
39
dimensionamiento de un sistema común de acondicionamiento de aire implica un
gran número de cálculos, lo que con el tiempo afecta los nervios del más paciente de
los ingenieros. Por tanto, hay una clara motivación para efectuar esos cálculos una
vez y presentar los datos en graficas que sean fáciles de leer. Dichas cartas reciben el
nombre de cartas psicométricas ver Anexos Figura A1, y se emplean en trabajo de
acondicionamiento de aire.
2.10.4 Calentamiento y Enfriamiento simple ( = CONSTANTE)
Cengel, Y. y Boles, M. (2003) Muchos sistemas de calefacción residenciales constan
de una estufa, una bomba de calor o el calentador de resistencia eléctrica. El aire en
esos sistemas se calienta al circular por un ducto que contiene los tubos para los gases
calientes o los alambres de la resistencia eléctrica, como se indica en la Figura 2.7. La
cantidad de humedad permanece constante durante este proceso, ya que no se añade
humedad ni se elimina del aire. Esto es, la humedad especifica del aire ( =constante)
durante el proceso de calentamiento sin humidificación o deshumidificación. Dicho
proceso de calentamiento procederá en la dirección de aumento de la temperatura de
bulbo seco siguiendo una línea de humedad específica constante en la carta
psicométrica, la cual aparece como una línea horizontal.
Figura 2.7 Calentador de Resistencia Eléctrica
40
2.11 TRANSFERENCIA DE CALOR
Incropera, F. y De Witt, D. (1999) Transferencia de calor es la energía en transito
debido a una diferencia de temperatura. En la siguiente Figura 2.8, se refiere a los
tipos de Transferencia de Calor.
Fig. 2.8 Modos de Transferencia de Calor: Conducción, Convección y Radiación.
2.11.1 Conducción
Incropera, F. y De Witt, D. (1999) Se considera como la transferencia de energía de
las partículas más energéticas a las menos energéticas de una sustancia debido a las
interacciones de las mismas.
2.11.2 Convección
Incropera, F. y De Witt, D. (1999) Se compone de dos mecanismos, la energía del
movimiento molecular aleatorio y la energía que se transfiere mediante el
movimiento global o microscópico.
41
2.11.2 Radiación
Es la energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura finita.
Además es transportada por ondas electromagnéticas (o fotones). Mientras la
transferencia de energía por conducción o por convección requiere presencia de un
medio material, la radiación no lo precisa.
2.12 FRUTAS EN VENEZUELA
En esta sección de Las Fruta en Venezuela se selecciono solo El Cambur y el Tomate
como Marco de Referencia.
Fuente: Fuente: www.reshet.net/agrevo/02b02_cont.html
El Cambur o Banano tiene como nombre científico (Musa sapientum L.), representan
uno de los frutales mas importantes para nuestro el país. En la tabla 2.1 se puede
observar la Producción de Cambur en Venezuela.
Tabla 2.1 Producción de Cambur en Venezuela (Año 2004)
CAMBUR (BANANO)
ESTADO AREA DE SIEMBRA (has) PRODUCCION (Kg/ha)
ARAGUA 4500 12500
CARABOBO 1500 12500
TRUJILLO 1500 14000
BARINAS (SOCOPO) 1200 10200
ZULIA 800 10200
ORIENTE 500 10200
Fuente: www.reshet.net/agrevo/02b02_cont.html
42
El Tomate es conocido científicamente como (Lycopersicum esculentum Mill),
representa en conjunto con la Cebolla, una de las principales hortalizas de
Venezuela..
En Venezuela, la producción de Tomate se encuentra zonificada ver la Tabla 2.2
Tabla 2.2. Producción de Tomate en Venezuela (2004)
ESTADO AREA DE SIEMBRA (has) PRODUCCION (kg/ha)
Lara 1850 25840
Guárico 1600 28100
Aragua 1400 22600
Portuguesa 1550 22400
Táchira 800 17800
Fuente: www.reshet.net/agrevo/02b02_cont.html
Castro, I. (2006) El Tomate es una planta perenne cultivada como anual, este cultivo
es un fruto auque se agrupa como hortaliza por la forma de cultivarse intensamente,
este se clasifica botánicamente como perteneciente a la familia botánica: Solanaceae
2.13 MERCADO
Fuente: www.degerencia.com: El estudio del mercado trata de determinar el espacio
que ocupa un bien o un servicio en un mercado específico. En un estudio de
factibilidad sirve como antecedente para la realización de los estudios técnicos, de
ingeniería, financieros y económicos para determinarla viabilidad de un negocio.
43
2.13.1 Mercado Potencial
Fuente: www.degerencia.com, el objetivo del Estudio de mercado es proyectar las
cantidades del producto que la población estará en capacidad de consumir a los
diferentes niveles de precios previstos, en este sentido, es necesario calcular la
demanda insatisfecha. Para determinarla se procede de la siguiente manera:
1. Cruce los Datos proyectados de demanda con la Oferta
2. Si la demanda es mayor que la oferta proyectada significa que existirá
demanda insatisfecha.
3. Compárela con la oferta del producto que cubra el proyecto, y cuantifíquela.
4. En caso de no existir tales diferencias, se deberán mencionar los factores que
puedan permitir captar un mercado ya cubierto, o la incorporación a posibles
expansiones.
5. Recuerde que de esta demanda potencial se usara para las estimaciones
financieras.
Figura 2.9 Procedimiento propuesto para realizar estudios de mercado
Fuente: www.degerencia.com
Definición del Problema
Definición de los Objetivos de la Investigación
Desarrollo del plan de Investigación
Recogida de la información
Análisis de la información
Presentación de los resultados
Cronograma de Ejecución y Control
44
Según Santesmases (1999) en dependencia de la naturaleza del problema, es decir,
descriptivo o causal, se elaboran los objetivos y las hipótesis. Un problema
descriptivo puede satisfacerse con un objetivo cuyo alcance sea la caracterización del
fenómeno, del objeto o de la propiedad que se estudia, mientras que un problema
causal presupone objetivos de mayor alcance, donde además de caracterizar el
fenómeno, como se conocen las causas, pueden proponerse soluciones.
2.13.2 Comercio de Frutas
En la siguiente tabla 2.3 se muestra refleja las importaciones de Argentina hacia
Venezuela..
Tabla 2.3 Exportaciones de Argentina hacia Venezuela por grandes Rubros (En Millones de Dólares)
Rubro 2005 2006 Var. 05/06 Part. 06
Productos lácteos y huevos 67.548 98.315 46% 12,2%
Grasas y aceites 49.634 50.259 1% 6,2%
Carnes 22.028 28.119 28% 3,5%
Cereales 1.941 16.955 774% 2,1%
Resto M.O.A. 12.740 13.578 7% 1,7%
Hortalizas y legumbres sin
elaborar
3.596 6.623 84% 0,8%
Preparados de hortalizas,
legumbres y frutas
2.368 6.171 161% 0,8%
Bebidas, alcoholes y vinagres 1.775 4.190 136% 0,5%
Semillas y frutos oleaginosos 3.265 2.370 -27% 0,3%
Pescados y mariscos sin
elaborar
42 2.125 5.004% 0,3%
Productos de molinería 2.459 1.744 -29% 0,2%
Residuos alimenticios y
preparados para animales
1.678 1.311 -22% 0,2%
Frutas secas o procesadas 1.608 1.031 -36% 0,1%
Azúcar y artículos de
confitería
1.518 834 -45% 0,1%
Frutas frescas 288 758 163% 0,1%
Café, té, yerba mate y especias 186 142 -24% 0,0%
Miel 7 17 166% 0,00%
Resto de los Rubros
(No Alimentos)
339.926 552.012 62% 70,8%
Total 513.387 787.370 53% 100,0%
Fuente: Elaboración Fundación Export.Ar sobre datos de info-Just
45
El país ha sido en los últimos años dependientes de diferentes exportaciones de otros
países hacia Venezuela en Alimentos. En la Tabla 2.4, Venezuela ocupa el puesto 19
de la Exportación de Frutos Secos Española
Tabla 2.4 Exportación Española de Frutos Secos. ICEX
Fuente: Agencia Estatal de Administración (AEAT)
46
2.14 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
Los materiales poseen características, comportamientos y propiedades mecánicas
diferentes por lo cual se debe determinar el uso adecuado que se requiera aplicar.
2.14.1 Acero Inoxidable
Kalpakjian (2002) Se caracteriza principalmente por su resistencia a la corrosión,
elevada resistencia y ductilidad, y elevado contenido de cromo. Se llaman inoxidables
porque en presencia de oxígeno (aire) forman una película delgada y dura muy
adherente de óxido de cromo, que protege al mental contra la corrosión. Además del
cromo, típicamente otros elementos de aleaciones de los acero inoxidables son el
níquel, molibdeno, cobre, titanio, silicio, manganeso, aluminio, nitrógeno y azufre.
Los Austeníticos (serie 200 y 300) son aceros generalmente están compuesto de
cromo, níquel y manganeso en el hierro. Son antimagnéticos y tienen una excelente
resistencia a la corrosión, pero son susceptibles al agrietamiento por esfuerzo
corrosión. Ver Tabla 1.3. Características y Aplicaciones Típicas de los Aceros.
Tabla 2.5 Propiedades mecánicas a temperatura ambiente y aplicaciones típicas de aceros
inoxidables. Fuente: Kalpakjian, S. (2003)
AISI
(UNS)
Resistencia
tensil
máxima
(Mpa)
Resistencia a
la cedencia
(Mpa)
Elongación en
50 mm (%)
Características y aplicaciones
típicas
303
(S30300)
550-620 240-260 53-50 Producto de maquinas de Roscar, flechas,
valvulas, pernos, bujes y tuercas,
acoplamiento para aeronaves, tuercas,
remaches, tornillos y prisioneros.
304
(S30400)
565-620 240-290 60-55 Equipoe Químico y de Procesamiento de
Alimentos, equipos para cervecerias,
recipientes criogènicos, canalones, tubos
de descenso, botaguas.
316
(S31600)
550-590 210-290 60-55 Elevada resistencia a la corrosión y alta
resistencia a la cedencia
Equipo para manejar productos quimicos
y pulpas, equipo fotografico, cubas para
brandy, piezas de fertilizantes, marmitas
de cocción de salsa de tomatermentación.
47
2.14.2 La Madera
En composición media se compone de un 50% de carbono (C), un 42% de oxígeno
(O), un 6% de hidrógeno (H) y el 2% de resto de nitrógeno (N) y otros elementos.
Los componentes principales de la madera son la celulosa, un polisacárido que
constituye alrededor de la mitad del material total, la lignina (aproximadamente un
25%), que es un polímero resultante de la unión de varios ácidos y alcoholes
fenilpropílicos y que proporciona dureza y protección, y la hemicelulosa (alrededor
de un 25%) cuya función es actuar como unión de las fibras. Existen otros
componentes minoritarios como resinas, ceras, grasas y otras sustancias.
2.14.3 Propiedades físicas de los materiales
2.14.3.1 Densidad
La densidad de un material es la masa por unidad de volumen. Otra manera de expresar la
densidad de un material es en relación con la del agua; esta cantidad se conoce como
gravedad especifica.
La densidad juega un papel significativo en la resistencia especifica (relación de
resistencia a peso) y en la rigidez especifica (relación de rigidez a peso) de materiales y
estructuras ver tabla 2.14.
,
2.14.3.2 Calor Específico
El calor específico de un material es la energía requerida para elevar la temperatura
de una unidad de masa en un grado.
48
Tabla 2.6 Propiedades Físicas de materiales seleecionados a temeperatura ambiente
Fuente: Kalpakjian, S. (2003)
2.14.3.3 Conductividad Térmica
La conductividad térmica indica la tasa a la cual el calor fluye dentro y a través del
material.. Debido a la gran diferencia en sus conductividades térmicas, los elementos
de aleación pueden tener un efecto significativo en la conductividad de las aleaciones
como se puede observar en la tabla 2.1
2.14.3.4 Dilatación Térmica
La dilatación térmica de los materiales puede tener varios efectos significativos. Por lo
general, el coeficiente de dilatación térmica es inversamente proporcional al punto de
fusión del material. Los elementos de aleación tienen un efecto relativamente menor en la
dilatación térmica de los metales.
49
CAPÍTULO III
MARCO METOLÓGICO
3.1 METODOLOGÍA DEL DISEÑO
Se realizo la metodología del diseño basado principalmente en Generar un conjunto
de ideas y propuestas, las cuales fueron evaluadas, tanto en características generales
de Costos y Dimensiones del Equipo.
3.1.1 Generación de Ideas:
Se plantearon y se diseñaron a mano alzada diferentes modelos de Secadores propios
del Autor, en los cuales se evalúo las propuestas y la posible inversión, los modelos o
Propuesta están representados en las Figuras 3.1, Figura 3.2, Figura 3.3 y Figura 3.4
Propuesta 1
Figura 3.1 Deshidratadora Continua con Banda Transportadora
Esta idea no fue seleccionada por costo para la inversión y espacio para operación del
Sistema.
50
En la Propuesta siguiente Figura 3.2, se expuso la posibilidad de Construir un Sistema
de Secado de Bandeja. Se reduce el tamaño considerablemente con respecto a la
Primera Propuesta.
Propuesta 2
Figura 3.2 Secador de Bandeja
La propuesta Fue Evaluada y se Determino que el Sistema de Distribución del Aire es
fundamental en el Proceso y para inicios y objetivos de la Investigación era necesario
comenzar con un Prototipo Modesto que lograra resultados acordes con la teoría.
Se presenta en la siguiente Figura 3.3 la Propuesta del Cambio de Geometría del
Sistema de Distribución del Aire.
51
Propuesta 3
Figura 3.3 Secador de Bandeja, Cámara Elaborada en Madera
En este modelo se definió la estructura, la Geometría y el Material para la
Construcción de la Cámara en Forma de Caja, estableciendo la Madera como la
opción por sus Propiedades y sus Costos.
Se propuso la entrada de Aire por la parte Posterior de la Cámara, donde se discutió
que la Distribución del Aire no estaría uniforme entrando por el Plano descrito
anteriormente.
El Diseño pasaba a otra Etapa de cómo era mejor hacer una Distribución de Aire
Adecuada y Novedosa.
52
Se determino las dimensiones de esta sección de la cámara de madera midiendo el
espacio de una maleta de una Camioneta, para que fuera trasladable. Las mediciones
de la maleta fueron Aproximadamente de 0,90 m x 0,6 m x 0,6 m, Alto Ancho y
Largo respectivamente. Los Distribuidores de madera Venden la Lamina de Madera
de Dimensiones 2,40 m x 1,20 m y espesor 0,01 m. Se determino Construir esta
sección de medidas 0,6 m x 0,6 m x 0,6 m para invertir solo en una lámina de Madera
Propuesta 4. (Diseño de la entrada de Aire a la Cámara - Vista Lateral)
Figura 3.4 Diseños de Modelos para la Entrada del Aire caliente a la cámara
Se decidió por el modelo c, debido a que podría construirse con algún equipo
pudiendo ser una elección tentativa para la deshidratación uniforme de este modelo
de equipo pequeño. Se determino que el Equipo se pudiera ensamblar todas sus partes
dando como resultado una ventaja Versátil para el traslado, limpieza y cambio de
alguna sección de ser requerido.
a b
c d
53
En la Propuesta 3 y Propuesta 4 se logro avanzar en la toma de decisiones con
respecto al Diseño, se Evalúo y se llego a la Propuesta 5, luego de haber generado las
distintas ideas
Propuesta 5
Figura 3.5 Secador de Bandeja y Sistema de Entrada de Aire Caliente
Se llego a la siguiente geometría para la Deshidratación del Aire y salida del Aire. Se
determino que se requería construir estas secciones de Acero Inoxidable debido a las
Temperaturas en la Sección de las Resistencias y la aplicación del Equipo que es para
procesar Alimentos. También el Acero inoxidable podría ser reutilizado cuando se
terminara vida útil de la sección de madera.
Luego se realizo el Diseño de Detalles de Equipo Ver planos Anexos.
54
3.2 Diseño de la Transmisión de Movimiento
En las investigaciones realizadas en el Anteproyecto se determino que la velocidad
del Aire en el Secado era determinante en el Tiempo requerido para Deshidratar,
siempre y cuando tuviera un límite para evitar endurecimiento de la cubierta del
alimento..
Se decidió colocar una Polea la cual permitiría variar la velocidad del Soplador en
caso de ser necesario, luego se selecciono la polea, y posteriormente se realizan los
cálculos del funcionamiento en el Capitulo IV, y las características generales de la
polea se mencionan en el Capitulo V.
3.3 Toma de Decisiones
Se decidió Construir una Caja Espiral para reducir los Costos, ya que se tenía el
material como hacerlo, en el Capitulo VI se determina la inversión realizada de todo
el equipo deshidratador.
La Toma de decisiones es un proceso que requiere un análisis exhaustivo pero en
determinados momentos el tiempo juega un factor fundamental para ejecutada.
El Diseño esta ligado directamente con los cálculos del Funcionamiento del Sistema y
en ocasiones se puede sobrediseñar o mayor Factor de Seguridad (FS) para garantizar
que el Equipo no falle.
55
CAPÍTULO IV
SELECCIÓN DE PIEZAS, CÁLCULOS PARA EL DISEÑO Y
FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO
4.1 CALCULOS PSICROMÉTRICOS
Los Primeros Cálculos que se realizaron fueron para el Acondicionamiento de Aire
para la Cámara Deshidratación de las Frutas, en la cual se realizaron los cálculos
asumiendo la Temperatura de Secado del Manual de Deshidratación de Frutas
Tropicales realizado por Vásquez, M. (2002) donde se expuso que la Temperatura
debe estar entre (65 ºC y 70 ºC) para determinada Frutas: (Coco, Lechosa, Cambur,
Lechosa), se tomo la máxima temperatura en la cámara y se asumió una humedad
relativa de 80% en los primeros cálculos, dentro del Deshidratador para Secar Frutas,
se utilizo una Hoja de Calculo para Determinar La Energía de Entrada al Sistema,
usando condiciones estándar para los cálculos iniciales y asumiendo que se conoce
una velocidad de entrada de aire del soplador. Se uso la FiguraA.1
Consideraciones del Trabajo del Motor nula
Tabla 4.1 Resultados
mediante Carta Psicrométrica Estado 1 Estado 2 Unidades
Temperatura 20 70 Celcius
Temperatura 293,15 343,15 Kelvin
Humedad Relativa 80 ------ Porciento
Humedad 0,01186 0,01186 KgH2O/Kg aire seco
Entalpía h1 50,208 ------- KgH2O/Kg aire seco
Entalpía h2 ------ 101,50 kJ/Kg aire seco
h 51,29 KJ/Kg aire seco
56
Ma1=ma2=ma
Pv1 1,871
Pa1 98,129
V
especifico 0,857
Ma 21,0048448
ma1=ma2=ma
Energía
Q entrada + m aire h1 = m aire h2 (Ecuación de Conservación de Energía) si el flujo
masivo se considera 10 m3
por minuto, se asume porque desconocemos el caudal
masivo de aire que entraría a la cámara de secado.
Q= 512.9 KJ / min, equivalente a 1400 KW
Equivalente a las Resistencia de 1400 W para un flujo masivo de Aire de (10 m3
/min)
asumido.
Se selecciono en el mercado mas Vatios de la resistencia debido a lo que se había
asumido no eran datos prácticos, ya que se investigo y en los proveedores no tienen
turbinas o sopladores de aire con manual de presión de salida y Flujo de Aire.
57
4.2 CALCULO DE LAS RESISTENCIAS
Con los cálculos anteriores se determino que asumiendo una tasa de flujo másico el
calor de entrada debe estar próximo a (512,9 KJ / min), se estimo un máximo de la las
Resistencias de 4000 W, el cual se regulara con los Controladores de ser necesario.
Se hizo la búsqueda en diversos proveedores y se consiguió una Resistencias de
Cromo-Niquel con datos de Placa: 4400 W, 220 V, un Arreglo en Serie. Lo cual
podria ser controlado por Un sistema Eléctrico disminuyendo la Temperatura on-off.
R (V) 2 El valor de la Resistencia Teórica fue: 13,09 Datos de Placa
P
Intensidad=Pelec/Voltaje i= 20 Amp
Se Tomo el Valor real de la del Voltaje y de las Resistencias Ver Anexo Figura A.2,
donde el valor real de las resistencias es de 12,5 y el Voltaje es de 207 V. Siendo la
Potencia eléctrica Máxima que se alcanzara aproximadamente de 3427 W.
4.3 DILATACION TERMICA DE LOS MATERIALES DEL EQUIPO
Se selecciono la Madera como sección interna del Equipo Deshidratador y la Sección
del Sistema del Flujo de Aire Caliente y las Bandejas de Acero inoxidable.
= Lo T, La elongación lineal máxima para las tapas y las puertas dio 2 mm y
para la sección Critica 0,5 mm. Datos tomado de Tabla 2.6
58
4.4 SELECCION Y CALCULOS DEL SISTEMA DE TRANSMISION DE
MOVIMIENTO
El Diseño se determino que se necesita un soplador de aire para el medio secador. Por
recomendaciones del Tutor Académico se Selecciono un Motor de 1700 rpm y de
½ Hp (ver Figura 5.9). Y se selecciono una Turbina de Diámetro 0,135 m para el
Sistema.
Luego por los planos se determino y Adquirió los Rodamiento sobre dimensionados
en cargas para el soporte del Eje. Ver Catalogo SKF Modelo UCP 202-10
Se Diseño y se construyo el Eje con Acero 1020.
Por recomendaciones de la Teoría y la Experiencia en el desarrollo de la
investigación, se determino necesario tener una polea (Figura 5.12) para variar la
velocidad en el secado y realizar una comparación de la velocidad del Equipo
construido.
Se Adquirió una Polea de 4 Bandas o Canales en V.
59
Luego se construyo un (Piñón) para transmitir el movimiento del motor hacia la
Turbina, luego selecciono la Correa en V. ( Figura 5.15)
La Variacion de las Velocidades se puede estimar en la siguiente tabla.
Formula np x dp = n1 x d1
Tabla 4.1 de los Diámetros de la Polea
Unidades en mm
d piñon D1 D2 d3 d4
28 24 34,4 60 72,5
Tabla 4.2 Cambio de V, por
la los diámetros diferenta de
la Polea
n1 n2 n3 n4
Velocidad Angular rpm 1983,33 1383,72 793,33 656,55
Velocidad Lineal del Aire 14,01939 9,78096977 5,607756 4,64090152 m/s
Velocidad de la Turbina
V= ( x dpolea x Velocidad Angular)/60 m/s
60
CAPITULO V
DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA FABRICACÍÓN
Y DESCRIPCION DEL EQUIPO DESHIDRATADOR
5.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE EQUIPOS EN LA FABRICACION
Se utilizaron Diversas Maquinas y Equipos para Construir las secciones del Equipo
Deshidratador, en la siguiente Tabla 5.1, se ilustran las figuras y usos
Tabla 5.1 Descripción General de Maquinas utilizadas para Fabricar el Equipo Deshidratador
Uso Generales Máquinas y Equipos
Se realizaron los cortes de todas
las secciones de Acero
inoxidable de las Figura 5.8,
Figura 5.11, Figura 5.20,
Figura 5.21 y Figura 5.22
Figura 5.1 Cortadora Durma
La Dobladora se utiliza para
hacer los dobles de láminas de
Acero. En nuestro caso se utilizo
para realizar los dobles de las
Secciones de la Figura 5.8,
Figura 5.11, Figura 5.20,
Figura 5.21 y Figura 5.22.
Figura 5.2 Dobladora Bariola
El Taladro con Movimiento
Vertical, y mesa para sujetar el
Objeto a Taladrar. La Ventaja
principal es la precisión del
Orificio.
Foto 5.3 Taladro Vertical
61
Continuación Tabla 5.1
Usos Generales Máquinas y Equipos
Herramienta utilizada para
perforar laminas de bajo
espesor y de Varios
Diámetros, Se utilizo un
diámetro de 2 pulgadas para
perforar la lamina de Acero
Inoxidable AISI 304.
Figura 5.4 Troquelador Portátil o Ponchador
Soldadura Tig para los
Aceros inoxidable material
de Aporte Argon
Figura 5.5 Equipo para Soldar Acero
Inoxidable
Para Procesos de
Fabricación, se Mecanizo La
pieza de la entrada del aire
para la Caja Espiral.
Figura 5.6 Fresadora CNC
Para uso de construcciones
de piezas cilíndricas, en este
equipo se fabrico el Eje.
Figura 5.7 Torno Convencional
62
5.2 DESCRIPCION GENERAL DEL EQUIPO DESHIDRATADOR
El Sistema que se Diseño y se Construyo tiene diferentes secciones las cuales se
especifican en la Tabla 5.2
Tabla 5.2. Descripción General del Equipo Deshidratador
Sección Características Partes del Equipo (Por el Autor)
a) Resistencia
Eléctrica
4400 W, 240 V
Figura 5.8 Resistencia Eléctrica,
Arreglo en Serie
b) Motor
1700 rpm, ½ Hp
Figura 5.9 Motor Trifásico
c) Turbina
Diámetro= 135
mm
Figura 5.10 Turbina
d) Caja
Espiral
Caja de 220 mm
x 240 mm
Figura 5.11 Caja Espiral
63
Continuación Tabla 5.2
Sección Características Partes del Equipo (Por el Autor)
e) Polea
Polea de 4 canales
para Bandas en V
Diferentes diámetros
Ver Tabla 4.1
Figura 5.12 Polea de 4 canales
f) Eje
Diámetro Ver plano AA
230 mm largo
Figura 5.13 Eje
g) Rodamientos
UCP 202-10
Figura 5.14 Rodamiento con
Chumacera
h) Correa
Modelo 4L280
Sise 28” x ½”
Figura 5.15 Correa
i) Sistema
Eléctrico
Pulsador o
Interruptor, para
Activar y desactivar
el Motor, El
Contactor, permite
que el motor sea
protegido y Funcione
para Alta y Baja
Tension, Rele y
Breaker componente
para el controlador y
las Resistencias
Figura 5.16 a) Interruptor
b) Contactor
Figura 5.17 a) Rele, b) Breker
64
Continuación de la Tabla 5.2
Sección Características Parte del Equipo (Por el Autor)
j) Controlador,
Termocupla Tipo J
Entrada: PT100, Salida:
Rele, Control: On-Off
-Control: ON OFF
Termocupla Tipo J, de 0
a 400 ºC Temperaturas
Figura 5.18 a) Controlador,
b) Termocupla Tipo J
k) Sección de
Madera
Caja de 60 cm x 60 cm
x 60 cm, Sección
Lateral de 30
Perforaciones de 2 pulg.
de diámetro c/u
Parte Superior
Perforación de 20 cm x
35 cm
Figura 5.19 Caja de Madera con
Perforaciones
l) Secciones de
Acero Inoxidable
Se realizaron las
secciones de Acero
inoxidable para las
entrada de Aire.
Ver Planos Anexos
Estas secciones
necesitaron de los
Equipos y
Maquinas
mencionados en la
Tabla 5.1
Figura 5.20 Sección para
direccionar el Aire. Vista Superior
Figura 5.21 a) Puerta Acero
Inoxidable, b) Sección con Huecos
Figura 5.22 a) Tapa Lateral,
b) Base para la Resistencia y Motor
65
5.4. Ensamblado del Equipo Deshidratador y Puesta en Marcha
El Equipo Se ensamblo y se puso en marcha, previa limpieza de todas las partes de
Acero Inoxidable y la cámara construida de madera, Las bases del Motor, de las
Resistencias y el Soplador, se colocaron sobre una madera que estaba sobre un
mesón, ver Figura 5.24, Se presento un desbalance debido a la distribución de la peso.
Ver Figura 5.23
Figura 5.23 Problemas de desbalance en el Eje
Luego de corregir el Problema de Vibraciones, las secciones del Equipo se
desmontaron, y luego se realizo el Proceso de limpieza y desinfección con Agua y
Alcohol, la Madera solo con Alcohol. Se ensamblo y se puso a prueba antes de secar
los Alimentos, logrando las Temperaturas necesarias y confirmando que los cálculos
y la selección fueron correctas. Ver Figura 5.24
Figura 5.24 Equipo Deshidratador Ensamblado. Vista Lateral
66
CAPITULO VI
RESULTADOS ALCANZADOS
6.1 METODOLOGÍA DEL ENSAYO
Se realizaron diferentes ensayos para determinar las características del lugar en los
cuales se realizo las mediciones de la temperatura del lugar de Bulbo seco y Bulbo
húmedo, para tener referencia del lugar de las pruebas. En este capitulo se expone
sobre las mediciones de Temperatura, Peso de las Frutas y Resultado Final.
6.1.1 Medición de la Temperatura
Se determino la Temperatura del lugar mediante un Termómetro
de rango (-10 a 260 ºC) apreciación 1 ºC. Y se realizo algunas mediciones del lugar
de la Temperatura de Bulbo Húmedo. Para datos de entrada del Sistema, utilizando el
termómetro, un Vaso de Vidrio, un Algodón Húmedo y un Ventilador de
Características 1450 r.p.m, 115 V, 5 W y 60 Hz, ver Figura 6.1
Figura 6.1 Temperatura de Bulbo Húmedo
67
Los resultados de la Medición Temperatura de Bulbo Húmedo, se obtuvo la tabla 6.1
Tabla 6.1 Medición de la Temperatura Bulbo Seco y Bulbo Húmedo
Día 1 Día 2 Día 3
Hora 8 am 1 pm 4 pm 10 am 2:30 pm 9 am 12 pm 3 pm
Tbs (ºC) 23 28 28 25 27 26 28 29
Tbh (ºC) 18 23 22 21 23 22 23 25
6.1.2 Medición del Peso
Se tomo el peso de 2 bandejas aleatorias, las cuales se enumeraron de arriba hacia
abajo como (Bandeja 1, Bandeja 2, Bandeja 3, Bandeja 4, Bandeja 5 y Bandeja 6)
para considerar las posibles diferencias en la velocidad del secado en las secciones
del deshidratador. Se utilizo una Balanza Digital, Marca Oerling apreciación 0,01 g,
ver Figura 6.2
Se realizaron diferentes pruebas del Equipo Deshidratador, manteniendo constante la
Velocidad del Soplador, siendo las Temperaturas de la Cámara de Secado las
Siguiente: 45 ºC para las Muestras de Piña y 65ºC para las Muestras de Tomate,
Lechosa, Naranja y Cambur.
Figura 6.2 Balanza Digital Oerling
68
6.2 RESULTADOS ALCANZADOS Y ANÁLISIS
En los objetivos establecidos en este trabajo se propuso realizar las curvas de
Deshidratado del Equipo, esto se cumplió aplicando las mediciones del peso con el
método descrito anteriormente. Todos los resultados son Experimentales a una
velocidad del aire del soplador de 9,78 m/s
6.2.1 Curva de Secado de La Piña (Bandeja 2 y Bandeja 5)
Se registro los cambios de peso de las Muestras de Piña durante 5 horas a una
Temperatura de 45 ºC. Obteniendo los Resultados de la Tabla 6.2 y la Figura 6.3, en
el cual se obtiene:
Tabla 6.2 Mediciones de Peso (Muestra Piña)
Tiempo
(h)
Bandeja 2
(g)
Bandeja 5
(g)
0 471,11 475,01
1 402,23 398,12
2 368,43 318,23
3 331,08 280,45
4 293,76 244,78
5 259,97 227,12
Fig. 6.1 Cambio de Peso durante el Secado de la Piña (Bandeja 2 y 5)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Fig. 6.3 Cambio de Peso durante el Secado de la Piña (Bandeja 2 y Bandeja 5)
69
En la Figura 6.3 se puede Observar que el Comportamiento de la Velocidad de
secado de la bandeja 5 es más Rápido que la Bandeja 2, esto posiblemente se debe a
que la velocidad de la salida del Aire entre las bandeja 5 y la Bandeja 6, sea mas
Rápido que la Velocidad de la salida del Aire entre la Bandeja 2 y Bandeja 3.
Se grafico la Curva de Secado total de la Muestra de La Piña, dando los resultados de
la Tabla 6.3 y la Figura 6.4
Tabla 6.3. Secado Total de
la Muestra de Piña
Fig. 6.2 Cambio de Peso durante el Secado de la Piña
0
200
400
600
800
1000
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Figura 6.4 Cambio Total del Peso durante el Secado de la Piña
La Piña no se llego a Deshidratar por Completo debido a que la Temperatura que se
deshidrato fue a 45 ºC y solo por un periodo de 5 horas, Se recomienda según se
recomienda según puede observar las Fotos Finales de esta Fruta. En la Siguiente
Figura 6.5 se Muestra El Proceso de Pesado de la Secado de la Piña y el Resultado.
Figura 6.5 Proceso de Deshidratado de Piña, a) Pesado de la Piña, b) Peso de la Muestra y
c) Piña no deshidratada Totalmente
Tiempo
(h)
Masa de la
Muestra
(g)
0 946,12
1 800,35
2 686,66
3 611,53
4 538,54
5 487,09
a b c
70
6.2.2 Curva de Secado del Tomate (Bandeja 5 y Bandeja 6).
Se registro los cambios de peso de la Muestra del Tomate en 5 horas a Temperatura
Promedio de (65 ºC), se registro el peso de la Bandeja 5 y Bandeja 6, los valores
obtenidos se muestran en la Tabla 6.4 y Figura 6.6.
Tabla 6.4 Mediciones de Peso (Muestra del Tomate)
Fig. 6.3 Cambio de Peso durante el Secado de la Tomate (Bandeja 5 y 6)
0
200
400
600
800
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Figura 6.6 Cambio de Peso durante el Secado del Tomate (Bandeja 5 y Bandeja 6)
Se realizo esta prueba a Temperatura constante de 65 ºC para la Deshidratación del
Tomate obteniendo unos gramos deshidratados y otros que no se lograron deshidratar
totalmente esto se debe a la no uniformidad de los cortes de la Frutas antes de entrar
al Equipo Deshidratador
Se realizo la prueba y los resultados se muestran en la Figura 6.7 con los datos de la
Tabla 6.5 de los gramos totales de la muestra de Tomate.
Tiempo
(h)
Bandeja 5
(g)
Bandeja 6
(g)
0 693,21 546,23
1 510,09 397,26
2 355,81 292,45
3 240,12 191,05
4 154,67 138,98
5 105,17 92,32
71
Tabla 6.5 Secado Total de
la Muestra de Tomate
Fig. 6.4 Cambio de Peso durante el Secado de la Tomate
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Figura 6.7 Cambio de Peso durante el Secado del Tomate
En las siguientes Figura 6.8, se representa el Proceso en el cual se baso en:
Selección, lavado del Tomate, Corte y Luego de Deshidratado.
Figura 6.8 Proceso de Deshidratado del Tomate a) Selección de Tomates, b) Cortes y Colocación
en las Bandejas para Deshidratar c) Tomate no Deshidratado d) Tomate deshidratado
Chataing, B. (2006) El tomate ocupa la cuarta posición entre los vegetales de mayor
consumo y representa el alimento enlatado mas frecuentemente ingerido en la dieta
americana. Este fruto contiene, entre sus nutrientes folato, vitamina C, cantidades
significativas de potasio y algo de vitamina A y E y varios carotenoides, Licopeno, un
carotenoide que le da su color distintivo ha sido un tópico de interés debido a su
asociación como un agente en la prevención de cáncer de la próstata.
Se debe seguir las investigaciones de esta fruta hortalizas para aplicaciones médicas.
Tiempo
(h)
Masa de la
Muestra (g)
0 1239,44
1 907,35
2 648,26
3 431,17
4 293,65
5 197,49
a b
c
d
72
6.2.3 Curvas de Secado de la Lechosa (Bandeja 1 y Bandeja 4)
Se registro los cambios de peso de las Muestras de Lechosa durante en 5 horas a
Temperatura Promedio de (65 ºC), registrando los datos de la Bandeja 1 y Bandeja 4,
los valores obtenidos se muestran en la Tabla 6.4 y Figura 6.6.
Tabla 6.6 Mediciones de Peso (Muestra de Lechosa)
Fig. 6.5 Cambio de Peso durante el Secado de la Lechoza (Bandeja 1 y 4)
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Fig. 6.9 Cambio de Peso durante el Secado de la Lechosa (Bandeja 1 y Bandeja 4)
Se puede Observar que en el proceso del secado de la lechosa para las bandejas 1 y
bandeja 4 dieron como resultado curvas similares aunque la Muestra de la Bandeja 4
perdió mas peso, se debe seguir realizando estudios para determinar si es por alguna
transferencia de masa o el aire esta mas saturado cuando esta saliendo de la cámara.
Se realizo la experimentación y se obtuvo la Figura 6.10, con los datos de la Tabla 6.7
de las muestras totales de la Lechosa. Los resultados fueron los Siguientes
Tiempo
(h)
Bandeja 1
(g)
Bandeja 4
(g)
0 595,1 602,19
1 398,23 395,44
2 265,67 262,98
3 149,12 147,67
4 89,34 87,56
5 76,98 71,15
73
Tabla 6.7 Secado Total de
la Muestra de la Lechosa
Fig. 6.6 Cambio de Peso durante el Secado de la Lechoza
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Fig. 6.10 Cambio de Peso durante el Secado de la Lechosa
Se obtuvo un grupo de Frutas Deshidratadas consideradas buena calidad por el olor,
color, sabor y textura (Propiedades organolépticas). Una cantidad de gramos no se
Deshidrato totalmente y la causa evaluada fue porque los cortes realizados no fueron
uniformes.
En la siguiente Figura 6.11 se esquematiza el proceso básico para secar Lechosa.
Figura 6.11 Proceso de Deshidratado de la Lechosa, a) Selección de la Lechosa, b)Colocación en
Bandejas previo Lavado y pelado, c) Lechosa Deshidratada y d) Lechosa no Deshidratada
Tiempo
(h)
Masa de la
Muestra
(g)
0 1197,29
1 793,67
2 528,65
3 296,79
4 176,9
5 148,13
a b
c
d
74
6.2.4 Curva de Secado de la Naranja (Bandeja 4 y Bandeja 5)
Se registro los cambios de peso de las Muestras de Naranja durante en 5 horas a
Temperatura Promedio de (65 ºC), registrando los datos de la Bandeja 4 y Bandeja 5,
los valores obtenidos se muestran en la Tabla 6.8 y Figura 6.12
Tabla 6.8 Mediciones de Peso (Muestra de la Naranja)
La variación en la pérdida de peso de las muestras fueron muy similares en las dos
curvas (Ver Figura 6.12). Aunque la curva e la Bandeja 4 tiene un cambio notable de
pendiente aunque se estima que es el punto crítico, no es parte de estudio de este
Trabajo, pero se debe evaluar y considerar para cada una de las frutas ensayadas.
Fig. 6.7 Cambio de Peso durante el Secado de la Naranja (Bandeja 4 y 5)
0
100
200
300
400
500
600
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Pes
o d
e la
Mu
estr
a (g
)
Fig. 6.12 Cambio de Peso durante el Secado de la Naranja (Bandeja 4 y Bandeja 5)
Tiempo
(h)
Bandeja 4
(g)
Bandeja 5
(g)
0 475,11 485,67
1 411,24 455,76
2 365,78 387,54
3 274,56 301,31
4 207,65 223,57
5 155,27 165,71
75
Se obtuvo la siguiente la Figura 6.13, con los datos de la Tabla 6.9, de las muestras
totales de la Lechosa. Los resultados fueron los siguientes:
Tabla 6.9 Secado Total de
la Muestra de la Naranja
Fig. 6.8 Cambio de Peso durante el Secado de la Naranja
0
200
400
600
800
1000
1200
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Figura 6.13 Cambio de Peso durante el Secado de la Naranja
Se obtuvo la muestra Total de la Naranja, la evaluación final arrojo que la naranja no
se deshidrato totalmente y se necesita de mas tiempo para deshidratar. Se determino
que se puede deshidratar las conchas de naranja para hacer otro producto alimenticio
siempre previos estudios de las propiedades que se pueden obtener. Se infiere que la
concha puede ser usado para hacer Te o para hacer Aromas, entre otros.
Ver Figura 6.14
Figura 6.14 Proceso de Deshidratado de la Naranja a) Peso de la Naranja, b) Cortes y
Colocación en las Bandejas para Deshidratar c) Naranja no deshidratada completamente
Tiempo
(h)
Masa de la
Muestra (g)
0 960,78
1 867
2 753,32
3 575,87
4 431,22
5 320,98
a b c
76
6.2.5 Curva de Secado del Cambur (Bandeja 5 y Bandeja 6)
Se registro los cambios de peso de las Muestras de Cambur durante 5 horas a
Temperatura Promedio de (65 ºC), registrando los datos de la Bandeja 5 y Bandeja 6,
los valores obtenidos se muestran en la Tabla 6.10 y Figura 6.15.
Tabla 6.10 Mediciones de Peso (Muestra de Cambur)
Fig. XX Cambio de Peso durante el Secado del Cambur (Bandeja 2 y 5)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Figura. 6.15 Cambio de Peso durante el Secado del Cambur (Bandeja 5 y Bandeja 6)
La variación del peso en este caso para esta fruta no vario totalmente, lo que se nota
es un cambio en la curva obtenida de la Bandeja 5 que se comporta diferente
aproximadamente a las 2 horas y media de la deshidratación. Se deben hacer otras
mediciones.
Tiempo
(h)
Bandeja 5
(g)
Bandeja 6
(g)
0 410,23 410,07
1 265,17 273,76
2 200,78 202,13
3 158,44 167,67
4 112,12 115,93
5 93,51 95,77
77
Se realizo la Figura 6.16 con los datos de la Tabla 6.11 de las muestras totales del
Cambur. Los resultados fueron los siguientes:
Tabla 6.11 Secado Total de
la Muestra del Cambur
Fig. XX Cambio de Peso durante el Secado del Cambur
0
200
400
600
800
1000
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uest
ra (
g)
Figura 6.16 Cambio de Peso durante el Secado del Cambur
En esta ensayo se vio que el cambur tenia tendencias a oscurecer posiblemente por
algún proceso de activación de enzimas y oxidación. Se requiere mas tiempo para
deshidratarlo ya que no se logro la deshidratación completa de aprox. el 93% por
ciento de la muestra, el resto (7%) de la muestra final estaba deshidratado porque
fueron cortes mas finos, siendo este un factor importante para deshidratar frutas.
Figura 6.17 Proceso de Deshidratado del Cambur a) Peso del Cambur b) Cortes y Colocación en
las Bandejas para Deshidratar c) Cambur no deshidratado, mala calidad.
Tiempo
(h)
Masa de la
Muestra
(g)
0 820,3
1 538,93
2 402,91
3 326,11
4 228,05
5 189,28
a b
c
d
78
6.3 CURVA DE SECADO A DIFERENTE VELOCIDAD
Se realizo las mediciones de otra experimentación de una muestra de Tomate y
Lechosa, la cuales se colocaron en la Bandeja 5 y Bandeja 1 respectivamente, en
ensayos realizados en días diferentes, por ser frutas distintas, para luego ser
comparado con la perdida de Peso de estas pruebas con respecto a los datos obtenidos
en la Tabla 6.4 para las muestras de Tomate y la Tabla 6.6 para la Muestras de
Lechosa.
6.3.1 Curva de Secado del Tomate a Velocidad Diferente del Soplador
Los valores obtenidos de este ensayo se muestran en la Tabla 6.10 y se grafico. (ver
Figura 6.18). La temperatura promedio fue de 65 ºC, y las velocidades lineal del aire
que sale del soplador pueden verse en el Capitulo IV.
Tabla 6.12 Resultado de las Mediciones del
Tomate a Diferente Velocidades del Aire
Se determina y se comprueba que la Velocidad del secado (ver Figura 6.15) es un
factor determinante en los Procesos de Secado de Alimentos, se tiene que verificar
hasta que limite se puede aplicar la velocidad máxima evitando el encostramiento
mencionado en el Capitulo II, además se debe establecer para que tipo de alimento se
aplica una velocidad adecuada del Aire para deshidratar por este método..
d2 Polea d4 Polea
Tiempo
(h)
Bandeja 5
(g)
Bandeja 5
(g)
0 693,21 695,67
1 510,09 561,34
2 355,81 440,12
3 240,12 327,67
4 154,67 234,08
5 105,17 176,90
79
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Per
did
a d
e P
eso
(g
)
Fig. 6.18 Curva de Secado Tomate a Diferentes Velocidades del Soplador y T= 65 ºC
6.3.2. Secado de Lechosa a Velocidad Diferente del Soplador
En este ensayo se realizo la medición de los valores obtenidos de la deshidratación de
muestras de Lechosa a Diferentes velocidad del Secado, se registran en la tabla 6.10
Tabla 6.13 Resultado de las Mediciones de la Lechosa
a Diferente Velocidades del Aire
d2 d4
Tiempo (h) Bandeja 1
(g)
Bandeja 1
(g)
0 595,1 597,34
1 398,23 478,56
2 265,67 371,97
3 149,12 243,12
4 89,34 173,45
5 76,98 149,52
80
Se obtienen la curvas de secado de las muestras de Lechosa (ver Figura 6.19), donde
se refleja que a velocidad mas lenta del soplador se pueden obtener velocidades
diferentes del secado
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5 6
Tiempo (h)
Peso
de l
a M
uestr
a (
g)
Figura 6.19 Curva de Secado Muestra de Lechosa a Diferentes Velocidades
del Soplador a T= 65 ºC
6.4 RESULTADO DEL ESTUDIO DE MERCADO
En el mercado Venezolano los proceso de Frutas y Hortalizas Deshidratadas están
apareciendo como nuevos productos alimenticios, siendo beneficioso para el
consumidor tener mas opciones en la dieta.
En las investigaciones realizadas se encontró que Venezuela es dependiente de las
Frutas Deshidratadas. Ver Tabla 2.3 del Capitulo II, donde se resalta la participación
de las Exportaciones de Argentina a Venezuela de Frutas Deshidratadas en Millones
de Dólares y También España Exporta hacia nuestro país Frutas Secas Ver Tabla 2.4
del Capitulo II, donde Venezuela se encuentra en el Puesto 19 para España.
81
Se requiere conocer los próximos hábitos alimenticios de la población para comenzar
analizar la tendencia por este Producto, se concluye que en Venezuela existe una
posibilidad de Negocio sustentable en el Tiempo de la Frutas Deshidratadas.
Tabla 6.14 Datos de Costo Producción
Frutas Kg Precio
(Bs/Kg)
Precio
(Bs)
%
Concha
Cascaras
(Kg)
Fruta Cortada
lista para
Deshidratar (Kg)
Deshidratado
(g)
Bs
Costo
Fijo
Naranja 7,00 6,00 42,00 43,75 3,06 3,94 393,75 50,40
Piña 7,00 7,00 49,00 45,00 3,15 3,85 385,00 57,40
Lechosa 7,00 8,00 56,00 42,50 2,98 4,03 402,50 64,40
Cambur 5,50 4,00 22,00 1,93 1,25 4,25 425,00 30,40
Tomate 5,00 15,50 77,50 0,50 0,50 4,50 450,00 85,90
La Capacidad del Equipo Deshidratador es de Aproximadamente 3,75 Kg, lo cual
puede variar dependiendo del corte que se le haga a los alimentos.
82
Tabla 6.15 Costos del Equipo Construido
Partes Bs. Fecha Disitribuidor/Empresa Lugar
Polea Sin Costo Ago-09 --- Caracas
Turbina 500 Ago-09 Metal Aire Caracas
Correa 30 Sep-09 SKF Caracas
Caja de Madera 150 Mar-09 Madera C.A Colonia Tovar
Termocupla 320 Sep-09 Electronica Gerd Caracas
Controlador de Temp 860 Sep-09 Electronica Gerd Caracas
Pulsador 40 Sep-09 Electronica Gerd Caracas
Rele 110 Sep-09 Electronica Gerd Caracas
Breaquer 90 Sep-09 Electronica Gerd Caracas
Resistencias 300 Mar-09 Respuesto Lye Maracay
Rodamiento con
Chumacera 125 Ago-09 SKF Caracas
Motor 800 Ago-09 Metal Aire Caracas
Rodamiento 30 Ago-09 SKF Caracas
Tubos Acero Inoxidable 200 Ago-09 Quality Metal Caracas
Laminas de Acero
Inoxidable 2200 Ago-09 Quality Metal Caracas
Herramientas 500 Ago-09 Ferreteria Epa Caracas
Eje 100 Sep-09 Quality Metal Caracas
Bandejas Acero
Inoxidable 1000 Sep-09 Quality Metal Caracas
Tornillos 100 Sep-09 Distorbera Caracas
Total 7455
Los costos de la Mano de Obra Fueron de 4.000 Bs Adicionales a la suma anterior.
83
CONCLUSIONES
Se pudo construir un Equipo deshidratador que funciona.
La deshidratación de alimentos no es una operación trivial, los Factores que afectan el
rendimiento de un secador de bandeja son: Velocidad del Aire del soplador, y la
Temperatura.
La selección adecuada de las partes del equipo nos permitió construir un prototipo
para experimentar con diferentes velocidades y temperatura constante.
Diseñar y construir es una tarea complicada que fortalece los conocimientos de
ingeniería mecánica.
En el proceso de fabricación de algún equipo, el diseñador debe estar involucrado
directamente para tomar alguna decisión de alguna modificación de ser necesario.
Son muy importantes los equipos de medición para determinar mejor los procesos.
El proceso de deshidratación es un proceso que genera mucha inversión y costos altos
en su producción debido a las perdidas de las cáscaras del alimento.
84
RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar más Ensayos para determinar las curvas características del
equipo deshidratador y su eficiencia con respecto a otros equipos
Se debe cubrir las resistencias con material Aislante, para reducir las perdidas de
Calor en las Resistencia y ahorrar energía eléctrica.
Se debe determinar la Temperatura adecuada para Deshidratar las frutas con el
Equipo, ya que, se deshidrato las Frutas por recomendación de otros autores.
Se debe hacer los cortes de las frutas uniformemente, diseñando y construyendo
algún sistema para tener cortes adecuados, ya que este factor influye en el tiempo de
Deshidratado.
La Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad Central de Venezuela, debe
considerar enfocar algún tema relacionado con el Área de la Tecnología de
Alimentos, ya que es un área que necesita de Nuevas Tecnologías y es Necesario la
participación del Ingeniero Mecánico para la generación de Equipos Industriales.
Se requiere mas estudio para realizar una inversión y mejorar la producción de las
Frutas deshidratadas.
85
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ANEXOS
93
Tabla A.1 Calores Específicos de Gas ideal y Varios Gases comunes
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Universidad Central de Venezuela
Planos de Cámara de Madera
Elaborado por: Br. Carlos Carmona Carrillo
Tutor: José La Riva
Medidas en milímetros
350.00
94
Universidad Central de Venezuela
Planos de Cámara de Madera
Elaborado por: Br. Carlos Carmona Carrillo
Tutor: José La Riva
Medidas en milímetros
95
Tabla A.1 Agua Saturada
Fuente: Cengel, Y. y Boles, M.(2003)
Tabla A.2 Calores Específicos de Gas ideal y Varios Gases comunes
Fuente: Cengel, Y. y Boles, M.(2003)
96
Tabla A.3 Calores Específicos de Gas ideal y Varios Gases comunes
Fuente: Cengel, Y. y Boles, M.(2003)
97
Tabla A.4 Propiedades del Aire a Presión Atmosférica
Sing, P. y Heldman, D. (2003)
98
Figura A.1 Carta Psicrométrica
Fuente: Sing, P. y Heldman, D. (2003)
99
Figura A.2 Equipos de Medición, Multímetro Digital, a) Medición real de las resistencias y
Medición del Voltaje, c) Medidor de Intensidad de Corriente Línea Viva
a Multímetro Digital (Resistencia) b Multimetro Digital (voltaje)
c. Medidor de corriente d. Termómetro
100
Figura A.3 Mediciones Físicas de la Frutas
101
Continuacion de La Figura A.2
102
Figura A.4 Visita Realizada al Centro de Investigación del Estado para la Producción
Experimental Agoindustrial (CIEPE)
Secador de Vapor
Secador al Vacio
Secador de Bandejas
(Resistencia Eléctrica en por la parte de
Abajo)
Secador Continuo, Banda Transportadora
Secador para Cacao (Sección 1)
Secador de Cacao (Sección 2)
103
Figura A.5.
Fuente: www.Multiequipo.com.ar
LIMPIEZA
SELECCIÓN LAVADO
DEL PRODUCTO
DESPRUINIZADO
(ELIMINACION O QUITADO
PARCIAL DE PIEL)
PROCESO DE SIMPLE
DESHIDRATADO
ESTIBADO EN
BANDEJAS O
CONTENEDORES
HORNO DE DESHIDRATADO
POR AIRE CALIENTE
PROCESO DE DOBLE
DESHIDRATADO
LIMPIEZA
SELECCIÓN LAVADO
DEL PRODUCTO
DESPRUINIZADO (ELIMINACION O
QUITADO
PARCIAL DE PIEL
ESTIBADO EN CONTENEDORES
O GRILLAS
APLICACIÓN
DE SISTEMA OSMOTICO
“DO”
LAVADO
ESCURRIDO
De la fruta
ALMACENAMIENTO
PACKAGING
COMERCIALIZACION
CON EL PROCESO DE SIMPLE
DESHIDRATADO SE CONSIGUEN PRODUCTOS
FINALES DE CALIDAD
ESTANDAR, Y ES EL PROCESO
PARA ALGUNOS VEGETALES
DE CALIDAD RELATIVA
AZUFRADO*
FUMIGADO CON
ANHIDRIDO SULFUROSO
3º Camino
HORNO DE DESHIDRATADO
POR AIRE CALIENTE
SECADO Y DESHIDRATADO
CON EL PROCESO DE DOBLE
DESHIDRATADO SE CONSIGUEN PRODUCTOS
FINALES DE CALIDAD
DIFERENCIADA
OBTENCION DE
JARABES AROMATIZADOS
Y COLOREADOS
REDUCCION
DE LOS
JARABES A
JALEA
ACONDICIONAMI
ENTO DE
PRESERVACION
CONSERVANTES
CERNIDO DE
AZUCAR SOBRE
LA FRUTA
Intercambio
Solvente
2º Camino