XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú

SECADEROS SOLARES DE PIMIENTO PARA PIMENTÓN
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SECADO NATURAL AL SOL

Es la forma más trad...
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3.1.

Secaderos directos

Generalmente son con ...
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3.2. Secaderos indirectos
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  1. 1. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú SECADEROS SOLARES DE PIMIENTO PARA PIMENTÓN EN LA REGIÓN DEL NOROESTE ARGENTINO Silvia Bistoni – silviabistoni@gmail.com Adolfo Iriarte – iriarteadolfo@gmail.com Grupo de Energías Renovables Catamarca, INENCO – CONICET Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Catamarca M. Quiroga N° 93, 4700 – Catamarca, Argentina. Tema 1: Energía solar: Solar térmica y aplicaciones; secadores Resumen. En Argentina se cultiva el pimiento para pimentón con un volumen de 1.400 toneladas y alrededor de 1500 ha cosechadas. Se cosecha al estado maduro de color rojo, posteriormente se lo seca y luego es molido al grado de impalpable, lo que se conoce como pimentón o páprika, producto que es comercializado en el mercado. En la región de los Valles Calchaquíes existen alrededor de 800 secaderos y 25 molinos (Informe CFI, 2003). Existen estufas que funcionan con leña o gas, o aprovechando el recurso solar que es abundante en la zona de producción. El secado solar del pimiento se realiza por exposición directa al sol, en tendaleros bajo cubierta de plástico o por la circulación de aire caliente sobre el producto. En la provincia de Catamarca esta actividad se ubica principalmente en el Departamentos de Santa María y Belén; en Tucumán en el departamento Tafí del Valle, y en Salta en los departamentos Cafayate, San Carlos, Molinos, Cachi y La Poma. En el presente trabajo se presentan distintos diseños de secadero solares utilizados para el secado del pimiento para pimentón en el Noroeste argentino (NOA). Se resumen las características de cada diseño, se presentan los resultados obtenidos y los problemas que presentan. Palabras-clave: Pimiento para pimentón, Secaderos solares, Secadero de pimiento 1. INTRODUCCION En Argentina se cultiva el pimiento para pimentón con un volumen de 1.400 toneladas y alrededor de 1500 ha cosechadas. Esta superficie se encuentra mayormente concentrada en los Valles Calchaquíes, zona de valles y montañas que se extiende por 520 km, de Norte a Sur y que abarca la región central de la Provincia de Salta, la región noreste de Catamarca y el extremo oeste de Tucumán. En la provincia de Catamarca esta actividad se ubica principalmente en el Departamentos de Santa María y Belén; en Tucumán en el departamento Tafí del Valle, y en Salta en los departamentos Cafayate, San Carlos, Molinos, Cachi y La Poma. Esta zona se caracteriza por buenos niveles de heliofania y radiación solar, bajas precipitaciones, las temperaturas oscilan entre los 20 y 25ºC, con humedades relativas entre 50 y 70 %, durante todo el año. El pimiento para pimentón es un cultivo de 180 días, se inicia en el mes de agosto con el almácigo y finaliza en los meses de marzo-abril, con la cosecha (Orell R, 2006). Se cosecha al estado maduro de color rojo, posteriormente se lo seca hasta que las vainas poseen un tenor de humedad de entre el 9 y el 12 % presentando una consistencia correosa al tacto, para luego ser molido en molinos especiales hasta el punto o grado de impalpable lo que constituye el "pimentón" o “páprika”, producto que es comercializado en el mercado (Carabajal D. et al 2000, Carabajal D. et al 2004). En la producción primaria se encuentran dos categorías de productores. Por un lado se tiene una minoría de grandes productores (4%) que son los dueños de las tierras, monopolizan el agua, disponen de maquinaria propia y cultivan más de 10 ha. Por el otro lado la producción está en manos de campesinos de bajo recursos que viven en condiciones de precariedad y cultivan entre 0,5 y 5 ha (Informe CFI, 2003). Estos pequeños productores realizan las tareas con ayuda de sus familias (esposa e hijos), que viven de la comercialización de esta producción, por lo que se trata netamente de una economía regional, con gran impacto social por las familias involucradas (Caeiro R., 2009). En general la calidad de los productos que se obtienen en la zona no se adecuan a las exigencias de los diferentes mercados y por lo tanto la rentabilidad que se obtiene de los mismos es menor que el potencial esperable. En la región de los Valles Calchaquíes existen alrededor de 800 secaderos y 25 molinos (Informe CFI, 2003). Existen estufas que funcionan con leña o gas, o aprovechando el recurso solar que es abundante en la zona de producción. El secado solar del pimiento se realiza por exposición directa al sol, en tendaleros bajo cubierta de plástico o por la circulación de aire caliente sobre el producto. En el presente trabajo se presentan distintos diseños de secadero solares utilizados para el secado del pimiento para pimentón en el Noroeste argentino (NOA). Se resumen las características de cada diseño, se presentan los resultados obtenidos y los problemas que presentan.
  2. 2. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú 2. SECADO NATURAL AL SOL Es la forma más tradicional del secado de pimiento y muy utilizado en el NOA debido a que no se `producen precipitaciones en la época de la cosecha. El producto se extiende sobre superficies planas de cemento o directamente sobre la tierra, llamados “canchones”, Fig.1. Es un procedimiento de bajo costo pero el producto seco obtenido no es de buena calidad porque presenta polvo, insectos, etc. Figura 1- Secado natural de pimiento al sol en Santa María, Catamarca Una mejora a esta técnica es colocar el producto sobre tendaleros: el producto no se extienden en el suelo sino sobre una superficie generalmente de media sombra y elevada del suelo. Estos tendaleros suelen cubrirse con una lámina de plástico transparente, conformando una especie de túnel donde se protege el producto de insectos, viento y polvo. Si la temperatura dentro del túnel es excesiva se levanta el plástico para permitir la ventilación y disminución de la temperatura. El tiempo de secado es de aproximadamente 15 días. Una modificación interesante para los tendaleros cubiertos con plástico, en las regiones donde hay mucho viento, es el desarrollado por Carabajal (2003) y que es muy empleado, por su simplicidad y bajo costo, en la zona de Santa María, Catamarca. En estos secaderos el plástico está tensionado y cuando es necesario ventilar se levantan ambos laterales, Fig. 2. Figura 2 - Secadero tendalero micro túnel 3. SECADO POR AIRE CALIENTE Dentro de esta clasificación se consideran los secaderos que utilizan como fuente de calor la energía solar solamente y los híbridos, en donde se combina la solar con otras fuentes de energía. Las tecnologías de estos secaderos pueden ser directo, indirectos o mixtos, y la circulación del aire por convección natural o forzada.
  3. 3. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú 3.1. Secaderos directos Generalmente son con circulación natural. La cámara de secado es a la vez un colector solar, por lo que el producto recibe radiación solar directa. Secadero solar Pasivo. En la localidad de Cachi, Salta, se construyó un secadero prototipo de 5m de longitud por 0,8 m de ancho. Sus paredes son de adobe: los laterales este y oeste tienen una altura de 30 cm y están separados 90 cm; la pared norte tiene altura de 40 cm y la pared sur 80 cm, Fig.3. La pared norte tiene, cada 50 cm, aberturas de 70 cm2 y la sur de 100 cm2. El aire ingresa al secadero por las aberturas inferiores y su circulación es por convección natural. Para lograr una distribución uniforme del aire las aberturas de entrad de aire y de salida no están enfrentadas. La cubierta del secadero es de plástico PVC de 10 micrones, con LDT. El secadero se cargó con 40 kg de producto fresco, cortado transversamente, obteniéndose 8 kg de producto seco a los 6 días. La temperatura interior del prototipo alcanzó los 50 ºC para condiciones ambientes: temperatura máxima de 26 ºC y humedad relativa del 7% al mediodía. El producto final presentó mínima contaminación con polvo. El secadero es de bajo costo, fácil construcción y con elementos de la zona, lo que hace que sea viable de ser apropiado por los pequeños productores (Echazú et al, 1986). Figura 3 – Esquema de secadero solar pasivo Secadero tipo invernadero. Otro diseño de secadero directo fue construido también en Cachi por Passamai et al (2004). El sistema está construido sobre un contrapiso de dieciocho metros cuadrados de superficie, con seis metros de largo por tres de ancho. Está formado por paredes y techos de policarbonato transparente, de tipo alveolar, con laterales de 2,20 m de alto y con una altura de tres metros en la zona central, Fig.4. El aire ingresa al secadero a través de un registro en el lateral este y sale por otro registro construido en el techo del sistema. La circulación del aire por las bandejas es en convección natural, alcanzándose una velocidad promedio de 0,5 m/s. El salto térmico entre la temperatura ambiente exterior y dentro del secadero fue superior a los 10 ºC. El producto se coloca sobre mallas plásticas, sujetas en la estructura de madera que conforma el esqueleto del secadero y tiene una capacidad es de 300 kg de producto fresco. Se secó pimiento tipo trompa de elefante, partido longitudinalmente, en siete días. Este tipo de secadero es apto para regiones como Cachi, es decir con buenos niveles de radiación solar e heliofania y con humedades relativas bajas. El producto deshidratado es de óptimas condiciones, sano, de buen aspecto, ya que evita el ingreso de polvo e insectos. Es secadero se utilizó para otros productos: tomate, manzanas, perejil, ajo y orégano. Para todos los productos se comprobó una reducción del tiempo de secado y productos finales de buena calidad. Figura 4 – Secadero tipo invernadero directo con paredes de policarbonato transparente
  4. 4. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú 3.2. Secaderos indirectos Estos secaderos se caracterizan por tener separado el colector solar y la cámara de secado que está construida con materiales opacos a la radiación solar. Secadero tipo túnel a nivel industrial. Dentro de esta clasificación se tiene un secadero tipo túnel de convección forzada y a nivel industrial, construido en Cachi (Saravia et al., 1983; Saravia et al., 1984). El colector solar es horizontal y está formado por cuatro unidades. Los colectores se agruparon de a dos para asegurar una buena distribución del aire. Cada colector tiene un ancho de 2,5 m y una longitud de 40 m. El área de colección total del secadero fue de 400 m2. La placa absorbedora está formada por piedras pintadas de negro, aislada del piso por una capa de polietileno expandido, Fig.5. Posee dos ventiladores centrífugos de 1500 W (2 HP) cada uno. La cubierta es de polietileno transparente anti UV. Dos capas de plástico transparente infladas por la presión del aire forman el ducto por donde circula el aire, cubriendo la superficie absorbente. La cámara de secado está construida en chapa y aislada en su interior con poliestireno expandido. En su interior se colocan carritos metálicos que se desplazan a contracorriente del flujo de aire, por rieles instalados a los largo del túnel, Fig.6. Los carros tienen 1 m de ancho por 1,5 m de largo con 12 bandejas montadas una sobre otra. Cada carro lleva 150 kg de pimiento. El túnel de 2 m de ancho admite dos carros apareados y tiene una longitud de 20 m. Los carros tienen un sistema automático de enganche que permite el traslado de toda la fila dentro del túnel. El secadero tiene una capacidad máxima de 3000 kg de pimiento. La temperatura ambiente exterior es en promedio 20 ºC y la temperatura máxima lograda dentro del secador fue de 50 ºC, manteniéndose entre 30 y 45 ºC la mayor parte del día. La velocidad del aire en la cámara de secado fue de 0,5 m/s. El tiempo de secado del pimiento fue de 4 días. Figura 5 – Detalles del colector solar de secadero tipo túnel Figura 6 – Esquema del movimiento del aire dentro del secadero tipo túnel Un diseño similar fue construido en la ciudad de Santa María, Catamarca (Sequi et al, 1988) para procesar volúmenes a nivel semi - industrial. Entre el sistema de colección solar y el recinto de secado se ubica el ventilador que produce la circulación del aire, Fig.7. Tiene una potencia de 1.120 W (1,5 HP) y succiona el aire caliente de los colectores solares y lo insufla en el interior del túnel a través de un conducto cilíndrico de polietileno de 0,50 m de diámetro. El área de colección es de 200 m2 y está representado por dos colectores de aire, de 2 m de ancho por 50 m de largo cada uno, con orientación Este - Oeste. La superficie absorbedora está constituida por un lecho de piedra, dispuesto sobre planchas aislantes de poliestireno expandido, Fig. 8. Cada lecho fue cubierto en toda su extensión por una lámina de polietileno UVT de 150 micrones dispuesta sobre una estructura abovedada de malla SIMA. En el extremo correspondiente a la boca de entrada de aire al colector, se levantó un muro protector de 0,50 m de alto para reducir el ingreso de polvo y de otras impurezas. En el otro extremo, ambos colectores desembocan en un recinto, recubierto por el mismo tipo de polietileno y que los vincula directamente con la boca de succión del ventilador. El recinto de secado, orientado en la dirección Norte – Sur, se construyó en forma de túnel con paredes laterales de suelo cemento de 15 cm. Las dimensiones internas del túnel son; 12 m de largo, por 0,80 de ancho por 1,50 m de alto.
  5. 5. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú El techo tiene tirante de caña donde se apoyan planchas de poliestireno expandido de 2,5 cm de espesor y encima de esta aislación se ubicó un armazón de cañas recubierto con torteado de barro, siguiendo el estilo de construcción de las techos de las viviendas de la zona. El extremo norte se cierra con mampostería de suelo cemento dejando solamente una abertura donde se conecta el conducto proveniente del ventilador, mientras que el extremo sur se deja abierto para permitir la carga del producto. Este extremo se cierra con un marco de tela mosquitera para evitar que introduzcan insecto o roedores al túnel. La descarga del producto se realiza por una puerta lateral, aislada, ubicada sobre la pared oeste en el extremo norte del túnel. El producto se carga en bandejas de 0,70 m por 1,00 m construida con hierro y con rejilla plástica, colocándose 9 bandejas en un carro montado sobre cuatro ruedas giratorias. El túnel fue diseñado para albergar un máximo de 10 carros. La capacidad máxima es de 600 kg. El tiempo de secado fue de 5 días para pimiento entero y de 3,5 días para pimiento cortado por la mitad. La temperatura máxima a la entrada del túnel fue de 50 ºC, con un salto térmico con el ambiente de 20 ºC para las horas de mayor radiación solar. Figura 7 – Esquema del secadero tipo túnel de Santa María Figura 8 - Detalles del colector solar Secador solar activo híbrido. El secadero solar activo híbrido tiene una capacidad máxima de dos toneladas y el calentamiento de aire se puede realizar tanto por vía solar como por medio de un quemador de biomasa. El sistema solar reemplaza al secador con quemador de leña y lecho fijo de piedra de 50 m de largo y 500 m2 de área, que una empresa dedicada a la producción de pimiento para pimentón opera desde hace más de 10 años, en la localidad de San Carlos, Salta (Duran et al., 2010). El sistema solar de calentamiento del aire está formado por 26 calentadores de aire distribuidos en dos grupos de 13. Los colectores son cajas de chapa galvanizada de 0,94 m de ancho, 7,5 m de largo y 0,1 m de alto y tienen una separación de eje a eje entre colectores es de 1,4 m, Fig. 9. Figura 9 - Vista lateral este –oeste, con colectores dirigidos al norte (Fuente Duran et al., 2010)
  6. 6. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú Para mejorar la incidencia de radiación se incorporó un sistema de seguimiento diario de la altura solar que permite que los colectores sean rebatibles. El extremo de cada colector se une al caño maestro mediante una campana que reduce las pérdidas de carga. En el extremo redondo de la campana de reducción se coloca una llave tipo mariposa que permite seleccionar un flujo de aire adecuado. El caño maestro de 18 m de largo, está compuesto por dos tramos de secciones: a)  = 0,90 m por 1 m de longitud y b)  = 0,30 m por 0,50 m. La última sección del caño maestro se une al ventilador mediante un acople que coincide con la entrada del ventilador. El quemador de leña tiene una boca de acceso de 0,6 m x 0,6 m y termina en una chimenea de 0,9 m x 0,3 m de área interna y 3 m de alto. Cuenta con una exclusa tipo cinta para regular el paso del humo y la combustión del horno. Por encima de la cámara de combustión se construyó un intercambiador de calor, del tipo banco de tubos alternados, con caño de hierro redondo de 0,10 m de diámetro con una configuración de 4 x 3 caños. Por el interior de los caños circula el aire proveniente de los colectores hacia la cámara de secado por medio de un ventilador es centrífugo tangencial 3000 W (4 HP). El interior del túnel de secado tiene 1,85 m de alto, 10 m de largo y 3 m de ancho. La estructura del túnel está construida en caño y está fija en el piso. El piso está formado por tres capas: un aislamiento térmico con placas de poliestireno de 5cm de espesor, malla sima y carpeta de concreto reforzado alisado. La estructura y el piso se cierran herméticamente mediante burletes de goma. El interior del secador está revestido con chapa galvanizada lisa en las paredes y con chapa galvanizada ondulada en el techo. El exterior está revestido con chapas galvanizadas onduladas y sujetas a la estructura con tornillos. Entre el revestimiento interior y exterior se coloca aislamiento térmico en lana de vidrio de 5 cm con barrera para la humedad en papel plastificado. La estructura tiene una puerta de acceso y una lateral de salida para los carros. La puerta de acceso consiste en dos hojas de 1,50 m por 1,85 m cada una, con una ventana de 0,5 m2 para la salida del aire, cubierta con un filtro sintético que evita la entrada de insectos y de polvo. La salida de los carros se hace por la puerta lateral del túnel. En el interior de la cámara se ubican 12 carros distribuidos en 2 filas, que transportan 15 bandejas de 1,5 m2 de área cada una, separadas 10 cm entre sí. El carro es una estructura metálica con ruedas, de altura total 1,80 m incluidas las ruedas. La separación entre las dos filas de carros y entre estos y las paredes de la cámara es de 5 cm. Cada carro carga aproximadamente 200 kg de producto fresco, siendo 2400 kg el total para la cámara de secado. Los colectores proporcionan temperaturas por encima de los 40 °C por unas 8 horas de funcionamiento, de las aproximadamente 12 horas de radiación solar. El salto de temperatura que se obtiene respecto a la temperatura ambiente es de 30 °C y el tiempo de secado fue de 2,5 días de sol (30 horas). 3.3. Secaderos mixtos Estos secaderos generalmente tienen un colector solar por donde circula el aire que ingresa luego a la cámara de secado que es construida con materiales transparentes por lo que también permiten la incidencia directa de la radiación solar sobre el producto. Dentro de este grupo se encuentran los invernaderos - secaderos que fueron utilizados ampliamente en el NOA para el secado de pimiento. Básicamente están formado por un invernadero, que se lo acondiciona como colector solar y dentro de él un túnel donde se coloca el producto. Generalmente poseen un sistema auxiliar de energía para días nublados y para ser utilizados durante las noches. Como ventajas de estos secaderos invernaderos se pueden mencionar: mejorar la eficiencia de secado ya que hay aporte directo de radiación sobre el producto, el uso de carritos facilita el manejo del producto y el secadero trabaja continuamente incrementado su productividad. Como desventajas se indica que estos sistemas funcionan correctamente en días soleados, pero algunos problemas aparecen durante los días nublados con alto contenido de humedad (mayores a 60 %) y bajas temperaturas (menores a 10 ºC), ya que aparecen hongos en el producto fresco; por lo que se aconseja el uso de un sistema auxiliar. Secadero invernadero con túnel central. Saravia et al (1992) propusieron otro diseño para el secadero invernadero. En este diseño, el invernadero está ubicado en dirección Norte –Sur y el área de planta es de 49, 5 m2 (5,5m x 9m). En la zona central se instala la cámara de secado de 1,2 m de ancho por 1,8 m de alto, construida con plástico transparente, sostenido por marcos de madera, Fig. 10. En la cara norte se única la puerta de entrad del túnel y en la cara sur la de salida, la cual solo se abre para extraer los carritos con producto seco. El sistema se completa con un ventilador axial de 373 W (½ HP), colocado en la parte superior, al fondo del túnel y conectado en forma tal que el aire es forzado a ingresar en él. En la parte frontal del invernadero y a ambos lados de la puerta del lado norte se ubican dos pequeñas ventanas de 0,25 m2 cada una que permite el ingreso del aire ambiente a los colectores del invernadero. El aire, que se calienta por el aporte de la radiación absorbida por el piso del invernadero, es succionado por el ventilador hacia el interior del túnel. Cuando el sistema trabaja en forma continua de producción, los carritos se mueven una o dos veces por día, avanzando hacia el fondo, mientras el aire caliente fluye en sentido contrario. Se utilizaron carritos con ruedas, de 1 m de ancho por 1,5 m de largo y sobre los cuales se apilan diez bandejas de 15 cm de alto, que tiene una base de malla tramada de plástico. Los carritos se deslizan por unos rieles colocados dentro
  7. 7. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú del túnel. La temperatura de entrada al túnel 42 ºC. Eficiencia instantánea de los colectores en el invernadero 41%. Durante la noche, debido a la acumulación en el suelo el producto presentó una buena uniformidad. En días nublados y de alta humedad, el sistema resulta insuficiente para secar utilizando solamente energía solar. Por esto se agregó calefacción auxiliar por medio de una estufa que utiliza biomasa como material combustible (Condorí y Saravia, 1993). Los gases de combustión circulan con la ayuda de un ventilador pequeño, primero por el banco de tubos ubicado en la parte superior de la puerta de salida del túnel, luego por ductos colocado por debajo del nivel del suelo y recorriendo longitudinalmente el túnel de secado, Fig. 11. Figura 10 - Esquema de secadero tipo invernadero con túnel central Figura 11 - Esquema del secadero tipo invernadero con túnel central híbrido Otro diseño de secadero invernadero se construyó en la localidad de Santa María con 85 m2 de área cubierta y una superficie de suelo de 58 m2. La estructura es de madera y está recubierta con plástico de 150 micrones, excepto la pared sur que es de plástico negro con aislación de 3 cm de poliestireno expandido (Sequi et al, 1990). El eje del invernadero es de Este a Oeste, presentando en estos laterales una puerta que permite el acceso al mismo y dos ventanillas que permiten la circulación del aire. El suelo de invernadero está cubierto por un plástico negro, Fig.12. Cuando opera como secadero presenta una división central constituida por una simple lámina de plástico que da origen a dos cámaras: una que se utiliza como colector solar para elevar la temperatura del aire y la otra que se utiliza para ubicar el producto a secar. Para un mejor aprovechamiento del espacio disponible, ambas cámaras pueden cargarse con producto, con la diferencia que una se encuentra en la etapa final del secado, mientas que la otra contiene el material fresco. La circulación del aire se produce por la acción de un ventilador axial de ½ HP ubicado en la pared divisoria central. La velocidad de circulación del aire esta en el rango 0,5 a 0,8 m/s. Figura 12 – Esquema del secadero tipo invernadero con dos cámaras de secado El producto se coloca en bandejas removibles colocadas sobre una estructura soporte totalmente desmontable. Cada módulo tiene capacidad para cuatro carros, con ocho bandejas cada uno siendo las dimensiones de las bandejas de 1,50 m por 1 m de tubo estructural de hierro y con tejido plástico como soporte del producto, Fig. 13.
  8. 8. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú Cuando se considera que el producto colocado en uno de los módulos está en la fase final del proceso, se invierte el ventilador y se carga el otro módulo con producto fresco. La carga máxima del secadero es de 300 kg de pimiento por módulo. La temperatura interior del módulo como secadero alcanzó entre 40 y 45 ºC. , con un salto térmico con el ambiente de 20 ºC, para la mayor parte del día. El tiempo de secado para el pimiento cortado a lo largo fue de 4 días y el producto de muy buena calidad, aunque se advirtió que el secado no era homogéneo, lo que lleva a los autores a aconsejar un estudio más profundo de la circulación del aire en el recinto. Figura 13 – Vista Sur y este del secadero invernadero de Santa María Secadero invernadero híbrido tipo túnel. Otro diseño de invernadero – secadero utilizado para el secado de pimiento, consiste en: sistema colector térmico, túnel de secado, cámara de calentamiento auxiliar e intercambiadores de gases /aire (García et al, 1997). El invernadero está compuesto por dos módulos tipo macro túnel de 7 m de ancho, 20 m de largo y 3,5 m de altura máxima, ubicados uno al lado del otro y orientados de Este a Oeste. El colector solar es el espacio del interior del invernadero posee una lámina de plástico negro de 200 micrones sobre el suelo, como placa colectora. A los efectos de homogeneizar la temperatura del aire dentro del invernadero (Sector A) se instala un ventilador axial de 560 W (¾ HP), Fig. 14. El túnel de secado se encuentra ubicado en el interior del invernadero a 0,40 m de la pared norte de uno de los módulos. Se lo construyó con postes y travesaños de madera distanciados 2 m unos de otro, cubierto con plástico transparente tipo LDT, constituyendo un túnel de 20 m de largo, 1,4 m de ancho y 1,75 m de alto. El ingreso al túnel se realiza por la puerta oeste de acceso al invernadero. A los efectos de poder transportar el producto por medio de carros portabanderas se colocaron dos rieles en su interior. En el extremo Este se encuentra un ventilador centrífugo de 1120W (1,5 HP) montado sobre una estructura móvil que permite su desplazamiento. Los carros portabandejas están conformados por 16 bandejas apiladas y separadas 10 cm que fueron colocadas sobre una estructura con ruedas. Las bandejas son de 1m x 1,35 m, fueron construidas con hierro estructural y una malla metálica tejida que hace de soporte del producto. Para lograr una distribución homogénea del flujo de aire se ha incorporado a cada rack de bandejas, una chapa metálica que va alternando una a una la parte anterior con la posterior de de la bandeja siguiente, lo que hace que la circulación del aire forzado pase sobre el producto. Figura 14 - Esquema del secadero invernadero híbrido con túnel lateral
  9. 9. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú El calentamiento auxiliar se realiza con un calentador de aire que usa materiales leñosos, desechos forestales de desmonte y desechos agrícolas como combustible. En el piso del túnel de secado se tienen dos caños metálicos por donde son canalizados los gases de la combustión e intercambian calor con el aire exterior a ellos. Cuando el secadero trabaja en forma continua, los carros se desplazan avanzando hacia el fondo del túnel, mientras que el aire caliente fluye en contracorriente al movimiento del producto. El aire que ingresa al túnel desde el colector a través de la cámara de calentamiento ubicado en el sector Este del invernadero. La capacidad de carga por carro es de 80 kg. El sistema auxiliar funciona hasta que la temperatura del colector alcanza la temperatura de 50 ºC. La temperatura promedio de secado fue de aproximadamente 50 ºC. Cuando los pimientos colocados en los primeros carros llegan a un 50 % de su peso inicial (aproximadamente 5 horas), se los pasa al sector colector para continuar allí el proceso de secado, esto posibilita el ingreso al túnel de otros carros con producto fresco. En estado de régimen el sistema admite el ingreso entre 5 y 6 carros por día lo que equivale 400 – 500 kg de producto. El producto final es de muy buena calidad. Secadero tendalero modificado. En el Departamento Belén se ha construido un secadero tipo tendalero, que es de fácil diseño lo que permite la apropiación por parte de pequeños productores. Básicamente el sistema está constituido por dos partes principales: a) el colector solar y b) la cámara o gabinete de secado (Bistoni el al, 2011). El primero, está conformado por una platea de piedras graníticas seleccionadas, ubicadas a nivel del suelo y acomodadas de manera de conformar un espesor aproximadamente uniforme. Tiene 10 m de largo y se extiende 1,50 m hacia adelante de la cámara de secado. En su extremo frontal inferior, una abertura de 0,15 m de alto, por toda su longitud permite la entrada del aire desde el exterior, Fig. 15. La cámara de secado, ubicada en la parte posterior del colector está sobre elevada 0,80 m del nivel del terreno natural y tiene 1,20 m de ancho por 10 m de longitud y posee cubierta de plástico transparente. La salida de aire se realiza a través de un ducto trapezoidal de 0,15 m de ancho, 0,50 m de altura y 10 m de largo, que hace las veces de una chimenea solar. Al terminar la chimenea, por su pared posterior tiene una abertura (0,12 m x10 m) por donde sale el aire caliente. Para regular el aire de salida se usan obturaciones que se instalan en el marco superior. El tendalero está construido con una malla de alambre galvanizado colocada dentro de un marco de madera, reforzado por planchuelas de hierro para conferirle mayor rigidez a la superficie de apoyo. Sobre esta malla, se colocan las bandejas de madera con malla plástica (tipo media sombra) de 1m por 1 m. La densidad de carga por bandeja es de 10 kg, lo que da una capacidad máxima de carga de 100 kg. La estructura del secadero está construida con listones de madera con una forma cuasi-triangular. Los lados inclinados hacia el norte están cubiertos por plástico transparente LDT (150 micrones), mientras que en su pared posterior vertical está cubierta por plástico negro (200 micrones). De esta manera, también la chimenea recibe radiación directa que es colectada por la parte posterior interna, mejorando el efecto chimenea. Cuando el pimiento ha perdido el 60 % de agua, se retira y se coloca abajo del tendalero, lo que permite cargarlo nuevamente con producto fresco. El tiempo de secado es de 5 días. Figura 15 – Secadero tipo tendalero modificado, con chimenea Tendalero solar activo tipo túnel. El secadero consiste en un tendalero de 0,80 m de alto, 1,80 m de ancho y 10 m de largo, dividido en dos partes; una parte es el colector solar y la otra el secador que también recibe radiación solar. Ambas partes están en el mismo plano (Iriarte el al., 2012). El primer sector del colector, por donde entra el aire del exterior, tiene una lámina de plástico negro (1,8 m x 5 m) como placa colectora. El segundo sector (1,8 m x 5 m) inicia donde termina el colector y posee una media sombra al 80 %, sobre la cual se colocan las bandejas. Por debajo de las bandejas, a 0,20 m de la media sombra, se ha instalado un plástico negro para favorecer la absorción de la radiación solar que pasa entre los intersticios del producto cuando éste comienza a secarse.
  10. 10. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú A 0,25 m sobre placa colectora (sector colector) y sobre las bandejas (sector secadero) hay una cubierta plana de plástico UV térmico, formando un ducto por donde circula el aire, succionado por dos ventiladores axiales de 45 W cada uno, colocados en el ingreso al colector. Todo el sistema, colector y secadero, tiene una segunda cubierta semicircular de plástico. La carga y descarga de los productos se realiza por los costados del módulo de secado, Fig.14. Figura 14 – Esquema del secadero activo tipo túnel En el suelo, debajo del tendalero, se colocó un plástico negro para evitar el crecimiento del pasto; sobre el mismo se pusieron piedras pintadas de negro para acumular parte de calor que gana el sistema en la parte inferior. El secadero tiene capacidad para diez bandejas de 1m x 0.80 m, construidas de madera y media sombra. La radiación solar que pasa a través de las cubiertas transparentes del secador también aporta calor al producto (colector secundario), contribuyendo al aumento de la velocidad de secado. El salto térmico entre la temperatura ambiente y la temperatura a la salida del colector se mantiene aproximadamente en 20 ºC para las horas de máxima radiación. Este secadero es de fácil construcción, fabricado con materiales locales, bajo costo y mano de obra no especializada. Tiene una capacidad de carga, 100 a 120 kg, razonable para el volumen que operan los pequeños productores y el tiempo de secado es de aproximadamente 5 días, Fig. 15. Figura 15 – Secadero tendalero tipo túnel forzado 3. CONCLUSIONES La utilización de secaderos solares para el secado de pimiento para pimentón, permite obtener un producto de buena calidad, libre de polvo, insectos y manteniendo el color que es una de las cualidades requeridas para este producto. El tiempo de secado se reduce notablemente con respecto al empleado para el secado según el método tradicional de canchones. La gran variedad de diseños, de distinta complejidad, como así también de tamaños, permite al productor seleccionar un secadero que se adecúe a sus requerimientos individuales. REFERENCIAS Bistoni S., Watkins M, Iriarte A., Luque V. y H. Sánchez, 2011, Secadero con chimenea solar Investigaciones en Facultades de Ingeniería del NOA, VII Jornadas de Ciencia y tecnología de Facultades de Ingeniería del NOA, CODINOA, pp. 609 - 616 Caeiro R., Tesis Doctoral Universidad de Córdoba España, 2009 Análisis de las transformaciones del sector agropecuario de la provincia de Catamarca a raíz de la implementación de la ley 22.702 de desarrollo económico: Efectos territoriales e institucionales en el sistema olivar.
  11. 11. XX SIMPOSIO PERUANO DE ENERGIA SOLAR, 11 - 15 noviembre 2013, Tacna –Perú Carabajal D., Clerici S., Seco E., Paunero I. y F. Avellaneda, 2000. Análisis de Parámetros productivos de 12 variedades de Pimiento para Pimentón en el Valle Central de Catamarca. Carabajal D., Clerici E., Murua Carrizo F., Avellaneda F. y C. Juri, 2004, Efecto de la densidad de plantación sobre el rendimiento seco de Pimiento para Pimentón (Capsicum annuum L.) XXVII Congreso Argentino de Horticultura, Argentina San Luis. Carabajal D. y Biagi E., 2005, Método alternativo de secado de pimiento para pimentón: secadero solar en tendederos y micro túnel. Investigación adaptativa INTA –PROINDER. Condorí y Saravia, 1993, Secadero invernadero solar hibrido de producción continua, 16 Reunión de Trabajo de ASADES, La Plata, pp. 413 – 420. Durán G., Condorí M., Echazú R. y G. Russo, 2010, Secador solar híbrido para la producción continua a escala industrial de pimiento para pimentón, IV Conferencia Latino Americana de Energía Solar (IV ISES_CLA) y XVII Simposio Peruano de Energía Solar (XVII- SPES), Cusco. Echazú R., Passamai V. y L. Saravia, 1986, Secado solar pasivo para pimiento, 11 actas de la reunión de trabajo San Luis, pp. 35 -38. García V., Iriarte A., Carabajal D., Tomalino L. y L. Saravia, 1997, Invernadero - secador: resultados experimentales con pimiento para pimentón, Avances en Energías renovables y Medio ambiente, Vol.1, Nº 1, pp.1-8. Informe Project US/ARG/02/129, Año 2003. Equipo de Gestión Económica y Social, CFI. Iriarte A., Bistoni S., Luque V., V. García, C. Rodríguez y L. Brizuela Iriarte, 2012, Caracterización del secado de Pimiento para pimentón en un tendalero solar activo tipo túnel, Avances en energías renovables y medio ambiente, pp. 2.12 – 2.20. OrelL, R. E., 2006, Proyecto específico de investigación y extensión PNHFA 4162. Desarrollo de bases para la producción y comercialización de aromáticas - condimenticias de fruto diferenciadas, por su calidad de producto y proceso. INTA 2006-2009. Passamai V., Passamai M, Andolfi F., Passamai T. y Di Fonzo M, 2004, Secador-invernadero solar en Cachi, Salta, Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, Vol. 8, Nº , pp. 2.07 – 2.12. Saravia L. y M.Condori, 1992, Secador invernadero de tipo túnel, 15 Reunión de trabajo de ASADES, Catamarca pp. 379-386. Saravia Luis, Echazú R., Gerrero F., Gramajo C., García M. y A. Fabris, 1983, Secado de pimientos, 8va Reunión de trabajo de ASADES, Santa Rosa, pp. 1-7. Saravia L., Passamai V. y R. Echazú, 1984, Secadero solar de pimiento: resultados experimentales y su simulación, 9na Reunión de trabajo de ASADES, San Juan, pp.1- 6. Sequi J., García V, Iriarte A, Amaya A., Saravia L y R. Echazú, 1988, Secado solar de pimiento en Santa María, 13 Reunión de trabajo de ASADES, Salta, pp. 47 – 54. Sequi J., Iriarte A., Bistoni S., García V., Saravia L. y R. Echazú, 1990, Invernáculo - Secadero de productos agrícolas en Santa María - Catamarca. Acta 14va. Reunión de trabajo de ASADES, Mendoza, pp. 255 - 260. Abstract. In Argentina pepper for paprika is grown with a volume of 1,400 tons and about 1,500 hectares harvested. It is harvested at red ripe stage, then it is dried and then ground to the powdered degree, which is known as paprika as it is sold in the market. In Calchaquies Valleys there are about 800 dryers and 25 mills. There are wood or gas stoves, or solar equipment because this type of energy is abundant in the area. Pepper solar drying is carried out putting the product under direct sunlight, in “tendaleros” covered by transparent plastic or by the circulation of hot air over the product. In the province of Catamarca this activity is mainly located in Santa Maria and Belen; in Tucuman, in Tafi del Valle; and in Salta, in Cafayate, San Carlos, Molinos, Cachi and La Poma. This work presents different solar dryer designs for drying pepper for paprika in Northwestern Argentina (NOA). It summarizes the characteristics of each design; the main results obtained are presented. The wide variety of designs of different complexity, as well as sizes, allows the producers to select a dryer for their particular requirements. Keyswords: Paprika, solar dryers, pepper dryer

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