Solar dehydrator/es
Un deshidratador solar (o secador solar ) permite al usuario conservar los alimentos sin el coste energético ni la contaminación asociados a otras técnicas de secado.
Durante miles de años, los productos agrícolas y de otro tipo se han secado al sol y al viento, al aire libre. El objetivo era conservarlos para su uso posterior, como en el caso de los alimentos, o integrarlos en el proceso de producción, como en el caso de la madera, el tabaco y la ropa. En las regiones y sectores industrializados, el secado al aire libre ha sido sustituido en gran medida por secadoras mecanizadas, equipadas con calderas para calentar el aire de entrada y ventiladores para impulsarlo a gran velocidad. El secado mecanizado es más rápido que el secado al aire libre, requiere mucha menos superficie y suele ofrecer un producto de mejor calidad. Sin embargo, el equipo es costoso y requiere grandes cantidades de combustible o electricidad para su funcionamiento.
En el contexto de este informe técnico, el término «secado solar» se refiere a los métodos que utilizan la energía del sol para secar, pero excluye el secado al sol al aire libre. La justificación para el uso de secadores solares radica en que pueden ser más eficaces que el secado al sol, pero con menores costes operativos que los secadores mecanizados. Si bien existen varios diseños técnicamente probados y ninguno se utiliza aún de forma generalizada, persiste el optimismo sobre su potencial.
Tipos
Secador solar de arroz
En la Figura 1 se muestra un tipo muy conocido de deshidratador solar. Fue diseñado para las necesidades específicas del arroz, pero los principios son válidos para otros productos y tipos de diseño, ya que la necesidad básica de eliminar el agua es la misma.
El aire circula por la secadora mediante convección natural. Se calienta al pasar por el colector y luego se enfría parcialmente al absorber la humedad del arroz. El arroz se calienta tanto por el aire como directamente por el sol.
El aire caliente puede retener más humedad que el aire frío, por lo que la cantidad necesaria depende de la temperatura a la que se calienta en el colector, así como de la cantidad de humedad absoluta que contenía al entrar en él.
En la Tabla 1 se muestra cómo la capacidad de absorción de humedad del aire se ve afectada por su humedad inicial y por la temperatura a la que posteriormente se calienta.
El objetivo de la mayoría de los procesos de secado es reducir el contenido de humedad del producto a un valor específico. El contenido de humedad (en base húmeda) se expresa como el peso del agua en proporción al peso total. El contenido de humedad del arroz generalmente debe reducirse del 24 % al 14 %. Por lo tanto, para secar una tonelada de arroz, se deben eliminar 100 kg de agua. Si el aire caliente tiene una capacidad de absorción de 8 g/m³, entonces se requieren 100/0,0008 = 12 500 g/m³ de aire para secar una tonelada de arroz. El calor necesario para evaporar el agua es de 2,26 kJ/kg. Por lo tanto, se requieren aproximadamente 250 MJ (70 kWh) de energía para vaporizar los 100 kg de agua. No existe un requisito fijo de aporte de calor solar al secador. Esto se debe a que el aire ambiente entrante puede ceder parte de su energía interna para vaporizar el agua (enfriándose en el proceso). De hecho, si el aire ambiente está suficientemente seco, no es esencial ningún aporte de calor. Sin embargo, el calor adicional resulta útil por dos razones. Primero, si el aire está más caliente, se necesita menos. Segundo, la temperatura de los granos de arroz puede ser un factor importante, especialmente en las últimas etapas del secado, cuando la humedad debe extraerse del centro de los granos hacia la superficie. Esta temperatura dependerá principalmente de la temperatura del aire, pero también de la cantidad de radiación solar que recibe directamente el arroz. En un sistema de convección natural, el flujo de aire se produce porque el aire caliente dentro del secador es más ligero que el aire frío del exterior. Esta diferencia de densidad crea una pequeña diferencia de presión a través del lecho de grano, lo que fuerza el paso del aire a través de él. Este efecto aumenta cuanto mayor es la altura del lecho sobre la entrada (h1) y la salida sobre el lecho (h2). El efecto de un aumento de h2 es menor que el de un aumento de h1, ya que el aire se enfría al pasar a través del lecho. En la Tabla 2 se muestran las densidades aproximadas para diversos casos.Se puede observar que si el aire de entrada se calienta solo entre 10 y 30 °C, la presencia de una chimenea sobre el secador tendría poca o ninguna diferencia, a menos que actuara eficazmente como colector solar y elevara significativamente la temperatura del aire. Cabe señalar que, incluso si la diferencia de densidades es de hasta 0,05 kg/m², la diferencia de presión resultante es de tan solo 0,5 Pa (5 millonésimas de presión atmosférica) por metro de chimenea. En comparación, los sistemas de convección forzada suelen operar con diferencias de presión de entre 100 y 500 Pa. Muchos productos se dañan por temperaturas excesivas. Las limitaciones más severas se dan en los frijoles (35 °C), el arroz (45 °C) y todos los granos si se van a utilizar como semilla (45 °C).Secador solar de convección forzada
Al utilizar un ventilador para generar el flujo de aire, el tiempo de secado se puede reducir en un factor de 3. Además, el área del colector requerida se reduce hasta en un 50%. Por lo tanto, el área del colector requerida para un determinado rendimiento de producto podría reducirse en un factor de 5 a 6. El costo inicial de una secadora de una tonelada por día ronda las 1500-2000 libras esterlinas. El ventilador consumiría unos 500 vatios durante 6 horas, por lo que el costo de la electricidad (a 0,07/kWh) sería de aproximadamente 0,20 por tonelada de arroz seco.
Secador de tiendas de campaña
La característica distintiva de los secadores de carpa, caja y armario es que la cámara de secado y el colector se combinan en una sola unidad (véase la figura 3). Esto permite un menor coste inicial. Sin embargo, los tiempos de secado no siempre son mucho menores que los del secado al aire libre. (Probablemente, hasta ahora no se ha prestado suficiente atención al aprovechamiento de la convección natural). El objetivo principal de los secadores puede ser proporcionar protección contra el polvo, la suciedad, la lluvia, el viento o los depredadores, y suelen utilizarse para frutas, pescado, café u otros productos que, de otro modo, generarían un alto desperdicio. Existen muchos otros tipos. Los secadores de invernadero son una versión más sofisticada de los secadores de carpa. Los secadores de caja pueden incorporar aislamiento térmico para alcanzar temperaturas más altas. Los secadores de silo combinan las funciones de secado y almacenamiento a largo plazo. Los hornos solares para madera pueden incluir almacenamiento de agua caliente para permitir el control necesario de la velocidad de secado. ¿Secado solar o secado al aire libre?
En primer lugar, una ventaja importante del secado solar es que el producto queda protegido de la lluvia, los insectos, los animales y el polvo que pueda contener materia fecal. Algunos sistemas también ofrecen protección contra la luz solar directa. En segundo lugar, un secado más rápido reduce la probabilidad de que se forme moho. En tercer lugar, las temperaturas de secado más elevadas permiten un secado más completo, lo que puede prolongar considerablemente el tiempo de almacenamiento (siempre que se evite la rehumidificación durante el almacenamiento). Por último, los secadores solares más complejos permiten cierto control sobre la velocidad de secado.
¿Qué secador solar?
La elección entre los distintos tipos de secadores solares dependerá de las necesidades locales y, en particular, de la escala de operación. Si se destinan a pequeños agricultores, el coste inicial puede ser el principal factor limitante, por lo que podrían ser más adecuados los secadores tipo carpa o caja cubiertos de plástico.
Sin embargo, podría observarse una tendencia hacia un secado más centralizado para permitir un uso más intensivo del equipo. De esta forma, el mayor coste inicial de las cubiertas de vidrio podría resultar asequible, y la electricidad de la red podría estar disponible para alimentar los ventiladores y obtener un rendimiento mucho mayor para una superficie de colector determinada.
Para escalas y costos de capital intermedios, el secador de arroz por convección natural es un diseño de eficacia comprobada.
La elección entre utilizar radiación solar o combustible para calentar el aire se reduce principalmente a una cuestión de costos iniciales más elevados y costos de combustible continuos, lo cual debe analizarse para cada ubicación. En algunos casos, es posible quemar cáscaras de arroz u otro combustible con un bajo costo de oportunidad. Una tonelada de arroz produce 200 kg de cáscaras. El calentamiento con combustible generalmente permite un mejor control de la velocidad de secado que el calentamiento solar; además, posibilita un secado continuo. Si se requiere alguno de estos métodos, un sistema combinado con precalentamiento del aire mediante energía solar podría ser apropiado.
Proyectos relacionados
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Véase también
- Secado de alimentos (Informe práctico)
- Secado de alimentos con vapor sobrecalentado
- Tecnología de secado a pequeña escala (Informe práctico)
Enlaces externos
- Diseños de deshidratadores solares en Permies.com
- Planos de deshidratadores solares en Permies.com
- Vídeo sobre deshidratador solar en Permies.com
Lecturas adicionales
- Secado de alimentos ( Informe técnico práctico )
- Informe técnico práctico sobre tecnologías de secado
- Informe técnico práctico sobre secadoras de bandejas
- Informe técnico práctico sobre el secador de bandejas Anagi
- Construcción y uso de un secador solar sencillo para conservar alimentos fuera de temporada. HEDON
- Red de energía doméstica
- Desecación de alimentos para obtener beneficios: una guía para pequeñas empresas. Barrie Axtell, ITDG Publishing, 2002.
- Cómo iniciar un negocio de secado de alimentos: una guía paso a paso. Fabrice Thuiller, ITDG Publishing, 2002.
- Secadores solares. Consejo Científico de la Commonwealth, 1985.
- Secado solar: Métodos prácticos de conservación de alimentos, OIT, 1988
- Producción de frutas y verduras deshidratadas mediante energía solar para el desarrollo de pequeñas empresas, NRI 1996
- ¡Prueba a secarlo! Estudios de caso sobre la difusión de la tecnología de secado en bandejas, Barrie Axtell y Alex Bush, IT Publishing, 1991.
| Autores | |
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| Licencia | CC-BY-SA-3.0 |
| Citar como | "Deshidratador solar" . Appropedia. 2008–2025 . Consultado el 13 de mayo de 2026 . |