Desarrollo de un sistema mecatrónico de 5kg de capacidad de secado de microalgas Nostoc mediante el uso de un colector solar parabólico

Abstract

El presente trabajo de investigación está referido al diseño de un sistema mecatrónico automatizado para el deshidratado de microalgas Nostoc sphaericum (Cushuro). El sistema propuesto es capaz de mantener los parámetros de humedad, temperatura y velocidad controlados. Esto debido a que un secado eficaz y eficiente se logra al mantener el elevado valor nutricional del producto al finalizar el proceso, es decir, la importancia del proceso radica en alcanzar la humedad deseada mediante un preciso control de secado sin reducir drásticamente su alta concentración de proteínas (60%-80%). Además, se consideró una capacidad de procesamiento de 5 kilogramos de microalga húmeda para construir el deshidratador. El sistema de secado trabaja principalmente con energía solar, transfiere calor mediante el aire del ambiente hacia la cámara de secado a una velocidad constante, usando un colector solar parabólico. El control del proceso se realiza por medio de un PLC S7-1200 (Controlador lógico Programable) para mantener una temperatura constante de aire en el interior (60 grados Celsius) durante el proceso de secado. Los resultados del proceso de secado se muestran en un panel HMI (Interfaz hombre- máquina) ubicado en la cubierta del tablero de control. En el capítulo 1, se presenta un análisis del problema, indicando los objetivos que se desean alcanzar. En el capítulo 2, se explica los conceptos básicos relevantes para el presente proyecto, así como un resumen del estado del arte. En el capítulo 3, se detalla el desarrollo del proyecto desde el diseño, validación e interpretación. Finalmente, el capítulo 4 se presentan las conclusiones y recomendaciones.

The present research work is referred to the design of an automated mechatronic system for the dehydration of Nostoc sphaericum (Cushuro) microalgae. The proposed system can maintain the parameters of humidity, temperature and speed under control. This is because effective and efficient drying is achieved by maintaining the high nutritional value of the product at the end of the process, i.e., the importance of the process lies in reaching the desired moisture through precise drying control without drastically reducing its high protein concentration (60%-80%). In addition, a processing capacity of 5 kilograms of wet microalgae was considered to build the dehydrator. The drying system works mainly with solar energy, transferring heat through ambient air to the drying chamber at a constant speed, using a parabolic solar collector. The process is controlled by a PLC S7-1200 (Programmable Logic Controller) to maintain a constant indoor air temperature (60 degrees Celsius) during the drying process. The results of the drying process are displayed on an HMI (Human Machine Interface) panel located on the control board cover. In chapter 1 presents an analysis of the problem, indicating the objectives to be achieved. Chapter 2 explains the basic concepts relevant to this project, as well as a summary of the state of the art. Chapter 3 details the development of the project from design, validation and interpretation. Finally, Chapter 4 presents the conclusions and recommendations.