Evaluación técnica y económica del secado de cochinilla en una instalación de secado solar indirecto y por exposición directa al sol

Abstract

La presente investigación es una evaluación técnica y económica de dos métodos de secado sobre cochinilla, uno en un secado por exposición directa al sol y el otro por un sistema de secado de incidencia indirecta. La finalidad de la evaluación es ver la influencia de los dos métodos de secado evaluados en las variables peso seco, el contenido final de ácido carmínico, humedad final y el tiempo de secado, en el producto cochinilla seca. En estudios previos como el de Ortega (2011) y López (2005) se afirma que la exposición directa al sol tiene influencia negativa sobre el contenido de ácido carmínico y el peso seco final además de tener mayor tiempo de secado que en un método secado por estufa. El método de secado por exposición directa, consiste en secar la cochinilla húmeda a temperatura ambiente, incidiendo el sol directamente. El método por secado solar de forma indirecta, consiste en el uso de un equipo de secado que absorbe la energía solar y la transfiere a una cámara de secado a través de un fluido térmico, el equipo funciona a temperaturas entre 40 °C y 70 °C. Esta máquina es producto de un diseño previo y construcción por el investigador, en colaboración con la empresa SISECSOLAR. El trabajo contiene varios ensayos preliminares, para caracterizar el comportamiento de las variables de temperatura, humedad, velocidad del viento, velocidad del fluido térmico en el equipo de secado vacío. Luego experimentos previos con materia prima en los dos métodos, para finalmente hacer experimentos finales en los dos métodos de secado con cochinilla, que luego serán enviados a laboratorio externo. La materia prima, cochinilla húmeda es recolectada de Irrigación la Cano, en el distrito de la Joya, Arequipa, después se lleva al local de experimentación en la ciudad de Arequipa. En este lugar se caracteriza las variables de temperatura, humedad y su efecto sobre las variables de calidad de la cochinilla seca. Para el control de estas variables se van a usar sensores de temperatura (PT1000, NTC10K,), sensores de humedad (DHT 11), y equipos externos para control de la pérdida de peso (TK electronic digital scale), selección de tamaños (Pasante por Malla ITINTEC), tomando los datos de forma manual cada una hora. También es requerido un sistema de adquisición de datos para la toma de humedad, temperatura de la cámara y control de flujo de aire. Finalmente un sistema automático de 24 horas de funcionamiento para control de temperaturas con una pantalla de lectura de datos. La metodología de evaluación de resultados se siguió el modelo de Kavak (2006), se va calcular el valor final de peso seco en base a la humedad inicial y humedad final, para determinar el tiempo final de secado. También se va determinar la curva de secado que presenta el valor de peso en cada instante de tiempo, la curva de velocidad de secado por la humedad libre, la curva de velocidad de secado en cada instante de tiempo. Los valores de estas curvas serán comparados por cada método analizado. El análisis de calidades por tamaños se realiza a través del pasante por malla por el investigador y el análisis físico-químico de ácido carmínico y la humedad, se va realizar por el laboratorio de Ensayo Servilab de la Universidad Nacional de San Agustín. Durante la fase de experimentación, el sistema de secador solar indirecto trabajó entre las temperaturas de 70 y 34 °C y entre 60 y 30 °C, regulando este rango con el sistema de control de temperaturas. En el caso de exposición directa al sol la temperatura fue de entre 34 y 8 °C. Los resultados de esta diferencia de temperaturas permiten que el proceso de secado por el secador de incidencia indirecta sea menor tiempo entre 65 y 40% que un secado por exposición directa. Los resultados de los experimentos del secado solar de incidencia indirecta comparados a un secado de exposición directo al sol, son el aumento entre 4% y 2% por kilogramo seco en cochinilla de primera. El más importante resultado es la confirmación de las investigaciones previas, se vio la mejora la concentración de ácido carmínico en 0.6% a 0.2%. Estos resultados representados en los ingresos de los productores representan entre $1.23 y 1 adicionales por kilogramo, y de $ 123 y 100 por 100 kilogramos. Finalmente el trabajo presenta el análisis de la mejora de velocidad de secado que genera mayores flujos de ingresos. Considerando el costo de la inversión inicial de $ 2487.88 (costo del equipo y otros) y las ganancias por las mejoras realizadas, un costo de oportunidad de capital acorde al riesgo de mercado de 50%, que está dentro de una rentabilidad invertida en Fondos, que resulta en un CPCC de 33.68% anual (2.40% mensual) y un precio promedio de $ 43 para la cochinilla de primera seca y limpia. Se tiene un VANE de $ 45,555 a dos años, un TIRE mensual de 108.96% y un ROI de 2445.95% y un periodo de recuperación de la inversión al 5 mes del primer año y un valor de B/C de 13.29 dando un beneficio marginal de $60 609, que hace de esta inversión una gran oportunidad de mejora.