SIP 20211251 Transferencia de masa y calor en el secado de Mesquite (Prosopis laevigata) en un secador solar tipo invernadero.

El secado es una operación unitaria que combina la transferencia de masa y calor con el fin de remover la humedad de un sólido. Esta operación involucra diferentes mecanismos de transferencia de masa y calor, los cuales tienen un impacto en la calidad del producto final. Los árboles de Mesquite están presentes en diversas regiones del Estado de Oaxaca, por lo cual es necesario proponer procesos que permitan deshidratar cantidades importantes de esta vaina.
Existen diferentes tipos de secadores, la elección depende del producto a secar y de la escala del proceso. Para disminuir el costo energético de esta operación, se ha recurrido al uso de la energía solar, y para incrementar la productividad se propone una implementación en secaderos tipo invernadero. De acuerdo a Almuhanna (2011), la eficiencia térmica de un secador tipo invernadero, depende de las características geométricas del secador, del caudal másico del flujo de aire y de las condiciones climáticas que rodean el invernadero. Por su parte, Sandoval et al (2020), analizaron las condiciones de secado para vainas de mezquite, utilizando un túnel de secado con condiciones controladas. Los autores identificaron tres etapas de madurez de las vainas, y encuentraron que la microestructura del material es un factor limitante de la difusión de la humedad.
Los secadores tipo invernadero operan normalmente en convección natural, sin embargo, la implementación de una convección forzada parece incrementar la rapidez de secado, asimismo, un análisis de la transferencia de masa y calor deben ser considerados. En México, la irradiación solar media es de 5.5 kWh/m2, por esto, es importante implementar tecnologías de procesamiento que utilicen la energía solar. EL cálculo de los coeficientes de transferencia deberá ser abordado.

Un secador solar invernadero es una estructura que se cubre con un material transparente o translúcido, que facilita el paso de luz, y de esta forma, nos permite aprovechar la energía del sol por efecto invernadero. En el presente proyecto, se estudió la transferencia de masa y calor durante el secado solar en invernadero de vainas de Mezquite. Se obtuvieron y analizaron cinéticas de secado en convección natural y convección forzada. Se calcularon los coeficientes de transferencia de masa y calor a partir de datos experimentales, para lo cual se registraron diferentes datos durante los experimentos. Para el caso de convección forzada se utilizó un ventilador de piso, con la finalidad de generar un flujo de aire al interior del invernadero. El ventilador suministra un flujo de aire de 6.1 m/s dirigido a un ángulo de 45° con respecto al eje horizontal. El coeficiente de transferencia de calor promedio convección natural fue de 2.8008 W/m2°C, el coeficiente de transferencia de calor promedio convección forzada de 5.9065 W/m2°C. En tanto que, el coeficiente de transferencia de masa promedio para convección natural fue de 0.00321 kg/m2s, y de 0.0066 kg/m2s para el experimento en convección forzada. Se registraron los datos de peso de la muestra, velocidad de aire, temperatura del alimento y de aire, y humedad relativa. La información permite observar las fluctuaciones de las condiciones de secado y su alta dependencia del clima.