DISEÑO DE MAQUINA SECADORA DE CAFÉ

DISEÑO DE MAQUINA SECADORA DE CAFÉ

Integrantes:

• Macchiavello Arredondo Gino Alejandro (2016017798 )
• Yapo Flores Daniel (2017035807 )
• Espinoza Pomasoncco Gianmarco (2016236435)
• Rojas Rodríguez César Miguel (2016027009)

Universidad Nacional Federico Villarreal, Perú

Robotica

Docente: Cirstian Castro Vargas

RESUMEN: El prototipo diseñado e implementado para el secado del café es de bajo costo, no incluye la mano de obra, ni el costo del diseño. Se busca reducir el tiempo  comparación con el método tradicional; además es de fácil manejo ya que el equipo diseñado permite el control automático de la temperatura y el monitoreo de la humedad del grano.

1. INTRODUCCIÓN

El secado del café es una de las etapas más críticas para obtener un producto de alta calidad, ya que depende de muchos factores, entre los cuales se destacan las condiciones ambientales, la calidad del café que se va a secar y los controles de proceso, como el espesor de la capa de café. En la etapa de secado, cualquier daño ocurrido es irreversible. De ahí que este proceso se realiza con el fin de conservar la calidad del grano, disminuir el contenido de humedad inicial desde el 55% presente en el café hasta un valor que oscila en un rango entre el 10 y 12 %. Otro fin es evitar que el fruto sufra daños en su aspecto físico y composición química, para así obtener condiciones que permitan almacenarlo, venderlo o trillarlo posteriormente.

El secado mecánico del café se realiza en una cámara de secado donde se deposita el café, un ventilador que mueve el flujo del aire, permitiendo que pase por capas de café situadas en la cámara, y un calentador del aire del tipo indirecto. Para el secado mecánico de granos se emplean dos métodos: en el primero, los granos están entre 4 y 120°C; el segundo se realiza a temperatura ambiente y permite obtener un producto final (granos de café) de óptima calidad, sin embargo, el tiempo de secado es mayor en comparación con el primer método.

Actualmente existen tres dificultades en el proceso  de  secado  mecánico  y  solar  del café : (i) El proceso de secado termina cuando el personal encargado a partir de su experiencia determina que el café está seco; este tiempo de secado depende de la cantidad y del tipo de café a secar. Con esta técnica no se puede garantizar que una vez cumplido este tiempo el grano quede completamente seco en su totalidad. Si el contenido de humedad en el grano no es el apropiado después del proceso de secado, esto reduce el tiempo que puede estar almacenado en óptimas condiciones, debido a que el efecto de la humedad facilita el crecimiento de hongos e insectos que dañan los granos de café. Se ha evidenciado que en la mayoría de los secadores mecánicos utilizados el control de temperatura es de tipo on-off, la cual genera una oscilación no deseada en la temperatura de secado. Para el secado solar, el tiempo de se-

cado es mucho mayor frente al secado mecánico, debido a que la época de cosecha concuerda con la temporada de lluvias del país.

Un secado adecuado de café mediante el método mecánico permite obtener produc- ciones de mejor calidad; con este método el tiempo de secado se disminuye significa- tivamente, pasando de un tiempo que puede variar entre 7 y 15 días (secado bajo sol) a alrededor de 1 a 2 días (secado mecánico).

¿Es posible construir un sistema automático para el secado del café?

El diseño e implementación de un prototipo para el secado de café permitirá tener control en la temperatura y humedad de los granos del café; por lo tanto, el tiempo de secado disminuirá y permitirá obtener producto final de mejor calidad.

2. METODOLOGÍA

La metodología incluyó tres fases. En la fase 1 se identifican los requisitos para el diseño del prototipo. La fase 2 corresponde al diseño mecánico e implementación del sistema; mediante el diseño asistido por computador (CAD) se diseña el prototipo con las dimensiones geométricas establecidas; posterior a esto se procede a la selección de los elementos necesarios y a la construcción física del sistema en lámina, siguien- do lo establecido por los planos obtenidos. Finalmente, en la fase 3 se procede a rea- lizar la instrumentación electrónica del prototipo; aquí se integran los componentes eléctricos y electrónicos al sistema.

Fase 1: Requisitos de diseño

A continuación, se detallarán algunos de los requisitos de diseño establecidos por la institución educativa para el prototipo:

• El secador debe ser eléctrico.
• El prototipo debe ocupar poco espacio.
• Debe ser de fácil operación para el operario.
• Tener en cuenta que se cuenta con una producción aproXimada de 5 kg.
• El sistema debe ser económico.

Si el prototipo no cumplía con los requisitos de diseño establecido, estos eran rediseñados o ajustados hasta lograrlo.

Fase 2: Diseño mecánico del prototipo

Según los requerimientos explicados en la sección anterior, se procedió a diseñar un sistema de secado automático, utilizando aire caliente.

Nuestro prototipo tiene la configuración geométrica mostrada en la figura 1. El funcionamiento del proto- tipo se basa en ingresar aire caliente al sistema, en donde el aire es producido por el ventilador centrifugo, que pasa por un conducto y por una resistencia, que es la encargada de aumentar la temperatura del flujo desde un valor aproximado de 25°C (temperatura ambiente) hasta un valor de 50°C. Una vez calentado el aire, este pasa por la bandeja y por la capa de café depositada, para así realizar el proceso de secado, que consiste en disminuir el porcentaje de humedad presente en los granos, y que va desde un 53 % de humedad aproXimadamente hasta un rango entre 10 y 12 % (ver figura 1).

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