UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA, ELECTRICA, Y ELECTRONICA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA DISEÑO Y CÁLCULO DE UN SECADOR ROTATIVO DE SAL PARA LA COMUNIDAD DE COLCHANI. PERFIL DE PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA DE MECANICA UNIVERSITARIO : ALEXANDER CHOQUE YUCRA Sucre –Bolivia 2020 Contenido 1.1. INTRODUCCION .................................................................................................................... 1 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ................................................................................. 3 1.2.1. Identificación del problema ............................................................................................. 3 1.2.2. Formulación del problema .............................................................................................. 3 1.3. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 3 1.3.1. Objetivo General. ............................................................................................................. 3 1.3.2. Objetivos Específicos. ..................................................................................................... 3 1.4. JUSTIFICACION ..................................................................................................................... 4 1.4.1. Justificación técnica:........................................................................................................ 4 1.4.2. Justificación económica: ................................................................................................. 4 1.4.3. Justificación social: .......................................................................................................... 4 1.5. ALCANCES DEL PROYECTO .............................................................................................. 4 1.5.1. Alcance temático .............................................................................................................. 4 1.5.2. Alcance geográfico .......................................................................................................... 4 1.6. INDICE TENTATIVO .............................................................................................................. 5 1.7. CRONOGRAMA ...................................................................................................................... 6 1.8. PRESUPUESTO ..................................................................................................................... 7 BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................ 7 1.1. INTRODUCCION Bolivia es un país que posee grandes reservas de sal o salares, en Bolivia, existen 46 empresas salineras, entre industrias y de producción artesanal. La materia prima para procesar y comercializar variedades de sal, para todo tipo de uso y consumo en el país, es extraída directamente del Salar de Uyuni, uno de los salares más grandes y antiguos del mundo, con una extensión de 10.582 km2, ubicado en el departamento de Potosí a 3.650 msnm, los salares son emplazamientos geográficos donde son recuperados diversos productos tanto para la industria energética como para el consumo humano; esta es la razón por la cual la implementación de secadores en la producción de sal para el consumo humano se hace imprescindible, pues actualmente los productores de este insumo aun lo hacen de forma artesanal y rustica, es decir que las tecnologías actuales de deshidratado que usan son muy ineficientes, con bajas condiciones de inocuidad e higiene durante el proceso. La sal (NaCl), está compuesta por un 39.9% de Na (sodio) y 60.7% de Cl (cloro). Mineralógicamente se la conoce con el nombre de Halita, pero su uso común es el de sal, su brillo es de transparente a translucido y es incolora o blanca. Abunda en la naturaleza formando grandes masas sólidas (salares) o disuelta en el agua de mar (sal marina) y en algunos manantiales. Se caracteriza por su exfoliación cúbica y su sabor, presenta una densidad de 2.17g/cm3, es transparente y su dureza en la escala de Mohs es de 2.5, es una sustancia muy soluble en el agua e inodora. Para la nutrición, un elemento sumamente necesario es la sal, sin embargo el organismo humano sólo la necesita en cantidades pequeñas. La sal es la única roca comestible por el hombre y es posiblemente el condimento más antiguo empleado por el ser humano, su importancia para la vida es tal que ha marcado el desarrollo de la historia en muchas ocasiones, moviendo las economías, siendo objeto de impuestos, monopolios y guerras, pudiendo llegar a ser un tipo de moneda; de hecho la palabra salario se deriva de la palabra sal, porque en cierta época se remuneraba el trabajo precisamente con sal, en algunos lugares era muy escasa y por ende valiosa. 1 La sal tiene múltiples aplicaciones y usos en diferentes campos, actualmente la producción mundial de sal destinada a consumo humano alcanza el 40% de la producción total. En la alimentación, se emplea fundamentalmente para realzar ciertos sabores, se comercializa como un alimento funcional al que se le añade yodo para prevenir enfermedades locales como el bocio, o flúor para prevenir la caries. Sirve para conservar alimentos, logrando que sea adecuado para la elaboración de salazones y encurtidos. Aproximadamente el 60% de la producción mundial de sal, tiene aplicaciones industriales, como: la industria del papel, ganadera (alimentación de vacas, cerdos, caballos, etc.), farmacéutica para la elaboración de infusiones, drogas y sueros clínicos, elaboración de jabones, detergentes y cosméticos. En Bolivia la producción para el consumo interno está orientado a cubrir tres grandes grupos: sector industrial, consumo humano y, sector pecuario. La sal de consumo humano es vendida tanto en forma directa, de los productores a los consumidores o comercios, como a través de distribuidores; la sal para la industria pecuaria generalmente se vende directamente del productor al consumidor. El proceso actual de producción de sal consiste en: Explotación de la materia prima in situ (salar). Transporte de la materia prima hacia las plantas. Acumulación y exposición al sol para una primera etapa de deshidratado. Transporte de la sal a las planchas de secado. Encendido de los hornos para la última etapa de deshidratación. o Constantemente revolver la sal para un secado uniforme, dejar expuesta al calor aproximadamente unos 30 minutos. Remover la sal y llevar a los molinos para refinar, al mismo tiempo agregar el yodo. Descrita la actual forma de procesamiento hace imprescindible la implementación de secadores industriales, pues estos aumentarían la productividad, se mejorarían las condiciones de higiene e inocuidad alimentaria durante el proceso de producción. 2 Los secadores hacen que el material húmedo sea continuamente elevado debido a la rotación del secador dejándolo caer a través de una corriente de aire caliente que circula a lo largo de la carcasa del secador. El flujo de aire puede ser en paralelo tanto como en contracorriente. 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 1.2.1. Identificación del problema La actual producción de sal para consumo humano se realiza con métodos rústicos, careciendo de condiciones de higiene e inocuidad alimentaria, además la productividad es muy baja; estas razones son suficientes para hacer necesaria la implementación de un secador industrial. 1.2.2. Formulación del problema ¿Cuáles son las variables a considerar para el diseño mecánico de un secador rotativo para ser implementado en la comunidad de Colchani? 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo General. Diseñar y calcular un secador rotativo para sal con una capacidad de 1000Kg por hora. 1.3.2. Objetivos Específicos. Realizar el diseño mecánico de la máquina. Realizar una revisión de la tecnología actual de sistemas de deshidratación. Analizar los parámetros que intervienen en la deshidratación. Describir los parámetros físicos de la sal que determinan el secado para que se lleve a cabo eficientemente la deshidratación del cloruro de sodio o sal común. Definir los parámetros físicos para la operación de secado. Plasmar los cálculos en un modelo 3D. 3 1.4. JUSTIFICACION 1.4.1. Justificación técnica: Reducir la fatiga en el personal involucrado, aumentar la productividad y mejorar las condiciones de higiene e inocuidad alimentaria durante el proceso. 1.4.2. Justificación económica: La implementación de este tipo de equipo tendrá efecto en la relación costo beneficio respecto a la utilidad que tienen con el tiempo, es decir con la utilización de este tipo de equipos se disminuye la probabilidad de problemas operacionales incrementando la rentabilidad de la producción. 1.4.3. Justificación social: Mejorar las condiciones de higiene e inocuidad alimentaria durante el procesamiento de los alimentos, beneficiando a los consumidores finales. 1.5. ALCANCES DEL PROYECTO 1.5.1. Alcance temático En el presente proyecto se abarcara temas referentes a la deshidratación y el diseño de máquinas de secado. 1.5.2. Alcance geográfico El proyecto será diseñado pensado que será implementado a orillas del salar de Uyuni, provincia Antonio Quijarro departamento de Potosí, específicamente la comunidad de Colchani la cual cuenta con plantas de producción de sal para consumo pero con procesos artesanales. 4 1.6. INDICE TENTATIVO CAPITULO I 1.1. Introducción 1.2. Identificación del problema 1.3. Objetivos 1.3.1 objetivo general 1.3.2 objetivos específicos 1.4. Justificación 1.5. Alcance del proyecto CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1 Fundamentos del secado 2.2 Equipos para secado 2.3 Secadores rotatorios CAPITULO III INGENIERIA DEL PROYECTO 3.1 Análisis termico 3.3 Transferencia de calor 3.4 Transferencia de masa 3.5 Diseño mecánico CAPITULO IV COSTOS CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 5 1.7. CRONOGRAMA ACTIVIDADES Marzo Abril 3 4 1 2 3 Mayo 4 1 2 3 4 Junio 1 2 3 Agosto 4 1 2 3 Elección del tema Búsqueda de información Definición del problema Elaboración del perfil Corrección del perfil Defensa del perfil Elaboración de la ingeniería del proyecto Elaboración del marco teórico Elaboración de los planos Elaboración de las conclusiones Elaboración de las recomendaciones Revisión previa del proyecto final Corrección del proyecto por el profesor Aprobación del proyecto 6 1.8. PRESUPUESTO ACTIVIDAD Recolección de información PRECIO UNITARIO UNIDAD CANTIDAD SUBTOTAL 2,5 hr 50 125 2 hr 100 200 80 viatico 2 160 Análisis de muestras 120 muestra 2 240 Alimentación 14 porción 240 3360 Impresiones 1 hoja 1200 1200 Empastado 75 unidad 4 300 (internet) Uso de computadora Viaje para recolección de muestras TOTAL (Bs) 5585 BIBLIOGRAFIA Adriana Elizabeth Abarca Sanchez, M. F. (2014). Diseño y construcción de un secador rotatorio para la obtención de escamas PET. Riobamba, Ecuador. Brenda Cecilia Espinoza Lenis, J. D. (2015). Re-Ingenieria de un secador rotatorio didáctico para el laboratorio de operaciones unitarias. Guayaquil, Ecuador. Castellanos, C. S. (11 de Mayo de 2012). Diseño y simulación de una máquina secadora de forrajes multiples para la elaboración de harina con capacidad de 400Kg/hora para la empresa "ENSIFOR S.A.". Sangolqui, Ecuador. Jimenez, V. C. (5 de Noviembre de 2009). Diseño de un sistema de secado de café. Caracas, Venezuela. Oscuez, C. G. (2014). Desarrolo de una técnica Langragiana para el dimensionamiento y análisis paramétrico de secadores rotativos. Guayaquil, Ecuador. Romaña, C. A. (Abril de 2013). Modelación, simulación, control predictivo de un secador rota disco en la industria pesquera. Piura, Peru. Barrenechea, D. M. (10 de Abril de 2014). Cuadro de MandoIntegral para la Planta Industrializadora de Sal y Alimentos Bolivianos S.R.L. Cochabamba, Cercado, Bolivia. 7
