Modelación matemática de un secador solar tipo invernadero

Abstract

En México se desperdician, cada año, alrededor de 10 mil toneladas de alimentos (verduras y frutas), equivalente al 37% de la producción de acuerdo con estudios de la FAO. El deshidratado puede contribuir a reducir este problema ya que permite aumentar la vida postcosecha de los productos agrícolas. El objetivo de esta investigación fue generar y analizar modelos matemáticos del comportamiento de un secador solar tipo invernadero. Se llevaron a cabo experimentos de secado de tomate (Solanum lycopersicum L) y guayaba (Psidium guajava) que se utilizaron para evaluar modelos de capa fina; se generaron modelos ARX y ARMAX para predecir la temperatura dentro del secador y se desarrolló un modelo dinámico mecanicista que predice el comportamiento del secador solar durante el proceso de secado de frutos de tomate. El sistema de secado solar parabólico tipo invernadero permite condiciones adecuadas para el secado de rodajas de tomate y guayaba, ya que reduce el contenido de humedad al 20% en base húmeda en tomate y al 8% en el caso de guayaba. Con un tiempo de secado de 8 horas para ambos productos. El mejor modelo fue el Henderson y Pabis Modificado para ambos productos, con una eficiencia de modelado de 0.995 y 0.997, respectivamente. Las variables de estado predichas por el modelo mecanicista coincidieron razonablemente con los datos experimentales medidos, ya que el valor del error cuadrático medio de la predicción fue 9.02% para la temperatura de la cubierta, 6.26% para la temperatura del aire, 6.13% para la temperatura del piso y 6.00% para el contenido de humedad de tomate. Dado que los modelos dinámicos ARX y ARMAX mostraron un ajuste mayor del 85% con los datos del conjunto de evaluación; son una excelente opción para diseñar sistemas de control para el ambiente del sistema secador solar tipo invernadero.