13. alatrista corrales arturo

XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
BALANCE TÉRMICO DE UN SISTEMA DE PASTEURIZACION HTST DE
LECHE CON APORTE MAYORITARIO DE ENERGIA SOLAR
Ing. Antonio García Velasquez - agarcia@eltaller.org.pe
El Taller Asociación de Promoción y Desarrollo - Arequipa
MSc. Ing. Arturo Alatrista Corrales - arturo.alatrista@gmail.com
Universidad La Salle - Arequipa
MSc. Ing. Pedro Bertín Flores Larico - pfloresl1956@gmail.com, pfloresl@unsa.edu.pe
Universidad Nacional San Agustín de Arequipa, cer-ee-unsa
Resumen. El presente artículo muestra el análisis térmico de un sistema de pasteurización de leche HTST a escala piloto,
diseñado y construido en el contexto del desarrollo del proyecto : “Desarrollo de un sistema productivo rentable y de alto
estándar sanitario, para lecherías rurales de la sierra de Arequipa, utilizando la energía solar térmica como recurso clave
dinamizador”, el cual fue implementado por la ONG El Taller de Arequipa, desde abril del 2013 hasta agosto 2014, con el
apoyo del Ministerio de Asuntos Exteriores de Finlandia, la Alianza de Energía y Ambiente para la Región Andina y el
Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura.
La evaluación del balance térmico global del sistema se realizó comparando los flujos energéticos de entrada y salida del
sistema de almacenamiento de agua caliente, versus, balances de energía efectuados a partir del cambio de temperaturas del
mismo tanque durante 6 días. Previamente, el sistema de pasteurización mostró en pruebas de campo iniciales un
comportamiento acorde a los parámetros de diseño, alcanzando temperaturas de pasteurización de 72°C por retención mayor
a 20 segundos, a un caudal de leche aproximado de 5 litros / minuto.
Los resultados muestran que el sistema solar térmico tiene una eficiencia térmica global de 17 a 21%. El % de aporte solar
es variable en función a la demanda energética del proceso y las condiciones de irradiación en el ambiente. Los cálculos
para las pruebas de campo indican, que un aporte solar de más de 70% puede ser alcanzado, cuando la irradiación global
diaria supera 5.1 kwh/m2 (valor promedio anual para la zona de Arequipa), cuando la T° inicial de leche a pasteurizar es de
23°C, y cuando el sistema solar mantiene un funcionamiento óptimo.
Palabras –clave: Pasteurizacion, Leche, Energia Solar
1.- INTRODUCCION
La presente investigación pretende muestra el desarrollo de un sistema de pasteurización de fluidos alimenticios
HTST (High temperatura short time – 72°C x 15 segundos) que es capaz de integrar energía solar en más de 50% respecto a
la demanda energética del proceso, manteniendo una prestación similar a los sistemas de pasteurización HTST que se
ofrecen en el mercado de estas tecnologías. Esto es posible a partir de un sistema que involucra colectores solares de baja y
media temperatura, un sistema de almacenaje de agua caliente presurizada, y un sistema de intercambio de calor, de diseño
y construcción nacional. Mediante el presente aporte, se pretende mostrar los resultados de las pruebas de campo del primer
prototipo construido, como base para su validación técnica. Dicho prototipo ha sido construido en el contexto del desarrollo
del proyecto : “Desarrollo de un sistema productivo rentable y de alto estándar sanitario, para lecherías rurales de la sierra
de Arequipa, utilizando la energía solar térmica como recurso clave dinamizador”, el cual fue implementado por la ONG El
Taller de Arequipa, desde abril del 2013 hasta agosto 2014, con el apoyo del Ministerio de Asuntos Exteriores de Finlandia,
la Alianza de Energía y Ambiente para la Región Andina y el Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura.
2.- SITUACION
De acuerdo con el plan energético nacional, para el 2018, nuestro país deberá reducir en 15% el consumo
energético de fuente tradicional. El 52 % de este consumo, se encuentra en el sector industrial y generación térmica. La
energía solar se convierte en una alternativa promisoria.

La sierra sur del país, ostenta uno de los índices de radiación directa más altos del mundo. (NREL,USA)
(www.3tier.com). A diferencia de las aplicaciones solares para generación eléctrica (fotovoltaica o térmica), donde se
alcanzan eficiencias de 15 a 20%, una de las aplicaciones más prometedoras de las tecnologías solares, está relacionada a la
generación de calor para procesos industriales, donde se alcanzan eficiencias mayores a 50%.
Varios sectores industriales, tales como alimentos, química, plásticos, textil y materiales, involucran procesos que
requieren temperaturas entre 80°C y 260°C,y han sido identificados como muy prometedores, ya que para estas
aplicaciones, los sistemas de colectores solares de concentración y sistemas hidráulicos resultan ser más sencillos y menos
costosos.
En Perú, a pesar de contar con envidiables condiciones de recurso solar, existe poco o nulo ámbito de aplicación
solar para sistemas industriales tanto a nivel científico como a nivel empresarial, debido a barreras en la capacidad local de
absorción o transferencia tecnológica. Por tanto, existe una gran necesidad de realizar investigación aplicada, que permita
desarrollar conocimiento general sobre aplicaciones solares de gran impacto económico y ambiental como son las
aplicaciones de calor en procesos industriales. (Brunner, et al., 2008).
Por otro lado existe en el país, y sobre todo en zonas rurales, un enorme número de centros productivos de
derivados lácteos, y en especial de queso, que realizan procesos productivos sin considerar los estándares sanitarios
mínimos exigidos por las regulaciones nacionales de salud pública. Estos estándares sanitarios, centran su obligatoriedad en
una serie de procesos de producción normados, relacionados a mantener el adecuado nivel de inocuidad dentro de las
instalaciones, y realizar procesos de tratamiento térmico, tal como es la pasteurización en el caso de producción de quesos.
El proceso de pasteurización demanda uso de energía de alta potencia, que involucra inversión en tecnologías para realizar
este proceso e incrementar los costos de producción por el componente energético. Sin embargo, en zonas rurales, existe
escaso acceso a energía. La energía solar, se convierte en una alternativa de alta expectativa, debido a su fácil acceso y su
carácter renovable.
3.- DISEÑO
El diseño conceptual del sistema de pasteurización diseñado y construido para el proyecto, está compuesto por 4
subsistemas: (a) un subsistema de captación de energía solar, (b) un subsistema de calentamiento de alta potencia
(resistencia eléctrica), (c) un sistema de almacenamiento de energía, y (d) un subsistema de provisión energética al proceso
productivo de pasteurización o tratamiento térmico.
Figura 1: Diseño conceptual del sistema de pasteurización
Fuente: Elaboración propia. (Solicitud modelo utilidad 1230/2014, Indecopi-Perú)
El subsistema de captación de energía solar (a), está compuesto por un sistema tradicional de colectores solares de
placa plana (1). Este sistema, provee energía de baja potencia al tanque de almacenaje de agua caliente o fluido térmico, a
través de un intercambiador de calor de espiral (3). En este caso el fluído caloportador es una solución de propilenglicol
para evitar congelamientos durante temporadas frías. Esta solución es impulsada por la bomba (2).
El subsistema de calentamiento de alta potencia (b), está compuesto por un sistema calefactor basado en esta caso
por resistencias eléctricas (4). Este sistema, provee energía de alta potencia al tanque de almacenaje de agua caliente o
fluido térmico, y sirve como un “corrector” de la temperatura en el nivel 1 del tanque, el cual contiene el fluido térmico que
será integrado al proceso de pasteurización o tratamiento térmico.

El subsistema de almacenamiento de energía (c), está compuesto por un tanque de almacenamiento (6) que
contiene en este caso agua. El tanque puede estar opcionalmente presurizado. Si el tanque es presurizado requiere de
dispositivos de protección de cambios de volumen debido a cambios de temperatura o fase del fluido (8). Si el tanque no es
presurizado, requiere utilizar un fluido cuya temperatura de ebullición no sobrepase la temperatura de trabajo del sistema
más un margen de seguridad.
El subsistema de provisión energética al proceso productivo de pasteurización o tratamiento térmico (d), consta de
un intercambiador de calor del tipo tubo y carcaza, cuyo diseño se basa en el intercambio de calor agua - leche en
contracorriente. El detalle se encuentra protegido por la solicitud de modelo de utilidad 1230/2014 Indecopi.
El agua caliente almacenada en el tanque (6) es pasada a través del intercambiador de calor, junto con la leche. Por
tanto, la temperatura de agua será la máxima del tanque en la parte superior del mismo. Esta temperatura se convierte en el
punto crítico del control del proceso. Si el tanque no alcanzó la temperatura mínima necesaria para asegurar una
pasteurización a 72°C, el proceso no puede iniciarse.
4.- PROPUESTA TECNICA DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR (Solicitud modelo utilidad 1230/2014,
Indecopi-Perú)
PARAMETROS DE CALCULO
TIEMPO DE PROCESO:
VELOCIDAD DE LA LECHE EN EL ANULO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR
Do = 0.20m, Di = 0.15m
Q = caudal = 5 lt/min = 5 dm3
/60s = 8.3333*10-5
m3
/seg;
( )
, →
TIEMPO DE PARTICULA DE LECHE EN EL INTERCAMBIADOR
Tiempo en el deposito de retención = 1min → Total 4.3min
AREA DEL SERPENTIN DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR
De = Diametro exterior de la espira, Di = Diametro interior de la espira
Dm = Diametro medio de la espira, le = longitud circunferencial, de = diámetro de tubo, N= numero espiras
CALCULO DEMANDA ENERGETICA PARA PASTEURIZACION
ρ= 1032 Kg/m3
; V=0.3 m3
; Cp=3850Kg/Kg-K; Tsal = 75°C; Tin= 15°C
CALCULO DE PERDIDA DE CALOR EN EL TANQUE
( ) ( )
( ) ( )
( )
Diac = 0.70m, Diametro interior del tanque de almacenamiento de agua caliente

riac=0.350m, Radio interior del tanque de almacenamiento de agua caliente
Hi = 1.86m, Ho=1.86m, Altura del tanque interior
Deac=0.708m, Diametro exterior del tanque de almacenamiento de agua caliente
Diais=0.708m, Diametro interior del aislamiento tanque de almacenamiento de agua caliente
Deais=0.870m, Diametro exterior del aislamiento del tanque de almacenamiento de agua caliente
reais=0.435m; Kac=80w/m-K, Conductividad termica del fierro; Kais=0.1 W/m-K, conductividad térmica del aislamiento
Calculo del coeficiente de transferencia de calor interior (agua) hi a 52°C
Fluido estático, ecuaciones de convección libre, asumiendo temperatura de pared a 45°C
Propiedades a 50°C: K=0.644W/m-K, ρ=988.1 Kg/m3
, u=0.547*10-3
Kg/m-s, Pr=3.55, β=0.451*10-3
K-1
ν = µ/ρ, también Lc = 1.86m
Ecuacion de Raylegh
( )
Ra =
{
[ ( ) ]
}
( )
Nu =
→
Calculo del coeficiente exterior del tanque pared, aire a 15°C
Como el tanque esta en un ambiente cerrado sin circulación de aire, tomamos convección natural
asumiendo la pared del tanque a 18°C
Propiedades a 16.5°C: Cp = 1007 J/Kg-K; K=0.02495 W/m-K; ν=1.493*10-5
m2
/s, Pr=0.7316
Utilizando también (3) y (4) ecuación de rayleigh y nusselt
( )
( )
→
En (2)
( ) ( )
Uo=0.72614 W/m2
-K

Calculo del coeficiente exterior del tanque tapa, aire a 15°C
( ) ( )
( )
Caso pared caliente arriba calculamos el hi del agua. a 52°C
Fluido estático, ecuaciones de convección libre, asumiendo temperatura de pared a 45°C
Propiedades a 50°C; K=0.644W/m-K; ρ=988.1 Kg/m3
; u=0.547*10-3
Kg/m-s; Pr=3.55; β=0.451*10-3
K-1
( )
→ hi = 208 W/m2
-K
Caso pared caliente abajo calculamos el ho del aire a 15°C
asumiendo la tapa del tanque a 18°C
Propiedades a 16.5°C; Cp = 1007 J/Kg-K; K=0.02495 W/m-K; ν=1.493*10-5
m2
/s; Pr=0.7316
( )
( )
( )
En (6)
( )( ) ( )
( )( )
Perdidas por tuberías 10% del valor anterior
Qt = 19.9+3.7056+0.37056= 23.976 KWh por día
ENERGIA A UTILIZAR DIARIAMENTE
Qt = 24 KWh por día
DIMENSIONAMIENTO DEL REQUERIMIENTO DE AGUA CALIENTE COMO FLUIDO DE ALMACENAMIENTO
DE ENERGIA
Para pasteurizar se necesita 19.9KWh/día*(3600s/1hr)= 71640KJ/día=72000 KJ/día
Ti,leche=15°C y Tf,leche= 75°C; Ti,agua caliente= 85°C y Tf, agua caliente= 40°C
( ) ( )

magua caliente=382.8 Kg; V = 389.88 litros considerando densidad 981.85Kg/m3
; Por estabilidad volumen del tanque Vt = 2V=
780 litros → Asumimos Vt = 750 lt
CALCULO DEL AISLAMIENTO TÉRMICO DEL TANQUE
De acuerdo a proyectistas las perdidas de energía del tanque en el día es 6.5 (Kwh) equivalente a 23400 KJ
( ) ( )
( ) → ( ) → Tf,tanque = 57.5°C
CALCULO DEL SISTEMA SOLAR, CALCULO ESTACIONARIO DE DIMENSIONAMIENTO DE COLECTORES DE
PLACA PLANA
Requerimiento térmico según proyectistas por día 26KWh/día = 93600 KJ/día
Tomando características de curva del colector tipo FP 1.20.0 F
( ) ( )
Para una irradiación solar de 700W/m2
con ambos datos se obtiene una eficiencia de la curva de 30%.
Para cubrir el 75% de la demanda, 26KWh*.75 = 18.75KWh y asumiendo la radiación anual de 2130 KWh/m2
-año =
5.84KWh/m2
-dia
( )
A =
Cada panel tiene un área de 1.81m2
, por lo tanto
→ Asumimos 6 colectores de placa plana FP 1.20.0 F
CALCULO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR
El agua caliente circula por la tubería interior del serpentín y la leche por la sección anular exterior al serpentín
( )
( )
( ) ( )
( )
El sistema anulo-serpentin , los fluidos estarán en contraflujo
Para calcular UoAo
( ) ( )
( ) ( )
( )

CALCULO DEL COEFICIENTE INTERIOR DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN, LADO DEL
AGUA CALIENTE, hi y DEL COEFICIENTE EXTERIOR DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN,
LADO DE LA LECHE, ho
DATOS DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR
Di = 9.44mm; Do = 12.70mm; esp = 1.65mm; DDi = 6” = 0.1524m; DDo = 8” = 0.2032m
K304 = 15.1 W/m-K, N = 55 espiras
Temperaturas del agua: Ti = 85°C; Tex = 40°C → Tp = 62.5°C Cp = 4186 J/Kg-K ρ = 981.9 Kg/m3
Temperaturas de la leche: ti = 15°C, tex = 75°C → tp = 45°C Cp = 3850 J/Kg-K ρ = 1032 Kg/m3
V = 5lt/min = 300lt/hr = 0.083333lt/s → m =ρ V = 0.086 Kg/s
Determinación del flujo de masas de agua caliente, ̇ ̇
̇ ( ) ̇ ( ) ( )
( ) ̇ ( ) ̇ → ̇
̇ ( )
( )
Determinación del coeficiente pelicular del agua caliente hi
Tm = 62.5°C K = 0.6565W/m-K, ρ = 981.9 Kg/m3
, u = 0.450*10-3
Kg/m-s, Pr = 2.87
̇
( )
Utilizando la ecuación de Seban y Mclaughlim, para flujo turbulento, Di = 9.44mm, DH=177.5mm diámetro de la espira

[ ( ) ] ( )
Determinación del coeficiente pelicular de la leche ho
Caso de flujo exterior a una tubería cruzada
Velocidad media de la leche en el anulo:
Temperatura media de la leche tm = 45°C
Temperatura media del agua caliente = 62.5°C
Asumiendo como temperatura exterior del tubo de acero inoxidable Twe = 60°C
Temperatura de película
De diferentes tablas propiedades de leche entera
Cp = 3893 J/Kg-K, K = 0.61W/m-K, ρ = 1006.95 Kg/m3
, u = 0.563*10-3
Kg/m-s, Pr = 3.593715757,
ν = 5.591141566*10-7
m2
/s
Asumiendo como un banco de tubos de una sola fila y 55 columnas
Paso transversal ; Paso longitudinal SL= 0.0093m
Calculo de velocidad máxima
( )
( ) ( )
( )
( ) ( )
̇
El área exterior del serpentín es de 1.78m2
6.- ENSAYOS
CONSIDERACIONES INICIALES

Antes de realizar el balance térmico del sistema y el cálculo de la eficiencia del mismo, es necesario indicar que en
pruebas de campo anteriores, cuyos resultados escapan al objetivo del presente artículo, se demostró el cumplimiento de los
parámetros de proceso del intercambiador de calor, con respecto a las consideraciones del diseño de detalle.
De este modo, para un proceso típico, donde se cuenta con agua adecuadamente calentada por mas de 85°C, se obtienen los
siguientes parámetros de proceso.
Indicadores
Parámetros de proceso
según diseño
Temperatura mínima pasteurización S5 (°C) 72
Capacidad de planta (litros) 300
Tiempo máximo de proceso para 300 litros
(minutos)
60
Caudal requerido para impulso de leche Ql (l/min) 5
ΔT caliente (°C) (Tia – Tfl). (*) 10-15
Estos resultados demostraron que, si la temperatura de pasteurización es de 72°C, la temperatura de agua caliente deberá ser
de 85°C en promedio.
DESCRIPCIÓN DE LOS ENSAYOS
Para efectos de poder realizar cálculos del balance térmico del sistema así como eficiencia del mismo, se
realizaron pruebas de campo durante 6 días entre el 10 y 15 de agosto 2014.
Dichas pruebas consistieron en realizar mediciones y cálculos de los flujos energéticos de entrada y salida del sistema.
Los flujos de entrada del sistema son:
- Energía recibida a partir de colectores solares
- Energía recibida a partir de la fuente de calentamiento de respaldo: resistencias eléctricas
Los flujos de salida del sistema son:
- Energía entregada al proceso
- Pérdidas por emisión de calor al ambienta, a través de paredes y tuberías del sistema
- Otras pérdidas: Energía utilizada para la puesta a punto del sistema, pérdidas por calentamientos de agua para otros
usos, o tiempos muertos de funcionamiento del sistema de captación de energía solar. (debido a secuencias de
operación del controlador solar utilizado)
Para la medición del flujo energético proveniente de energía solar, se utilizó un piranómetro calibrado. Se realizaron
mediciones cada 5 minutos durante los 6 días y se realizaron las respectivas contrucciones de curvas de radiación diarias.
Para el cálculo de la energía neta entregada al sistema, se realizó el cálculo de la energía total recibida en los colectores, y se
multiplicó por la eficiencia de los mismos, tomando en cuenta la comparación de temperaturas de los colectores vs la
temperatura del ambiente. La Eficiencia se calculo en base a la curva de eficiencia según las características técnicas de los
colectores usados.
En caso de las resistencias eléctricas, se decidió tomarlas como variables fijas, es decir, se les asigno un tiempo de
trabajo diario fijo durante las pruebas. El flujo energético se calculó en base a la potencia de las mismas.
En cuanto a la energía entregada al proceso, se realizó un cálculo del requerimiento energético a partir de las
temperaturas de entrada y salida, tanto del agua caliente como de la leche. Así mismo, se utilizó la cantidad procesada, así
como los flujos másicos para determinar finalmente la energía entregada. En caso de las pérdidas de calor a través de
paredes y tubería del sistema, se tomó el valor calculado en el desarrollo de la ingeniería de detalle. Finalmente, las otras
pérdidas fueron calculadas comparando la sumatoria de los flujos energéticos antes mencionados, versus un balance térmico
del sistema basado en los cambios de temperatura del tanque de almacenamiento durante un ciclo de trabajo.
7.- RESULTADOS

A continuación se presentan los resultados obtenidos para el 2do día de pruebas de campo, día en que el balance
energético realizado a partir del cambio de temperaturas del sistema de almacenamiento de agua caliente es igual a cero. En
otras palabras, los flujos energéticos de entrada y de salida, fueron los mismos para el día dos, entregando un balance de 0.
Figura 2: Curva recurso solar 11/08/2014
Fuente: Elaboración propia
La energía total recibida el día 11/08/2014 fue de 3.1 kwh/m2
, ó 34.2 kwh x los 10.86 m2
del área total del tanque.
Si multiplicamos por una eficiencia de 50% (de acuerdo a las temperaturas del colector) nos da un aporte de energía neta de
17.1 kwh.
Figura3: Flujos energéticos de entrada y salida del sistema térmico, día 2 de pruebas de campo
Fuente: Elaboración propia
Finalmente obtenemos una representación de los flujos de entrada y de salida para el sistema solar.
La eficiencia térmica está dada por el cociente de la cantidad de energía efectiva que utiliza proceso, sobre la
cantidad de energía bruta total entregada al mismo.
La energía efectiva que utiliza el proceso, es justamente el proceso de pasteurización calculado de acuerdo a la
cantidad de material prima a pasteurización y las temperaturas de pasteurización.
De acuerdo con el cuadro, en el día 2, se tiene un proceso con un balance energético igual a cero, es decir, las
pérdidas y ganancias de energía fueron las mimas.. Ese día se obtuvo un aporte bruto de energía solar de 34.19 kwh y un
aporte bruto de resistencias eléctricas de 6 kwh. (en total 40.2 kwh), siendo la demanda real del proceso 6.9 kwh. Para este
proceso, se realiza el cociente entre energía de proceso, y energía bruta colectada de forma total. Este cálculo arroja una
eficiencia térmica global del sistema de 17%. Los balances energéticos correspondientes a los demás días de prueba de
campo, indican que dicha eficiencia puede incrementarse hasta un 21 %.

Día
Energía real de
proceso
Energía bruta recibida
en colectores (Kwh)
Energía bruta entregada al
sistema (resistencia)
(KWH)
Eficiencia
térmica global
(%)
DIA 2 6.9 34.2 6 0.17
Para el cálculo del aporte solar simplemente tomamos en cuenta el % de energía bruta recibida en colectores
solares y la energía bruta entregada por el sistema de respaldo de resistencias. El aporte energético es realizado en una
relación de 75% a 25%, siendo la energía solar la fuente mayoritaria. Cabe recordar, que una energía de 6.9 kwh, representa
la pasteurización HTST de 131 litros de leche de 23 °C a 72°C.
Figura4 : Aporte energético solar al sistema térmico
Fuente: elaboración propia
Cálculos posteriores prueban que un aporte de energía solar mayor a 70% pueden lograrse hasta en caso de una
pasteurización de 300 litros de leche, considerando una temperatura inicial de leche de 23°C, una irradiación diaria mayor a
5.1 kwh / m2
, así como un funcionamiento óptimo del sistema solar térmico.
8.- CONCLUSIONES
Los resultados muestran que el sistema solar térmico tiene una eficiencia térmica global de 17 a 21%. El % de
aporte solar es variable en función a la demanda energética del proceso y las condiciones de irradiación en el ambiente. Los
cálculos para las pruebas de campo indican, que un aporte solar de más de 70% puede ser alcanzado a una capacidad
máxima de planta (300 litros diarios), cuando la irradiación global diaria supera 5.1 kwh/m2
(valor promedio anual para la
zona de Arequipa), cuando la T° inicial de leche a pasteurizar es de 23°C, y cuando el sistema solar mantiene un
funcionamiento óptimo.
9.- RECOMENDACIONES:
Se recomienda realizar futuras investigaciones sobre simulación dinámica de este tipo de procesos, a fin de
determinar espacios de diseño sobre los cuales, puedan formarse emprendimientos tecnológicos de este tipo de tecnología
desarrollada en el Perú.
REFERENCIAS
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marginación económica ?, ANUARIO AMERICANISTA EUROPEO, N° 6-7, 2008-2009 p. 217-238.
Baer, D., Gordon, M., Zarmi, Y. 1985. Design and Optimization of Solar Steam Systems for Constant Load Applications.
Applied Solar Calculations Unit, Blaustein Institute for Desert Research. Ben-Gurion University of the Negev,
Sede Boqer Campus. Israel 84990 Solar Energy Vol. 35, No. 2, pp. 137-151, 1985.
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Yunus A. Cengel; Afshin J. Ghajar, 2011, Transferencia de Calor y Masa-Fundamentos y Aplicaciones, McGraw-
Hill/Interamericana Editores,S:A. de C.V.
Abstract: This paper presents a thermal analysis of a system of HTST milk pasteurization pilot scale, designed and built in
the context of the project: "Development of a profitable production system and high health standard for rural dairies saw
Arequipa, using solar thermal energy as a dynamic key resource ", which was implemented by NGO “El Taller” Arequipa,
from April 2013 to August 2014, with the support of the Ministry of Foreign Affairs of Finland, the Alliance for Energy and
Environment for the Andean Region and the American Institute for Cooperation on Agriculture.
An assessment of the overall heat balance of the system was performed by comparing the energy flows in and out of the
storage system of hot water, versus, energy balances based on temperature variation in the same tank during 6 days.
Previously, during initial testing, the pasteurization system shown a performance according to the design parameters.
Pasteurization temperatures reached 72 ° C for more than 20 seconds of holding T°, at a flow of milk approximately 5 liters
/ minute.
The results show that the thermal solar system has an overall thermal efficiency of 17 to 21%. The% solar contribution
varies according to the energy demand of the process and the irradiation conditions in the environment. The calculations for
the field tests indicate that a solar contribution of over 70% can be achieved when the daily global radiation exceeds 5.1
kwh / m 2
(average annual value for the area of Arequipa), when T ° initial milk to pasteurize it is 23 ° C, and when the solar
system maintains optimal performance.
Key words: Pasteurizacion, Milk, Energy Solar

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