Este documento describe el desarrollo de un enfriador evaporativo de arcilla para la conservación de frutas y verduras. El enfriador redujo las temperaturas ambientales máximas diarias de 32-40°C a 24-29°C y aumentó la humedad relativa del aire del 40,3% al 92%. Tuvo una capacidad máxima de enfriamiento de 1207W y una eficiencia del 20-92%. El enfriador evaporativo preservó tomates frescos por 19 días antes de que cambiaran de color o aparecieran manchas de moho

1. Universidad de Sonora
Departamento de IngenieríaQuímica y Metalurgia
Desarrollo de Enfriador Evaporativo de Arcilla para laConservación de Frutas yVerduras
Samantha Cortés Palma
Operaciones Unitarias II
8vo sem
Marco Antonio Núñez Esquer
31/01/2018

2. Desarrollo de Enfriador Evaporativo de Arcilla para
la Conservación de Frutas yVerduras
Ndukwu Macmanus Chinenye
MichaelOkpara University ofAgriculture, Department of Agricultural Engineering,Umudike,
P.M.B.
Ndukwu. M. C. Development of a LowCost Mud EvaporativeCooler for Preservation of Fruits and
Vegetables. Agricultural Engineering International:CIGR Journal. Manuscript No.1781.Vol. 13,
No.1,2011. Provisional PDFVersion.
7267 Umuahia,Abia State, Nigeria
ndukwumcb@yahoo.com
8 pages.

3. Índice
• Resumen………………………………………………………………….…………4
• 1.Introducción…………………………………………………………….……….7
• 2.Materiales y Metodología…………………………………………………..9
• 2.1 Principio del sistema de enfriamiento evaporativo……………………….10
• 2.2 Consideración del diseño…………………………………………………………11
• 2.3 Descripción de los sistemas de refrigeración evaporativos…………….12
• 2.4 Procedimiento experimental y evaluación…………………………..……..16
• 3. Resultados y Discusión……………………………………………….…….21
• 4.Conclusiones……………………………………………………………..……27

4. Resumen

5. Un enfriador evaporativo fue desarrollado con arcilla y materiales disponibles
localmente.
El resultado mostró que el enfriamiento evaporativo puede reducir la temperatura
ambiente máxima diaria de 32-40 C a 24-29 C y el incremento de la humedad
relativa del aire entrante de 40.3% a 92% para la cámara de almacenamiento.
La eficiencia del enfriamiento de 20-92% con una capacidad máxima de
enfriamiento de 1207W.

6. La capacidad de enfriamiento y la efectividad del enfriador fue más alta
durante el día en un periódo de 12-16 horas tiempo local, cuando cuando se
realiza la cosecha de los productos.
El enfriador evaporativo pudo preservar tomate recién cosechado por 19 días
antes de que el color cambiara, aparecieran manchas de moho y el peso se
redujera drasticamente.

7. 1. INTRODUCCIÓN

8. En Nigeria y otros países del mundo, las verduras y las frutas son importantes
alimentos que se consumen ampliamente porque forman parte esencial de una
dieta equilibrada.
En países en desarrollo como Nigeria, la agricultura constituye la mayor parte del
sector informal de la economía.
Durante el exceso de postcosecha, la pérdida es considerable y, a menudo, parte
del producto se debe alimentar a los animales o dejar que se pudra.

9. 2. MATERIALESY METODOLOGÍA

10. 2.1 Principio del sistema de enfriamiento
evaporativo
El aire exterior cálido y seco es forzado a través de paredes porosas o
almohadillas humedecidas que se rellenan con agua del depósito del enfriador.
Debido a la baja humedad del aire entrante, parte del agua se evaporó. Parte
del calor sensible del aire se transfiere al agua y se convierte en calor latente al
evaporar parte del agua. El calor latente sigue al vapor de agua y se difunde en
el aire (Watt, 1986).

11. Fig. 2 Un prototipo desarrollado barro (arcilla) enfriador
evaporativo
Enfriador evaporativo esquemático directo.

12. 2.2 Consideración del diseño
Las siguientes fueron consideraciones de diseño:
1. El enfriador evaporativo fue diseñado con material disponible localmente
para reducir costos.
2. La forma del enfriador es un cubos (para proporcionar un área de superficie
grande para el movimiento del aire) colocado bajo una sombra, para reducir el
calor ambiental.

13. 2.3 Descripción de los sistemas de
refrigeración evaporativos
El refrigerador evaporativo se compone de paredes dobles. La pared interior es
una estructura de almacenamiento de barro con forma de ortoedro (60 cm de
largo x 52 cm de ancho x 85 cm de profundidad) con particiones para el
almacenamiento de frutas y verduras. La pared exterior también es un ortoedro
(75 cm de largo x 67 cm de ancho x 100 cm de profundidad) con un espacio de 15
cm que lo separa de la pared interior.

14. El barro fue elegido debido a su baja conductividad de calor y está
abundantemente disponible.También es muy barato. La pared se reforzó
primero con palos de bambú y se colocó en un piso de barro de 30 cm de
espesor. En la parte delantera hay una almohadilla de enfriamiento (42 cm de
largo x 8 cm de grosor y 85 cm de profundidad) hecha de madera apilada entre
una varilla de bambú perforada (agujero de alfiler) de 42 cm de largo y 0.4 cm
de espesor para evitar el hundimiento.

15. La parte superior de la estructura está cubierta con una lámina de aluminio (75 cm
de largo x 67 cm x 85 de ancho) debido a su alta reflectividad térmica. La lámina
contiene orificios (2,5 mm de diámetro) para el aire de salida.
Directamente en la parte inferior de este compartimiento hay una abertura para
que el agua gotee desde las almohadillas para drenar fácilmente.

16. 2.4 Procedimiento experimental y evaluación
El enfriador evaporativo experimental estaba ubicado debajo de un árbol. Esto
tiene la ventaja de reducir considerablemente los efectos de la radiación solar
directa en la instalación de prueba y exponerla al flujo de aire abierto. El
refrigerador se colocó frente a la dirección más frecuente del viento. La
almohadilla de enfriamiento se humedeció tres veces al día, por la mañana (7.
a.m.), por la tarde (a las 12 del mediodía) y por la tarde (a las 4.p.m.) con un
balde de 6 litros lleno de agua.

17. Las muestras de prueba de control se pesaron cada dos días para determinar la
pérdida de peso y el color se examinó bajo la luz de día completo para determinar
los cambios de color y la presencia de moho. Los tomates maduros frescos no
completamente maduros, obtenidos de la granja experimental de estudiantes de
la Universidad de Agricultura Michael Okpara, se usaron para las pruebas.
Se realizó una medición de la temperatura y la humedad relativa a intervalos de
dos horas.Todas fueron entre las 6 a las 22 horas.

18. El flujo de aire desde el exterior hacia el enfriador no fue determinado. Estas
medidas proporcionaron la tendencia general de las condiciones prevalecientes
dentro del enfriador.
Se realizaron tres pruebas cada mes desde septiembre hasta diciembre de 2009. El
enfriador se evaluó en la caída de temperatura entre el ambiente y el ambiente de
almacenamiento del enfriador evaporativo, el cambio en la humedad relativa
entre el ambiente y ambiente de almacenamiento, capacidad de enfriamiento y
eficiencia.

19. Los parámetros monitoreados o calculados fueron; humedad relativa, temperatura
del bulbo seco y húmedo, presión de vapor, punto de rocío y entalpía.También se
determinó la humedad relativa de la cámara de enfriamiento evaporativo, las
temperaturas de bulbo seco y húmedo, la presión de vapor, la temperatura del
punto de rocío y la entalpía.
(Lertsatitthanakorn et al., 2006)
Tdb = temperatura de bulbo seco del aire ambiente (0 C)
Tw = temperatura del bulbo húmedo del aire ambiente (0 C)
Ts = temperatura del aire frío (0 C)
𝜂 = eficacia evaporativa (%)
𝜂=
𝑇𝑑𝑏−𝑇𝑠
𝑇𝑑𝑏−𝑇𝑤
∗ 100

20. Yun (2008) proporcionó un algoritmo para calcular la capacidad de
enfriamiento del enfriador evaporativo directo de la siguiente manera:
Tdb = temperatura de bulbo seco del aire ambiente (0 C)
Tw = temperatura del bulbo húmedo del aire ambiente (0 C)
Ts = temperatura del aire frío (0 C)
Q = caudal de aire (m3 / s)
𝜂 = eficacia evaporativa (%)
La entalpía del aire, el punto de rocío y la
presión de vapor se determinaron a partir de la
tabla psicométrica y la ecuación psicométrica.
𝐶𝑜𝑙𝑐𝑎𝑝 = 1.08 ∗ 𝑄 ∗ (𝑇𝑠 − 𝜂[Tdb-Tw])

21. 3.0 RESULTADOSY DISCUSIÓN

22. Los resultados mostraron que el enfriador evaporativo puede reducir la temperatura
ambiente máxima diaria de 32 - 40 °C a 24 - 29 °C, es decir, una reducción de
temperatura de hasta 10°C y aumentar la humedad relativa del aire del 40.3% del
ambiente al 92% de la cámara de almacenamiento.
Las Figuras 3 y 4 presentan una variación de todos los parámetros medidos y el
tiempo para una lectura típica de dos días consecutivos (9 y 10 de diciembre) para la
cámara de almacenamiento y el ambiente.

23. Figura 3: Cambios periódicos en las temperaturas, la humedad relativa, la presión de vapor, la temperatura del punto de rocío y la entalpía
para el espacio de almacenamiento del enfriador evaporativo.
DB = temperatura de bulbo seco (°C)
WB =Temperatura del bulbo húmedo (°C)
RH = Humedad relativa (%)
VP = presión de vapor (mmHg)
DP = temperatura del punto de rocío (°C)
Enthalpy = Entalpía

24. Figura 4: Cambios periódicos en las temperaturas, la humedad relativa, la presión de vapor, la temperatura del punto
de rocío y la entalpía para el ambiente del enfriador evaporativo.
DB = temperatura de bulbo seco (°C)
WB =Temperatura del bulbo húmedo (°C)
RH = Humedad relativa (%)
VP = presión de vapor (mmHg)
DP = temperatura del punto de rocío (°C)
Enthalpy = Entalpía

25. Figura 5: Cambios periódicos en la capacidad de enfriamiento y la eficiencia
eficacia
Capacidad de
enfriamiento

26. Figura 6: Cambios masivos de muestras de tomates a medida que se deteriora (g).

27. 4. CONCLUSIONES

28. Se desarrolló un enfriador evaporativo de lodo con los materiales locales
disponibles. El enfriador fue capaz de bajar la temperatura ambiente a 100 ° C
y aumentar la humedad relativa del aire entrante de 40.3% a 92% para la
cámara de almacenamiento. La capacidad de enfriamiento y la eficiencia
fueron más altas entre las 12 y las 16 horas, hora local, cuando se realiza la
cosecha y venta de productos agrícolas y se requiere mucho enfriamiento. El
enfriador evaporativo pudo conservar el tomate recién cosechado durante 19
días.

29. GRACIAS POR SU ATENCIÓN