Tesis profesional presentada por Rosa María de la Luz Díaz Jara

Licenciatura en Ingeniería Química con área en Ingeniería Ambiental. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos. Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Presidente: Mtro. Luis Gabriel Ríos Casas
Vocal y Director: Ing. Rocio del Carmen Chavela Guerra
Secretario: Dr. René Alejandro Lara Díaz

Cholula, Puebla, México a 15 de enero de 2005.

Resumen

En la mayoría de los ranchos ganaderos mexicanos, el acceso a la energía eléctrica es muy costoso o nulo. Algunos de ellos están localizados en zonas tropicales con mucha radiación solar. Se han realizado numerosas investigaciones a nivel mundial para resolver el problema de la refrigeración sin utilizar energía eléctrica. Así mismo en México, instituciones como el CIE y ANES, se han dedicado al desarrollo de tecnologías con energía solar.

Basado en investigaciones previas, el proyecto propuesto en esta tesis se está desarrollando para el rancho "Las Cañadas", localizado cerca de Huatusco, Veracruz, por compartir muchas características que dificultan la refrigeración (humedad y calor). Este rancho se dedica principalmente al: ecoturismo, agroecología, ganadería e investigación. El ganado se utiliza para producir leche, yogurt y quesos. Algunos quesos requieren de maduración como son: Manchego, Chihuahua, Botanero y Port Salut. Inicialmente, el rancho tenía el taller de lácteos dentro de las instalaciones del rancho, pero la producción estaba limitada por la descomposición de los productos. Actualmente, el proceso se realiza en el pueblo vecino de Huatusco, en donde rentan un local para la producción y almacenamiento de los quesos. Esta práctica implica gastos en transporte de la materia prima al local rentado, gastos en la renta del mismo y los correspondientes pagos de luz, nómina, etcétera, los cuales podrían disminuirse o anularse.

Este proyecto tiene como objetivo realizar la evaluación preliminar de factibilidad técnica y económica de un cuarto frío para el proceso de secado y maduración de los quesos tipo Manchego, Botanero, Chihuahua y Port Salut producidos en el rancho "Las Cañadas", por medio de energías alternativas renovables debido a que no tiene acceso a la red eléctrica. Para esto, se estudió la situación actual del rancho: ubicación, clima, actividades principales, proceso de elaboración y propiedades de los quesos. Después de seleccionar un sistema de refrigeración, se realizó el diseño preliminar del mismo y se elaboró la evaluación técnica y económica. Los resultados fueron analizados para determinar la factibilidad de su construcción.

Dada la producción semanal, se determinaron las propiedades de humedad relativa y capacidad calorífica de los productos. Posteriormente se determinó la carga térmica que se tiene que retirar. Se estudiaron distintos sistemas de refrigeración, a los cuales se aplicaron balances de materia y energía para hacer una comparación energética y de coeficiente de desempeño. El coeficiente más alto fue el del sistema de compresión. Aunque el del sistema por absorción es mucho menor, la energía que requiere puede ser suministrada por energía solar auxiliada por quemadores de biogas. Por otro lado los altos consumos energéticos de un sistema convencional de compresión difícilmente se pueden satisfacer con energías renovables.

Aunque se trata de un sistema complejo, la refrigeración por absorción tiene bajo consumo energético y es muy atractiva cuando se cuenta con una fuente de energía térmica gratuita, como es el metano de biodigestores o la energía solar. En las zonas rurales de México, que rara vez cuentan con suministro de electricidad, los sistemas de refrigeración por absorción (SRA) son muy atractivos por la sencilla instalación de biodigestores, además de la alta radiación solar que recibimos.

Un SRA es esencialmente igual a un sistema de compresión de vapor (SCV) con la diferencia de que no tiene un compresor y en su lugar está el generador, el tanque de absorción y dos intercambiadores de calor. Estos equipos elevan de manera importante el precio del sistema por lo que la inversión inicial es grande. Pero no sólo se deben de considerar los factores monetarios, sino que el uso indiscriminado de energía eléctrica ha ocasionado muchos problemas ambientales cuya solución aún no se ha encontrado. Este proyecto propone una solución integral a una necesidad de un rancho en zona rural que no tiene acceso a la electricidad así como también una alternativa al uso de energía eléctrica con la posibilidad de futuras investigaciones para su perfección.

Díaz Jara, R. M. 2005. Diseño preliminar de una cámara de refrigeración utilizando energías alternas. Tesis Licenciatura. Ingeniería Química con área en Ingeniería Ambiental. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Enero. Derechos Reservados © 2005.