Diseño de secador y enfriador de granos de café destinado a la producción de café tostado para la asociación de emprendedores de la provincia de Manabí, cantón Chone, micro empresa Patu-Kfe
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Date
2024-08
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
In the Patu-Kfé micro-enterprise in the Chone canton, there has been a need to improve their production process and increase their output. Therefore, it was decided to design a drying and cooling system that meets the necessary expectations suggested by the association of entrepreneurs.
The project was developed in several stages, beginning with a review of the historical and technical background of coffee bean dryers. Next, a comparative analysis of different design alternatives was detailed, evaluating criteria of processing capacity and process complexity. Using the best criteria, a model was selected, and the conceptual design of the drying and cooling system was carried out, taking into account important thermal and mechanical design factors. The material for each component was specified, calculations for the necessary heat were performed, sheet thicknesses were determined based on exerted stresses, and cost analyses were conducted. Finally, plans and technical specifications for the respective design elements were prepared. As the system is a prototype, the design can be further optimized based on future research.
As a result, the implementation of this project theoretically increases production from 80 kg per day to 320 kg. Additionally, the system optimization based on simulation shows how heat is utilized, thanks to thermal insulation that considerably reduces heat loss compared to the currently operating model. The integration of a cooler into the prototype system also increases its coffee bean processing capacity.
Description
En la micro empresa Patu-Kfé del cantón Chone, han tenido la necesidad de mejorar su proceso productivo e incrementar su producción, por lo que se ha optado por diseñar un sistema de secado y enfriado que satisfaga las expectativas necesarias sugeridas por la asociación de emprendedores.
El proyecto se desarrolló en varias etapas, comenzando con una revisión de los antecedentes históricos y técnicos de secadores de granos de café. A continuación, se detalló un análisis comparativo de diferentes alternativas de diseño evaluando criterios de capacidad de procesamiento y complejidad de proceso. Con el mejor criterio se eligió un modelo y se procedió a realizar el diseño conceptual del sistema de secado y enfriado tomando en cuenta los factores importantes de diseño térmico y mecánico, se especificó el material de cada componente, se realizó cálculos de calor necesario, espesores de lámina en base a esfuerzos ejercidos y análisis de costos. Finalmente se elaboraron planos y especificaciones técnicas para los elementos de diseño respectivos, como el sistema es un prototipo el diseño se puede seguir optimizando en base a futuras investigaciones.
Como resultado de la implementación de este proyecto incrementa la producción teóricamente, de 80kg por día a 320kg; así mismo la optimización del sistema en base a la simulación se puede apreciar cómo se aprovecha el calor, gracias al aislante térmico que reduce considerablemente la pérdida de calor comparando con el modelo que opera actualmente y la integración de un enfriador al sistema prototipo incrementa su capacidad de procesamiento de granos de café.
Keywords
PATU-KFÉ, SECADOR DE GRANOS, COEFICIENTES CONVECTIVOS, TIPOS DE QUEMADORES, GRANOS DE CAFÉ