Ingeniería

Refrigeración de alimentos utilizando energía solar para comunidades de bajos recursos.

  • Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
  • Área de participación: Ingeniería
  • Asesor: ALMA DELIA CRUZ PICHARDO
  • Equipo [ ]: Dante Emiliano Navarrete Yañez(Copán) , Iker André Tejeda Infante(Copán) , Rodrigo Uribe Martínez(Copán)

Resumen

Según datos de las Naciones Unidas el 45% de todas las frutas y verduras se desperdician antes de llegar al mercado. Esto representa un grave problema alimentario para el mundo ya que ese porcentaje de alimentos tirados a la basura pueden ayudar a reducir el hambre en comunidades de escasos recursos. Este problema puede ser solucionado empleando mejores prácticas en cuanto al almacenamiento y preservación de los alimentos ya sea en el mismo lugar donde se producen o en lugares lejanos donde se distribuyen y comercializan.

En muchas partes del mundo las frutas y verduras que se cosechan y conservan en el campo o en los centros de comercialización, como por ejemplo, centrales de abastos y mercados, algunas veces están constantemente expuestas a altas temperaturas. El proceso de descomposición de estos alimentos comienza justo al momento de cortar las frutas y verduras de la planta ya que comienzan a deshidratarse y la estructura interna de la célula comienza a descomponerse, las células, que contienen ácidos y enzimas, derraman su contenido digiriendo los cultivos de adentro hacia afuera lo que provoca que se comiencen a podrir. Esto se puede evitar refrigerando los alimentos, pero desafortunadamente existen algunas comunidades apartadas o de escasos recursos que no cuentan con los medios necesarios para mantener los alimentos en un ambiente fresco o frio, recursos como un refrigerador o incluso energía eléctrica. Es por eso que pretendemos crear un sistema de almacenamiento que permita mantener las frutas y verduras frescas y saludables por mayor tiempo.

 

Pregunta de Investigación

¿Cómo desarrollar un dispositivo que funcione con energía solar, y que nos permita mantener frutas y verduras frescas por mayor tiempo contribuyendo a mejorar la calidad de los alimentos en comunidades de escasos recursos?

Planteamiento del Problema

Para la realización de este proyecto nos basamos en algunas problemáticas que presenta nuestro país.

  • Desperdicio de alimentos. En México se desperdician 20 millones de toneladas al año de alimentos debido a la mala refrigeración e higiene.
  • Pobreza: Según la FAO, de los 815 millones de personas que padecen hambre en el mundo, la mayoría vive en zonas rurales de países en desarrollo y son agricultores familiares, pastores o pescadores que desafortunadamente cuentan con un acceso deficiente a los medios actuales para prevenir las pérdidas y el desperdicio de alimentos y a menudo los sistemas alimentarios locales sufren de carencias en el manejo, transporte, procesamiento y refrigeración en la etapa pos cosecha.

Antecedentes

  1. Antecedentes

Debido a la falta de costumbre y educación, anualmente en México se desperdician 11 millones 600,000 toneladas de frutas y verduras. El 17% de la producción se desperdicia, mientras que de lo que se aprovecha el 40% se exporta y solo 60% se aprovecha en el mercado nacional.

También se desperdician muchos alimentos como por ejemplo:

  • 41 mil tons de carne de cerdo
  • 99 mil tons de pescado
  • 2.6 millones de tons de pan blanco
  • 2.8 millones de tons de tortilla
  • 275 mil tons de carne de pollo
  • 552 mil tons de carne de res

El total de desperdicio en México, un país con más de 50 millones de personas en pobreza, alcanza las 20.4 millones de toneladas anuales.

Esta cantidad de alimento desperdiciado podría cubrir la demanda de alimento de por lo menos 7.3 millones de mexicanos que hoy viven en pobreza extrema.

En términos económicos, el desperdicio le cuesta al país 491 mil millones de pesos al año.

Este derroche se ha identificado en los siguientes procesos a lo largo de la cadena productiva de los alimentos:

  • Infraestructura inadecuada. Los agricultores mexicanos no tienen los equipos para transformar, la excesiva cosecha de, por ejemplo, frutas en mermeladas, jugos o frutas deshidratadas que les permita evitar el desperdicio.
  • Transporte. No existen suficientes camiones refrigerados en el país para alargar la vida de los alimentos.
  • Falta de capacitación de la mano de obra en todos los eslabones de la cadena alimenticia. Los agricultores no saben producir adecuadamente los alimentos. Quienes empacan y transportan no saben cómo manipular debidamente los productos y los vendedores no están capacitados para evitar la merma.
  • Falta de planeación en la producción que afecta los precios del mercado. Por ejemplo, cientos de productores cosechan la misma fruta al mismo tiempo, saturando el marcado de dicha fruta y provocando un desplome del precio caída de las ventas y por ende desperdicio.
  • Distribución y almacenamiento insuficiente. En México existen apenas un poco más de 60 centrales de abasto de alimentos, pero hay unas 300 grandes ciudades, debido a esto, la capacidad de almacenamiento de comida es limitada y los alimentos tienen que viajar más de lo deseable para cubrir la demanda de todos estos centros urbanos. Muchas centrales de abasto tienen capacidades de almacenamiento limitadas, y además no tiene equipos de refrigeración para prolongar la vida de los alimentos.
  • Consumo irracional. Parece que nadie planea lo que va a consumir, sobre todo en las grandes ciudades.

Por otro lado, tenemos también el problema de la refrigeración en comunidades de escasos recursos. Existen lugares en la república mexicana que no cuentan con el servicio de electricidad lo que reduce drásticamente la capacidad de dichas comunidades para mantener sus alimentos con una adecuada refrigeración.

En México existen más de 500 mil viviendas sin electricidad, principalmente en zonas indígenas y rurales.

En México, un total de 6 millones 990 mil personas habitan en poblaciones rurales aisladas, es decir, ubicadas a más de 3 kilómetros de una carretera que garantice operación todo el año, y a más de 5 kilómetros de distancia del centro urbano más próximo. Debido a esta condición de aislamiento geográfico, esos 6.9 millones de mexicanos enfrentan en mayor medida la exclusión y la escasez o inexistencia de equipamiento indispensable para el bienestar y el desarrollo. Estas localidades, detalló la Conapo, enfrentan carencia de bienes y servicios tales como alimentos y productos de consumo cotidiano.

De las 188 mil localidades rurales de la República Mexicana, 79 mil (41%), son localidades aisladas. Este aislamiento que padece 41% de los poblados campesinos del país es uno de los factores determinantes que han desarticulado los sistemas productivos de alimentos rurales en México.

Estos rezagos en el campo mexicano podrían revertirse en gran medida con la utilización de energías alternativas y renovables. México tiene un enorme potencial de desarrollo en energías renovables. En materia de energía solar, México es uno de los cinco países con mayor potencial en el mundo. Se estima que el potencial solar bruto del país es de 5 kWh por cada metro cuadrado al día, lo cual representa alrededor de 50 veces el total de energía eléctrica generado en el país. La energía solar tiene un enorme potencial, que apenas empieza a aprovecharse. En el 2005 había unos 330,000 m2 de paneles de energía solar térmica y 115,000 m2 de módulos solares fotovoltaicos instalados en nuestro país. Para el 2015 la capacidad instalada total para generación de energía solar llego a 1,100 MW, y para el 2030 la energía solar podría estar cubriendo por lo menos el 5% del total de los requerimientos energéticos del país, lo que representaría un importante ahorro de recursos no renovables y una reducción significativa de la contaminación.

Objetivo

Desarrollar un dispositivo sustentable que nos permita mantener en buen estado los alimentos para comunidades de bajos recursos.

Justificación

Desafortunadamente en México existe una gran cantidad de comunidades de bajos recursos, los cuales por obvias razones no cuentan con energía eléctrica, esto hace cada vez más difícil la sobrevivencia en estos lugares, ya que debido a esta situación sus alimentos se descomponen rápidamente generándoles un gasto económico, hambruna y enfermedades. Este proyecto es una alternativa sustentable para comunidades de bajos recursos ya que nos ayudara a asegurar que las personas de estas comunidades tengan una mejor alimentación al conservar en mejores condiciones y por más tiempo sus alimentos.

Hipótesis

Si logramos elaborar un dispositivo que utilice energía solar y que nos permita mantener frescos y saludables los alimentos por más tiempo, entonces evitaremos su desperdicio y mejoraremos su aprovechamiento en zonas de escasos recursos de una manera sustentable y ecológica.

Método (materiales y procedimiento)

Material

  • 10 mts de tubo de Pvc hidráulico de 13mm
  • 8 codos triples para tubo de pvc de 13mm
  • Panel solar de 12 volts
  • Batería de 12 volts
  • Un controlador de carga (opcional)
  • Una celda Peltier
  • 2 ventiladores de 12 volts
  • Cable para conexiones
  • 3 mts de tela PVC bag
  • 3 mts de plástico aislante
  • Cautín y soldadura
  • Pegamento
  • Temporizador (opcional)

 

Procedimiento:

  1. Cortar los tubos de Pvc en 4 tramos de 1mt y 8 de 70 cm aproximadamente.
  2. Se unen mediante los codos triples para formar la estructura del refrigerador.
  3. Se corta la tela, el plástico aislante y se pegan.
  4. Se forra la estructura de Pvc con esta tela.
  5. Se conectan los paneles solares ala entrada del controlador de carga.
  6. De la salida del controlador de carga se conectan los ventiladores y la celda de Peltier. Se puede conectar un controlador de tiempo de ser necesario.
  7. Se coloca la celda de Peltier en una de las paredes del refrigerador con la cara fría hacia adentro.
  8. Se ubica el panel solar en dirección del sol para que empiece a funcionar el dispositivo.

Galería Método

Resultados

Logramos desarrollar un sistema de refrigeración efectiva y ecológica a partir de la construcción de un dispositivo (refrigerador) que permite almacenar y conservar frescos y saludables diversos alimentos, basándonos en el uso de energía limpia y renovable como lo es la energía solar.

Galería Resultados

Discusión

Es posible utilizar la energía solar para ayudarnos a conservar nuestros alimentos de una forma ecológica y sustentable además de que también, es posible ayudar a comunidades de escasos recursos ya que en ese tipo de comunidades difícilmente cuentan con energía eléctrica común.

Conclusiones

Utilizar energía solar es, sin duda, una gran ventaja ya que este tipo de energía es gratuita y se puede aplicar prácticamente en cualquier parte del país y resulta de suma importancia hacerle llegar las ventajas de esta energía a las personas que más lo necesitan, como en este caso, donde logramos desarrollar un refrigerador solar y ecológico que se puede implementar en prácticamente cualquier parte del territorio nacional y el gasto económico a largo plazo es prácticamente nulo.

 



Refrigeración de alimentos utilizando energía solar para comunidades de bajos recursos.

Summary

According to United Nations data 45% of all fruits and vegetables are wasted before reaching the market. This represents a serious food problem for the world since that percentage of food thrown away can help reduce hunger in low-income communities. This problem can be solved using best practices in terms of storage and preservation of food either in the same place where they are produced or in remote places where they are distributed and marketed.

In many parts of the world, fruits and vegetables that are harvested and preserved in the field or in the

marketing centers, such as food and stock markets, are sometimes constantly exposed to high temperatures. The process of decomposition of these foods begins just at the moment of cutting the fruits and vegetables of the plant as they begin to dehydrate and the internal structure of the cell begins to decompose, the cells, which contain acids and enzymes, spill their contents digesting the crops from the inside out causing them to start rotting. This can be avoided by refrigerating food, but unfortunately there are some remote or poor communities that do not have the means to keep food in a cool or cold environment, such as a refrigerator or even electrical power. That is why we intend to create a storage system that allows to keep fruits and vegetables fresh and healthy for longer.

Research Question

How to develop a device that works with solar energy and allows us to maintain fresh fruits and vegetables for a longer time helping to improve the quality of food in low-income communities?

Problem approach

In order to do this project we based in some problems that our country presents.

-Waste of food

Mexico wastes 20 tons of food a year due to the bad hygiene refrigeration.

-Poverty

According to FAO, of the 815 million people who suffer of hunger in the world, most live in rural areas of developing countries and they are farmers, herders or fishermen who unfortunately have poor access to current means of preventing losses and waste of food and often local food systems suffer from shortcomings in the handling, transport, processing and refrigeration in the post-harvest stage

Background

Objective

To develop a sustainable device  that allow us to keep in good state the food for low-income communities .

Justification

Unfortunately in Mexico there are large number of low-income communities, which for obvious reasons do not have electricity, this makes it increasingly difficult to survive in these places, because due to this situation their food is rapidly decomposed generating an expense economic and diseases. This project is a sustainable alternative for low-income communities as it will help us ensure that the people of these communities have a better diet by keeping their food in better conditions and for longer time.

Hypothesis

If we get to develop a device that it use solar energy and allow us to keep cool and healthy the food for a long time; so we will avoid its waste and its advantage in zones of limited resources in a sustainable and ecological way

Method (materials and procedure)

MATERIAL

-10 meters of 13mm hydraulic pvc pipe

-8 triple elbows for 13mm pvc tube

-12 volts solar panel

-12 volts battery

-a charge controller (optional)

-a Peltier cell

-2 fans of 12 volts

-cable for connections

-3mts pvc bag fabric

-3mts of insulating plastic

-soldering iron and welding

– glue

-timer (optional)

 

PROCESS

 

-Cut the PVC tubes in 4 sections of      1 m and 8 of approximately 70 cm

-They are joined by triple elbows to form the structure of the refrigerator

-The fabric is cut, the insulating     plastic and they are pasted

-The pvc structure is cover with this fabric

-The solar panels are connected to the input of the charge controller

from the output of the charge -Controller, the fans and the Peltier cell are connected

-The Peltier cell is placed on one of the walls of the refrigerator with the cold side facing in

-The solar panel is located in the direction of the sun so that the device starts to work.

 

Results

We could develop an affective and ecological system of fridge based on  build of a gadget (fridge) to allow us keep fresh and healthy the different food based on the cleanest and reusable energy like the solar energy.

Discussion

Conclusions

Use the solar energy is the best option because this type is free energy it can apply practly on all parts of the country and it is so important send the advantage of this energy to the people that need more.