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Deshidratador de alimentos

Control analógico de temperatura y análisis de fluidos
Equipo 5
  • Luis Emiliano Coronado Salas
  • Edgar Oziel García Medellín
  • Angel Javier Luna Mendoza
  • Karoll Martín Ortiz Ruiz Esparza
  • Montserrath Pérez Fernández
  • Arturo Quiñones Tirado
Solución de Problemas de Procesos

Dra. María Leticia Treviño González

Dr. Jesús Elías Valdez Reséndiz

23 de octubre de 2026

El prototipo
EQUIPO 5· DESHIDRATADOR DE ALIMENTOS
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE PROCESOS
Reto

Introducción

Construir un deshidratador que contenga una cámara de secado que soporte entre 60° y 70° de temperatura, implementando op-amps dentro de la electrónica para poder prender y apagar la resistencia que sube la temperatura hasta cierto punto.

60 – 70 °C

rango de operación exigido

3 L

volumen útil de la cámara

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El prototipo construido

Diseño en CAD
Diseño en CAD
El prototipo armado
El prototipo armado
24 × 21 × 25 cmGabinete de MDF cortado con láser
11.5 × 20 × 13 cmCámara útil
Malla metálicaCharola con paso de aire
150 W · 110 V CAResistencia
12 V CDVentilador integrado al módulo
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Cómo está resuelto el sistema

Los dos módulos del bloque, integrados en un solo lazo
01

Termistor

mide la temperatura

02

Buffer

limpia el ruido de la red

03

Filtro pasa bajas

limpia el ruido de la red

04

Acondiciona­miento

linealiza y escala la señal

05

Comparador con histéresis

decide encender o apagar

06

Etapa de potencia

PTC 150 W + ventilador

Todo el lazo es analógico ON/OFF: no hay microcontrolador en la decisión de encendido.
Alimentación
±12 Vpara el circuito
110 Vpara la resistencia
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Cuánta potencia hace falta de verdad

Reparto de los 150 W disponibles para sostener 60 °C
Calentamiento del aire con Qe = 150 W y Q = 3 L/s
Calentamiento del aire con Qe = 150 W y Q = 3 L/s
150 W

es lo que el elemento PTC debe aportar para sostener 60 °C, una vez descontados los 2.47 W permanentes del ventilador.

10 min

efectivos para calentarse

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La prueba real no se ajustó completamente al modelo

En la prueba experimental con ON/OFF, el sistema operó en un intervalo aproximado de 67 a 70 °C, mostrando histéresis del control y pérdidas térmicas reales no incluidas por completo en el modelo simplificado.

Termistor NTC no linealDistintas resistencias → comparador
60° – 70°Objetivo
67° – 70°Real
55°60°65°70°75°
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Prueba de secado

Humedad contra tiempo, serie completa de cinco pesadas
Curva de secado del pan
Curva de secado del pan
5 min

tiempo característico ajustado a los tres puntos del tramo decreciente, con menos de 7 % de error.

4.6 min

es lo que predice el periodo de velocidad constante. La diferencia es física: en el tramo decreciente el agua ya no llega sola a la superficie y manda la difusión, que es más lenta.

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La demostración

Carga de manzana, medida en balanza analítica
Antes
Rebanadas · antes
Rebanadas · antes
Balanza analítica · antes
Balanza analítica · antes
Después
Rebanadas · después
Rebanadas · después
Balanza analítica · después
Balanza analítica · después
Masa de la carga
3.9147g
desde 24.3870 g

Seis rebanadas sumando un área de aproximadamente 194 cm² (0.0194 m²).

Nota: para el área de transferencia de masa y calor no se sumaron los cantos, pues eran rebanadas delgadas.
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La demostración

Carga de manzana, medida en balanza analítica
Masa de manzana vs tiempo
Masa de manzana vs tiempo
84 %

de la masa inicial se fue en 2 h

20.4723 g

perdidos: 24.3870 − 3.9147

Cálculo con las dos pesadas.
A diferencia de la gráfica del pan, la gráfica mostrada es lineal debido a que no se interrumpió para tomar medidas.
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La demostración

La histéresis del deshidratador, 67° a 70°
Lectura del multímetro en la cámara
Lectura del multímetro en la cámara
67° – 70°
ventana de histéresis del control ON/OFF
65°67°70°72°
RESISTENCIA ENCENDIDA · SUBERESISTENCIA APAGADA · BAJA
Esquema del ciclo, no es una medición.
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Abriendo el deshidratador después de 2 h exactas
Abriendo el deshidratador después de 2 h exactas

La demostración

Abriendo el deshidratador después de 2 h exactas
2 hexactas
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Decisiones técnicas y por qué

01

Histéresis en vez de encendido continuo

El equilibrio teórico de aprox. 68.5 °C lo vuelve obligatorio.

02

PTC cerámico en vez de resistencia abierta

Se autolimita en temperatura y no requiere protección adicional.

03

Ventilador permanente, no conmutado

Sus 2.47 W son el precio de homogeneizar la cámara y arrastrar la humedad.

04

MDF cortado con láser

Repetible y cotizable; su conductividad explica parte de las pérdidas medidas.

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Conclusiones

El sistema integra los dos módulos en un solo lazo funcional: la electrónica analógica mide, filtra y decide; el análisis de termofluidos explica y acota lo que ese lazo puede lograr dentro de la cámara construida.

El resultado más importante no es que el prototipo funcione, sino lo que la prueba reveló sobre sus límites: el modelo predecía 68.5 °C de equilibrio y la cámara real superó los 60 °C.

Ese contraste entre modelo y medición es lo que convierte al prototipo en un instrumento de análisis y no solo en un aparato que calienta.

Gracias

Equipo 5 · Solución de Problemas de Procesos · Ago–Dic 2026

Luis Emiliano Coronado Salas · Edgar Oziel García Medellín · Angel Javier Luna Mendoza · Karoll Martín Ortiz Ruiz Esparza · Montserrath Pérez Fernández · Arturo Quiñones Tirado

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