Tesis (Ingeniero Agroindustrial) -- UACh. Departamento de Ingeniería Agroindustrial, 2018

Bibliografía: hojas 57-61

El enfriamiento se aplica a productos hortícolas para eliminar rápidamente el calor de campo y reducir la exposición a temperaturas inadecuadas. El estudio del enfriamiento a menudo se realiza de manera experimental y este enfoque es útil para determinar los tiempos de proceso característicos, pero una evaluación basada en modelado puede permitir la caracterización de los fenómenos de transporte. El objetivo del trabajo se centró en la caracterización de la dinámica de flujo de un sistema de enfriamiento mediante la aplicación de la ecuación de Ergun y el modelado del cambio de temperatura a través del método de elemento finito (FEM). Se evaluó el cálculo de la caída de presión con la ecuación de Ergun y los parámetros de este modelo se calibraron a través de una subrutina de MatLab®, obteniendo una estimación adecuada de la caída de presión en el lecho empacado. Además, el enfriamiento con aire forzado se evaluó experimentalmente considerando diferentes velocidades de fluido y diferentes posiciones de frutos en el sistema. Los datos se utilizaron para parametrizar un modelo basado en FEM, se evaluó el régimen transitorio de los procesos y el modelo se validó comparando los datos experimentales y estimados. La tasa de cambio de temperatura dependió en gran medida de la velocidad del aire y de la posición de los frutos en el sistema de enfriamiento. El modelo basado en FEM permitió describir el mecanismo de transferencia de calor por convección a través de la determinación del coeficiente de convección térmica.

Cooling is applied to horticultural products to eliminate rapidly the heat of field and to reduce exposition to inappropriate temperatures. The study of cooling is often performed experimentally and this approach is useful for determining characteristic process times, but an evaluation based on modeling may allow the characterization of
transport phenomena. The objective of the work was focused to the characterization of the flow dynamics of a cooling system through the application of the Ergun equation and the modeling of the temperature change through the finite element method (FEM). The calculation of the pressure drop with the Ergun equation was evaluated and the parameters of this model were calibrated through a MatLab® subroutine obtaining an adequate estimate of the pressure drop in the packed bed. In addition, cooling with forced air was evaluated experimentally considering different fluid velocities and different positions of fruit in the system. Data were used to parameterize a model based on FEM, the transient regime of processes was evaluated, and the model was validated by comparing experimental and estimated data. The rate of change of temperature was highly dependent on the air velocity and on the position of fruit in the cooling system. The model based on FEM allowed describing the convection heat transfer mechanism through the determination of the thermal convective coefficient.

BATCH-UPD 05 20190531

E6339RRR 05 20190531

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