Optimización termo-fluodinámica de una cavidad de secado de cacao por convección forzada con aire caliente, mediante CFD.

Abstract

El cacao se constituye como el 5to producto de exportación no petrolera del Ecuador. El objetivo de este proyecto es la optimización termo-fluidodinámica de un secador de cacao por convección forzada mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para mejorar la calidad del grano de cacao, al entregar un producto con una humedad acorde con las normativas vigentes.

La optimización del diseño del secador considera una humedad inicial del producto de 50% y una humedad al final del secado de 7%, de acuerdo con la normativa NTE INEN 176. Se propusieron 3 alternativas de solución, y se simularon procesos isotérmicos a temperaturas de 55, 50, 45 y 40°C. Adicionalmente, se evaluó el efecto de la utilización de 2 ventiladores, y la variación de separación entre bandejas de 10, 9 y 8 cm. La mejor alternativa se seleccionó en base al coeficiente de variación del coeficiente de transferencia de calor convectivo sobre la superficie en las bandejas.

Los resultados de simulaciones sugieren que la alternativa con ventiladores superiores produce la menor variación con un 26.60%, y que una distancia de separación de 9 cm entre bandejas tiene la menor variación con 66.82% al ser comparados con los otros casos. Finalmente, se observa que la implementación de dos ventiladores en lugar de uno beneficia los resultados en un 10.89%.

Se concluye que el fenómeno de transferencia de calor del proyecto está gobernado por el coeficiente convectivo. Se recomienda futuras investigaciones considerando la transferencia de masa entre el grano de cacao húmedo y el aire, ya que únicamente transferencia de calor es considerada en este proyecto debido a limitación de recursos computacionales. Adicionalmente, se observa en los campos de velocidad que gran parte del aire caliente aún puede ser aprovechado, por lo cual se sugiere que la eficiencia del equipo aún puede ser mejorada.