Análisis de los mecanismos de transferencia de calor y masa en el proceso de deshidratación mediante el método de Descompresión Instantánea Controlada (DIC)

Abstract

La tesis tiene como objetivo entender el tratamiento DIC (Descompresión Instantánea Controlada) y modelar su comportamiento termodinámico a través de las leyes que rigen la transferencia de calor y masa. La formulación del modelo matemático podrá predecir algunas variables dependientes e independientes como la tasa de deshidratación, la cinética de secado, el comportamiento de temperatura y humedad, y la difusividad másica efectiva. El modelo matemático será validado con datos experimentales expuestos en los artículos del investigador Karim Allaf, desarrollados en la Universidad de La Rochelle, Francia. Para la elaboración del modelo matemático, se analizaron dos procesos que rigen el comportamiento del producto en el momento del secado: la ley de transferencia de calor de Fourier y la ley de transferencia de masa de Fick. El algoritmo se formuló discretizando las leyes de conducción térmica y difusión másica a través del método de diferencias finitas, para ello, se genera un mallado a la geometría del producto y se establecen las condiciones iniciales y de frontera, cumpliendo con ciertos criterios que permitan la convergencia de los cálculos numéricos. La estructura, geometría, condiciones y propiedades térmicas/másicas del producto a secar influyen al momento de desarrollar el algoritmo que modelará, matemáticamente, los mecanismos de transferencia y masa. Este algoritmo necesita criterios de estabilidad para asegurar la convergencia del modelo matemático. Los resultados estadísticos obtenidos muestran un buen ajuste entre el modelo matemático y los datos experimentales, por lo que se concluye que el modelo matemático formulado describe el comportamiento de la temperatura y el contenido de humedad, tanto en el ciclo DIC, como en su cinética de secado.