Optimización de la geometría, cantidad de lámparas IR y ventiladores en el diseño de un secador de plastisol utilizando SolidWorks

Abstract

El siguiente trabajo de investigación tiene como objetivo rediseñar, simular y analizar el efecto térmico para un secado rápido del estampado de plastisol en el área textil mediante lámparas IR de tungsteno a través de los efectos térmicos de radiación y el ingreso de aire mediante ventiladores que realizaran un efecto de convección forzada con el fin de distribuir uniformemente el aire caliente sobre la tela estampada; por el cual se diseñó y analizo diversos recintos con un, dos, cuatro y seis ventiladores. Se realizó diferentes simulaciones por Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) con el fin de determinar si el recinto cumple con las condiciones solicitadas de diseño. Previo a la simulación, según a los requerimientos de la pequeña empresa visto tendencia se implementó el recinto de secado, este contiene cuatro lámparas IR de tungsteno conectadas en serie y paralelo a 220V AC, distribuidas de manera equitativa dentro del recinto y dos ventiladores de 12V DC. Para el análisis y discusión de resultados se tomó como estudio el recinto ya implementado, bajo ese enfoque se somete a la simulación del análisis térmico de diversos casos para ver y determinar la eficiencia del recinto con la distribución de las lámparas y la velocidad mínima del flujo de ingreso de aire hacia el recinto mediante ventiladores. El análisis térmico del proceso de secado se realizó en el software SolidWorks Flow Simulation considerando todas las condiciones reales posibles para obtener un resultado que se asemeje en lo posible a lo real, asimismo se realizaron cálculos de energía para obtener un modelamiento y valores iniciales del proceso de secado. Finalmente, se concluye que de acuerdo con el análisis de la simulación CFD la disposición del recinto de secado con seis ventiladores y cuatro lámparas IR de tungsteno logra mejores resultados de secado de plastisol con un tiempo de secado de 8.513 segundos y la variación de temperatura en la superficie del plastisol no exceda los 35°C.

The following research work aims to redesign, simulate and analyze the thermal effect for a fast drying of plastisol printing in the textile area by means of tungsten IR lamps through the thermal effects of radiation and the entry of air through fans that perform a forced convection effect in order to evenly distribute the hot air over the printed fabric; for which several enclosures with one, two, four and six fans were designed and analyzed. Different Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were performed to determine if the enclosure complies with the requested design conditions. Prior to the simulation, according to the requirements of the small company seen trend the drying enclosure was implemented, it contains four IR tungsten lamps connected in series and parallel at 220V AC, evenly distributed inside the enclosure and two 12V DC fans. For the analysis and discussion of results, the already implemented enclosure was taken as a study, under this approach it is subjected to the simulation of the thermal analysis of various cases to see and determine the efficiency of the enclosure with the distribution of the lamps and the minimum speed of air flow into the enclosure by means of fans. The thermal analysis of the drying process was performed in SolidWorks Flow Simulation software considering all possible real conditions to obtain a result that resembles the real thing as much as possible, also energy calculations were performed to obtain a modeling and initial values of the drying process. Finally, it is concluded that according to the CFD simulation analysis the drying enclosure arrangement with six fans and four tungsten IR lamps achieves better drying results of plastisol with a drying time of 8.513 seconds and the temperature variation on the plastisol surface does not exceed 35°C.