ANÁLISIS AERODINÁMICO Y DE DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURA EN EL INTERIOR DE UN HORNO DE COCCIÓN ROTATORIO-GENERADA POR UN VENTILADOR DE FLUJO RADIAL

Abstract

La industria panadera juega un papel muy importante a nivel mundial tanto económico como social. La distribución de temperatura en hornos de cocción en la industria panadera, está directamente relacionada con el campo de flujo del aire caliente que circula en el interior del horno. La aerodinámica en el interior del horno de cocción rotatorio es generada a través de ventiladores, en el caso de estudio de este trabajo se tiene un ventilador axial. Sin embargo, debido a la complejidad de este tipo de equipos, aun en la actualidad los diseños se realizan en forma empírica, un caso específico es el horno rotatorio construido por la empresa InduRoa. Debido a esto, en este trabajo se realizó un estudio experimental in situ y un estudio numérico empleando dos modelos de turbulencia tipo RANS (k- 𝜺 y SST) para evaluar la homogeneidad de la temperatura en el interior de horno. A través de las simulaciones numéricas se pudo analizar la distribución de velocidades y de presión. Las simulaciones numéricas se realizaron empleando el programa comercial ANSYS (FLUENT). Los resultados obtenidos tanto experimental como numéricamente mostraron homogeneidad en la distribución de la temperatura en el interior del horno. Los resultados obtenidos con los dos modelos de turbulencia empleados mostraron que el modelo de turbulencia k-ε presentó error porcentual más bajo, aproximadamente del 14,6%. Por otro lado, el modelo SST mostró un porcentaje de error del 14.71% comparado con los resultados experimentales. En general se pudo observar una buena distribución de temperatura en el interior del horno, especial mente donde se encuentran ubicadas las bandejas que contienen el producto. Con estos resultados se puede predecir que la ubicación y la velocidad de rotación del ventilador de flujo radial son adecuados para la geometría y dimensiones de este horno. Sin embargo, es importante mencionar que aún existen zonas, como por ejemplo la parte superior del horno donde se observaron temperaturas superiores (T = 269oC) a la temperatura promedio del horno (T = 200 oC), pero además también se encontraron zonas donde las temperaturas mostraron valores más bajos comparados con la temperatura promedio (T = 197 oC). Los resultados mostraron que el diseño del horno rotatorio construido empíricamente por InduRoa, tiene un desempeño adecuando, pero que podrían realizarse estudios más detallados para tratar de mejorar la eficiencia de este horno, como, por ejemplo, disminuir el tiempo de cocción del producto.