Simulación de la convección natural en un horno eléctrico

GOÑI, SANDRO M.; SALVADORI, VIVIANA O.

Montevideo

Congreso; INNOVA 2015. 7º Simposio Internacional de Innovación y Desarrollo de Alimentos. 10º Congreso Iberoamericano de Ingeniería de Alimentos; 2015

Laboratorio Tecnológico de Uruguay

Losproductos cárneos y panificados son de consumo masivo en numerosos países, y lacocción en hornos se realiza a nivel hogareño como industrial. La cocción presentaun consumo de energía elevado, dadas las altas temperaturas de operación, y laenergía asociada a la evaporación de agua de estos productos, la cual puede serconsiderable. El uso de hornos eléctricos es cada vez más difundido, dado quela electricidad se puede obtener de recursos naturales renovables. En estesentido, es importante el desarrollo de hornos eficientes.Elobjetivo de este trabajo fue desarrollar un modelo preliminar de la fluidodinámica dentro de un hornoeléctrico para describir el movimiento del aire por convección natural.Para la simulación y la validación experimental, se utilizó un horno ARISTON, conuna cámara de 0,435×0,39×0,36 m de ancho, profundidad y altura,respectivamente. El horno se aproximó con un modelo de ¼ de su tamaño real,asumiendo dos planos de simetría internos. Se utilizó un modelo de flujolaminar incompresible acoplando el balance de energía. Las fuerzas quedeterminan el movimiento del aire se introdujeron usando la aproximación deBoussinesq. En el balance de energía se impuso la temperatura en el techo y elpiso, y en la pared y la puerta se estableció pérdida de energía porconvección, usando un coeficiente de transferencia de energía efectivo. Elmodelo se implementó en el software de elementos finitos COMSOL. Se realizarondiferentes simulaciones, usando diferentes combinaciones de temperaturas deltecho y el piso y mallados. El modelo se validó aceptablemente condeterminaciones experimentales de perfiles de temperatura en diferentesposiciones del horno, aunque, las variaciones de temperaturas observadas experimentalmente,sugieren  que el modelo laminar y laaproximación de Boussinesq están al límite de sus posibilidades, por lo cual seprevé en futuros trabajos usar modelos de turbulencia.