Análisis preliminar de la fluidodinámica y la pérdida de carga para el diseño de un secador de lecho fluidizado-microondas

ARBALLO JR, ; GOÑI SM, ; LESPINARD AR, ; MASCHERONI RH, ; REYES-CHAPARRO JE, ; CAMPAÑONE LA.

Congreso; XVIII Congreso Argentino De Ciencia y Tecnología De Alimentos; 2023

En este trabajo se presenta el análisis preliminar de la fluidodinámica y la estimación de la pérdida de carga para el diseño de un equipo de secado de lecho fluidizado combinado con microondas, destinado al tratamiento de materiales particulados. Con el objetivo de seleccionar una bomba para impulsar el aire. Con este propósito, se diseñó computacionalmente un lecho que consiste de un conducto cilíndrico de 30 cm de diámetro y 120 cm de altura, con placas perforadas en ambos extremos. Las placas permiten el paso del aire, pero impiden el paso de las microondas. Un primer abordaje fue plantear balances macroscópicos de cantidad de movimiento para lecho fijo con propiedades y parámetros de las partículas y del lecho, para obtener la pérdida de carga en el propio lecho y en las placas perforadas de ingreso y salida del fluido. Posteriormente, se realizaron simulaciones 3D para obtener el campo de velocidades y presión en el lecho usando el modelo de flujo turbulento - del software comercial COMSOL Multiphysics®. El modelo geométrico consideró además secciones de entrada (previas a la placa) y salida del aire (posteriores a la placa) de 20 cm y 10 cm, respectivamente. Para economizar el trabajo computacional, las simulaciones consideraron un cuarto del lecho. Se realizaron simulaciones con el lecho vacío, y luego relleno con partículas esféricas de diferente diámetro (aprox. 1900 partículas). El modelo detallado condujo a predicciones de perdida de carga en el lecho 3 veces las obtenidas por el modelo macroscópico. En función de las predicciones, se adquirió una bomba centrífuga de 4 HP para equipar el lecho fluidizado. A partir de la simulación computacional también fue posible analizar el diseño de las perforaciones de la placa inferior para evitar zonas de baja velocidad de aire y posibles estancamientos del material.