Modelado CFD de un horno de cocción continua de arepas de Maíz

Abstract

Para la industria de las Arepas en Colombia el desarrollo tecnológico viene dado por conocimiento empírico, familias por décadas realizando el mismo proceso con las mismas herramientas, proceso muy natural en el país, es por lo cual que surge la necesidad de lograr dar inicio a la caracterización de los procesos, esto mediante el entendimiento de cada dispositivo por separado. El presente trabajo se enfatizó en los hornos, cuya función en el proceso de fabricación de arepas es la eliminación de carga microbiana, función indispensable en este sector. Mediante un modelo CFD en el software de código abierto OpenFoam se realizó la caracterización del proceso de horneado, definiendo en primera medida las condiciones de cocción y geometrías generales, posteriormente se genera un modelo geométrico y mediante los solucionadores del sofware se resolvieron las ecuaciones de Navier-Stokes . Los resultados obtenidos permitieron evidenciar una fuerte presciencia de vórtices en las zonas entre los quemadores y una rata de crecimiento de la temperatura en pocos pasos de tiempo elevada, con esto se logra comprender las posibles zonas de acumulación de calor ineficientes. A partir de estos hallazgos el presente trabajo intenta incentivar en la investigación de este tipo de hornos, como variantes se podría sugerir para trabajos futuros revisar una posible re-circulación de aire limpio en el interior del horno, incorporación de un modelo de transferencia de masa al producto, entre otros (Texto tomado de la fuente).

For the Arepas industry in Colombia, technological development is given by empirical knowledge, families for decades performing the same process with the same tools, a very natural process in the country, which is why the need arises to achieve the beginning of the characterization of the processes, this by understanding each device separately. The present work was emphasized in the ovens, whose function in the arepas manufacturing process is the elimination of microbial load, an indispensable function in this sector. By means of a CFD model in the open source software OpenFoam, the characterization of the baking process was carried out, first defining the baking conditions and general geometries, then a geometric model was generated and the Navier-Stokes equations were solved by means of the software solvers. The results obtained showed a strong presence of vortices in the zones between the burners and a high temperature growth rate in a few time steps, thus understanding the possible inefficient heat accumulation zones. From these findings, the present work tries to encourage the research of this type of furnaces, as variants it could be suggested for future works to review a possible re-circulation of clean air inside the furnace, incorporation of a model of mass transfer to the product, among others.