Mejoras del proceso industrial de secado de ciruelas por medio de simulación fluidodinámica

Abstract

El presente trabajo, correspondiente a la asignatura N°39 “Trabajo Final” (según Plan 20/12) y presentado para la graduación del estudiante Ruiz Juan José de la carrera de Ingeniería Electromecánica, fue realizado en el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) en vinculación con una empresa alimenticia de la provincia de Mendoza. Su objetivo es mejorar la eficiencia energética y reducir los costos operativos del proceso de secado de ciruelas mediante simulación fluidodinámica. Utilizando el software Fluent de ANSYS, se analizó el flujo de aire dentro de un horno de secado tipo Californiano, generando un modelo bidimensional que permitió identificar y proponer mejoras en las variables críticas del secador, en particular el caudal de recirculación y el tipo de forzador utilizado. Se evaluaron escenarios con diferentes aperturas de la boca de recirculación del aire, encontrando que tanto la recirculación parcial como la nula mejoraron el Índice de Desempeño Energético (IDE), destacando la recirculación parcial con una mejora del 143,27%. Sin embargo, esta configuración aumentó la humedad en el ducto inferior del horno, lo que podría afectar la velocidad de deshidratación de las ciruelas y requiere un estudio adicional. Los perfiles de temperatura mostraron leves diferencias entre los escenarios, con temperaturas más altas en condiciones de mayor recirculación. La reducción de la recirculación disminuyó el rendimiento del forzador, aunque su consumo energético se mantuvo prácticamente constante según la hoja de datos del equipo. Implementar una recirculación nula o parcial podría generar ahorros del 13% y 76% en el consumo del quemador, respectivamente, sin necesidad de inversión adicional, aunque estas mejoras deben verificarse experimentalmente para asegurar que las condiciones de secado sean aceptables. Además, se identificó un bajo rendimiento del forzador actual y se recomendó reemplazarlo por uno de la marca Casals, modelo HBFX 100 T4, lo que aumentaría su eficiencia del 19,78% al 62% y resultaría en un ahorro energético del 46,92%. Finalmente se realizó un análisis de costos considerando esta mejora propuesta y se encontró que requiere una inversión inicial de U$D 5.500 y tendría un periodo de retorno de inversión de 49 meses.