Modelado del secado de granos en lecho fijo a bajas temperaturas de aire

Abstract

Se estudió el proceso de secado de maíz a bajas temperaturas para proponer un método más ecológico y que conduzca a granos de mayor calidad y valor. Se abordó el modelado matemático de la transferencia de calor y materia y su implementación numérica. Los balances de masa y de energía se propusieron tanto para el aire intergranular como para los granos. Se consideraron variantes de modelización: equilibrio térmico y másico y no equilibrio; inclusión de términos de acumulación en el aire (no estacionario) y modelo sin términos de acumulación en el aire (pseudoestacionario). Además, se estudiaron tres métodos numéricos para la resolución: diferencias finitas explícito, diferencias finitas implícito y método de las líneas. Las comparaciones entre modelos se basó en la respuesta característica del sistema (condiciones constantes del aire) y en la influencia de las condiciones meteorológicas en parámetros de desempeño como tiempo de secado, consumo específico de energía y pérdida de materia seca. Siempre se consideraron los efectos del caudal volumétrico específico de aire, temperatura del aire, humedad relativa del aire, humedad inicial de los granos y espesor del lecho. Para la comparación de los métodos numéricos se tuvo en cuenta el tiempo de cómputo y la influencia de los intervalos de tiempo y espacio en el tiempo de secado, consumo de energía y humedad final promedio en el lecho. Aplicando el simulador obtenido, se evaluó la influencia del calentamiento del aire al pasar por el ventilador. Se concluye que el modelo no estacionario de no equilibrio representa mejor el proceso, siendo el método de las líneas el esquema numérico mas apropiado para su resolución. El uso de ventilador por soplado precalienta y baja la humedad relativa del aire, conduciendo a menores tiempos de secado y reducciones en el consumo de energía.