Modelado de la fluidodinámica y transporte de vapor en hornos microondas

Abstract

El objetivo del presente trabajo fue estudiar la acumulación de vapor de agua dentro de hornos de microondas (HMO), tanto experimental como numéricamente a través del modelado y simulación computacional. El agua que se evapora de los alimentos debe purgarse del horno para evitar su acumulación. Cuando el vapor alcanza las paredes frías del horno, condensa y produce gotas, las cuales continúan creciendo hasta que eventualmente caerán. Esto puede producir daños en los recipientes debido al rápido calentamiento del agua sobre los mismos. En este trabajo, se determinó experimentalmente el caudal de aire que circula dentro de un HMO. Luego se desarrolló un modelo- 3D de la geometría del HMO y se aproximaron las secciones de entrada y salida de aire con rectángulos. Dado el bajo caudal de aire obtenido en los experimentos, se determinó que un modelo laminar es suficiente para representar el flujo de aire dentro del horno. Se realizaron diversas simulaciones del flujo de aire dentro del horno, tanto en estado estacionario como transitorio. Luego se realizaron experimentos de calentamiento de agua pura (potencia: 10, 20 y 30%), se midió la humedad y temperatura del aire a la salida, la temperatura del agua, y la pérdida de peso al final del proceso. Posteriormente se incorporó al modelo la geometría del recipiente con agua y de la guía de ondas, de manera tal de incluir el balance de energía y materia. Para disminuir los tiempos de cálculo, se resolvió la fluidodinámica en estado estacionario, y luego se usó el campo de velocidades obtenido para resolver el balance de energía y de materia en estado transitorio. Las predicciones de humedad y temperatura se compararon aceptablemente con los valores experimentales.