INFORME FINAL PROYECTO FONDECYT REGULAR

<*INFORME FINAL

GOBIERNO DE CHILE CDNICVT

FONDEUT PROYECTO FONDECYT REGULAR

1040090 3 años NÚMERO PROYECTO DURACIÓN

Alejandro Enrique Reyes Salinas

INVESTIGADOR RESPONSABLE

Av. Libertador Bernardo O"Hlgglns 3363 7181819 DIRECCION FONO

[email protected]

E-mail

CONTENIDO (NARQUEEL CASILLERO OE CORRESPONDA)

FUE ENVIADO SERA ENVIADO NO HAY ADJUNTO (FECHA) (FEÇHA)__

Informe Final (en formulario)

Publicaciones

Resumen de Tesis de Grado

Información acerca de inventos y patentes

Otros (especificar)

Informe Incentivo Coop. Internacional / (Si corresponde) V

Firma Coinvestigadores Firma InestiesponsabIe

Valer¡ Bubnovi

Fecha: J 3 1 2007

CONTENIDO DEL INFORME FINAL

L CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS PLANTEADOS EN EL PROYECTO.

¿Cumplido? Fundamentar el cumplimiento parcial bjetivos o incumplimiento SI Parcial No

- Disponer de un secador de laboratorio de lecho fluidizado pulsante (batch) O EJ

con MW y adaptar secador continuo de lecho fluidizado de acero inoxidable en tluidizado pulsante Caracterizar fluidodinámicamente lechos

u o o ulsantes de partículas, determinando y xrelacionando la velocidad equivalente la mínima de fluidización.

Determinar la cinética de secado de o o los sólidos, evaluando principalmente el efecto de los pulsos de aire y de la aplicación de microondas en la calidad de los productos

Correlacionar coeficientes (le U O U ansfcrencia de calor y materia en función e los parámetros de operación, y eterminar tiempos de residencia en el cho fluidizado pulsante (sin MW)

Modelar el secado de sólidos,o o desarrollando el software que permita

resolver en diferencias finitas el modelo matemático de secado.

Elaborar conclusiones de la - - tecnología híbrida de secado • propuesta. O O

Otro(s) aspecto(s) que Ud. considere Importante(s) en la evaluación del cumplimiento de los objetivos planteados en la propuesta original o en las modificaciones autorizadas por el Consejo.

II. RESULTADOS OBTENIDOS

Describa brevemente los resultados obtenidos en el proyecto en un máximo de cinco páginas, tamaño carta, espacio seguido. Para cada uno de los objetivos específicos, describa o resuma los resultados. Relacione las publicaciones y/o manuscritos enviados a publicación con los objetivos específicos. Incluya en anexos, la información de apoyo que estime pertinente y necesaria para la evaluación.

ETAPA L Disponer de un secador batch de lecho fluido-pulsante de acrílico, con micro-ondas y transformación en secador fluido pulsante de actual secador de lecho fluidizado (ac. inoxidable)

* Diseño y construcción de un secador batch de acrílico, con la entrada pulsante de aire, provisto de sistema de aplicación de microondas.

Esta unidad de laboratorio, construida por la Maestranza Jofré, permite la fluidización de cargas desde 0,1 a 1,0 kg, con facilidades que permiten tanto seguir las cinéticas de secado, como la variación de los parámetros de calidad en estudio. Se incluyó el paso del aire por un lecho de sílica gel para disminuir el contenido inicial de humedad del aire, y un sistema de calefacción eléctrico del aire. Inicialmente se analizó el efecto de la humedad del aire en la cinética de secado de láminas de papa, usando la fluidización tradicional (Memoria de Ing. Civil Química, de Paula Guzmán, "Adsorción de humedad del aire y su efecto en las cinéticas de secado").

* Acondicionamiento de actual secador de lecho fluidizado (escala piloto), de acero inoxidable, . permitiéndose la entrada pulsante de aire.

Para generar el flujo pulsante se instaló un disco rotatorio con una sección hueca, inmediatamente bajo otra placa perforada fija. La velocidad de giro de la placa hueca se controla con un variador de frecuencia, En

. el diseño se consideró la construcción de tres placas con áreas libres de 6, 12 y 20 %, observándose un mejor comportamiento del lecho con la primera.

ETAPA H. Caracterización de la fluido-dinámica de partículas en lecho fluido-pulsante Se analizó el efecto de la masa de partículas y velocidad de giro de la placa rotatoria tanto en la

caída de presión como en su velocidad mínima de fluidización pulsante, en lechos constituidos por diversos tipos de partículas (Tablal), determinándose curvas de caída de presión vs velocidad de aire (Figura la). Para estas mismas partículas se desarrollaron experiencias en una columna de fluidización convencional, a fin de comparar los valores obtenidos (Figura lb), observándose que los valores de la velocidad mínima son entre un 10 a un 25 % inferiores en la fluidización pulsante. La caída de presión es proporcional a la velocidad del aire hasta alcanzar el valor de vmpq, y tiende a estabilizarse a velocidades mayores que la Vmpq. También depende de la carga o altura estática del lecho ya que un aumento en la carga produce un aumento en la caída de presión. Esta tendencia también se aprecia en las curvas de fluidización convencional. Las Figura la corresponde a resultados de la fluidización pulsante, mientras que la Figura lb corresponde a la fluidización tradicional, ambas obtenidas con chips de polipropileno. Las velocidades están referidas a la sección de entrada del lecho (D = 25 cm). ["FLUID-DYNAMIC CHARACTERIZATION OF A PULSED FLUIDIZED BED", ENPROMER 2005 - Brasil].

Se correlacionaron los valores de Vmfp en forma adimensional, con la ecuación siguiente, válida para todos los sólidos utilizados:

Re,,.., =O.30•Ar°55

En esta ecuación el número de Reynolds (Re) queda en función del número de Arquímides (Ar). La tendencia de la correlación es similar a la informada por Gawrzinsky y Glaser.

ETAPA III. Estudio del secado batch en secador fluido-pulsante de acrílico (con y sin MW) Experiencias de secado batch de sólidos (en columna de acrílico)

Para acotar el número de ensayos de secado batch de láminas de papa, tanto la aleatorización de las corridas experimentales así como el análisis estadístico de los datos se realizó mediante el software Statgraphics Plus versión 4.0 (Tabla 2). La significancia estadística de los efectos se analizó simultáneamente por medio de gráficas de Pareto y pruebas de análisis de varianza (p<0.05).

Con la finalidad de obtener conclusiones comparativas respecto a las características de calidad, se programaron también experiencias en otros secadores. En una primera etapa, con la memoria "Determinación de parámetros de calidad y cinéticas de secado de láminas de papas" de la alumna Sofía Cerón, se obtuvieron resultados en un secador de túnel, de lecho fluidizado convencional y de lecho fluidizado con microondas(Figura 2)

a 0 1 a

o

. ..

02 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 V (mis)

02 kilos •lkilos 04 kilos A5 kilos

I(XX)

800 -

4(X)

2(X)

()

1000 - -

800

600 .--. - ..0 00

0 0,2 0,4 0,60.6 1 1,2 1.4 V (mis)

Lo 2 kilos • 3 kilos 04 kilos £ 5 kilos

Figura la. Fluidización-Pulsante Figura lb. Fluidización-Convencional.

Tabla 1. Características fisicas de los sólidos utilizados

Material Dp (mm) p (kg/m3) dp (mm) Polipropileno 3.1 (6] 870 0.89 2.76 0.38

Semillas de Nabo 1.2 (6] 940 1.0 1.2 0.35

Gritz de maíz 12% 0.51 (6] 1440 0.71 0.36 0.54

Gritz de maíz 24% 0.51 161 1360 0.71 0.36 0.54

Gritz de maíz 39% 0.51 [6] 1290 0.71 0.36 0.53

Discos de papas (e =3mm) 20 1150 0.57 11.4 0.44

Semi-discos de papas (e =3mm) 20 1150 0.70 14 0.44

Trigo 1130 0.72 3.22 0.37

Maíz 8.28 (71 1243 0.74 6.13 0.33

Maíz 6.3C_UF 1320 0.81 5.10 0.35

Tabla 2. Matriz para el diseño experimental multifactorlal (3*22).

Niveles originales de las variables (Niveles codificados de las variables) Corrida número A B C

1 T (-) 40(-) 2 LE (0) 40(-) 3 LFM (+) 40(-) 1.0 (-) 4 T (-) 60(+) 1.0 (-) 5 LF(0) 60(+) 1.0(-) 6 LFM (-i-) 60(+) 1.0(-) 7 T (-) 40(-) 2.0(+) 8 LF (0) 40(-) 2.0(+) 9 LFM (+) 40(-) 2.0(+) 10 T (-) 60(+) 2.0(+) 11 LF (0) 60(+) 2.0(+) 12 LFM)_ 60) 20j

A = tipo de secado (T = túnel, LF = lecho fluidizado, LFM = lecho fluidizado y microondas), B = temperatura de secado (°C), C = velocidad del aire (m/s).

4

0 100

4 Tuonci dryer —D----lluidi,.cd hod drycr —u---Fiuidizcd bed drycr

200 300 'tIme (mm)

400 500

4

.0

4.. c

c , o.- V

1.

a1

o

1.4E-1O

o O Watt 1.2E-lo

150 Watts lE- lo

* 300 Watts 8E-l1 - SVDM

6E-11

4E-ll

06

05

•• • ••

• 300 W

SO W

00W

Figura 2. Efecto del tipo de secador en la cinética de secado de laminas de papas a 400C y 2 m/s de la velocidad de aire.

Los resultados de cinéticas de secado y de parámetros de calidad se presentaron en el Internatinal Drying Symposium- 2006 (Hungría) ["Comparative study of convective drylng of potato silces, with and without application of microwaves"], en el cual se concluyó que la pérdida de calidad del producto se minimiza a 600C y 1 m/s, cuando se emplea el secador de lecho fluidizado con aplicación de microondas.

Con un diseño experimental multifactorial 3*22, se estudio el secado de semillas de nabo bajo diversas condiciones experimentales (lechos fijo y fluido-pulsante, humedad del aire de secado, con y sin aplicación de MW), ajustándose a las cinéticas de secado diversos modelos predictivos. La Figura 3a compara cinéticas de secado de semillas de nabo experimentales y calculadas con el modelo de difusividad variable simplificado a un término. La Figura 3b muestra el efecto de las microondas en los valores de la difusividad efectiva en función de la humedad de las semillas de nabo. Resultados similares se determinaron al estudiar el secado de láminas de papa [Tesis de Magíster "Secado de agro-productos en lecho fluido-pulsante con aplicación de microondas", César Campos] y se publicaron en la revista Drying Technology ["DRYING of TURNIP SEEDS with MICROWAVES in FIXED and PULSED FLUIDIZED BEDS"].

0,, 2E-ll 0 0000

O

0 20

40 60 80

o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8

(mm) X(d.b.)

Figura 3a. Efecto de la aplicación de microondas en un lecho fluido pulsante a 0.55 m/s y 30% de humedad relativa del

aire.

Figura 3b. Difusividad efectiva VS contenido de humedad de semillas de nabo, para experiencias en un lecho fluido pulsante, con aire con 8 % de humedad relativa, con aplicación de microondas.

El alumno de Ingeniería Civil Química, Cristóbal Vergara y el alumno de Ing. Ej. Química Luis Rivera desarrollaron un estudio similar con partículas de zanahoria (cubos y láminas), observándose que dependiendo de las condiciones de operación (temperatura - aplicación de micro-ondas) puede prevalecer el fenómeno de encogimiento o hinchamiento de las partículas de zanahorias

ETAPA IV. Estudio del secado en unidad fluido pulsante de acero inoxidable (Sin micro-ondas)

Utilizando un diseño factorial, se evaluó experimentalmente la influencia de la temperatura y velocidad del aire de secado y la velocidad de giro de la placa rotatoria en el tiempo de secado, concluyéndose que la temperatura y velocidad del aire son variables significativas para el secado de papa en un secador de lecho fluidizado pulsante y que la velocidad de giro de la placa rotatoria no presenta un mayor efecto en la humedad final (fracción húmeda menor a 0,10 en todos los experimentos). No obstante esto, debe destacarse que el efecto pulsante del aire es fundamental para garantizar el movimiento de las partículas, especialmente cuando se trabaja con bajos flujos de aire.

En la reproducción de las cinéticas de secado se usaron 5 modelos basados en la segunda Ley de Fick, dando la menor desviación el modelo de difusividad variable simplificado (MDVS). La Figura 4 compara las predicciones de los modelos con valores experimentales. Por otro lado, se calculó, correlacionó y comparó con valores de literatura, el coeficiente de transferencia de calor gas - sólido en función de Reynolds y Nusselt, presentándose la correlación:

Nu= 0.25 Re°5

121

Secado de láminas de papa zm

Exp MDCS

----MDC -- — MDV

OA MI)VS

0 lO 20

30 40 50 6(1 70

t (mm)

Figura 4. Cinéticas de secado experimentales y predicciones de modelos (Experiencia 4).

Utilizando valores de la variación del volumen en función de la disminución de humedad, se determinó una correlación para el encogimiento de la papa.

= 0,19 + 0,79 í ----Finalmente, con respecto a los análisis de calidad (color, textura y porosidad), se determinó que de

acuerdo a las características deseadas para el producto final, se pueden seleccionar diversas condiciones de operación ["Secado de láminas de papa en un secador de lecho fluidizado pulsante", desarrollado por el alumno de Magíster Javier Paz Rodríguez]. El resumen de estos resultados se presentó en el congreso PRES-2006 (República Checa-2006) ["DRYING of POTATO SLICES in a PULSEO FLUIDIZED BED"] y fue seleccionado para ser publicado en Drying Technology durante el 2007.

Este estudio se complementó por la alumna de Ingeniería Civil Química Paula Muñoz con el secado de láminas y cubos de zanahoria.

El alumno de Ing. Ejecución Química, Nicolás Herrera realizó un completo estudio del secado de suspensiones de mezclas de carbohidratos y de huevos, analizando en el primer caso el efecto de las variables de operación. Se desarrollaron experiencias adicionales para determinar el tiempo medio de residencia de la suspensión, lo que requirió determinar la distribución de tiempos de residencia, lo cual se realizó con la técnica estímulo-respuesta, usando como trazador azul de metileno. Las curvas de respuesta permitieron ajustar parámetros del modelo de tanques (lechos) en serie [Figuras 5a y 5b]

6

i 2 - I•.__1.2

1• •Exp 1.

• -N=I 1 bcds 0.8

Eo06 Foo6

04 0.2

02 0

- r— 0

0 1 2 3 4 5

'rime (ad)

• Ixp

= 20bcds

-

1 2 3 4

Time (ad)

Figura 5a. RTD experimental y modelo de Figura 5b. RTD experimental y modelo de tanques

tanques en serie [N - 1. l, para corrida N° 1. Q, en=serie [N = 21, para corrida NO 3. Q =

600[m 3/sJ, T, 90 [°Cj y Q-4 LLIhi [m/5],-0[C]yQf-6[L/h].

Finalmente el alumno de Ing. Civil Química, Gonzalo García se encuentra desarrollando experiencias en continuo de secado aserrín, donde usando partículas teñidas con azul de metileno, determinará la DTR para el secador fluido-pulsante (la fecha de término esta programada para mayo-2007).

ETAPA V. Modelación del secado de sólidos

Esta etapa, iniciada el 2004 con la implementación y solución numérica del modelo original de Wang y Chen, continuó el 2005 con modificaciones a dicho modelo realizadas por el alumno de Magíster Carlos Villarreal y que permite describir el secado de semillas y vegetales en un lecho fluidizado discontinuo.

Se desarrollaron soluciones numéricas para partículas: esféricas (1D), láminas (1D), cilíndricas (2D) y paralelepípedos (3D). Las ecuaciones se discretizaron en diferencias finitas según el esquema implícito para casos unidimensionales, y el esquema implícito de dirección alternada (ADI) fue 2 utilizado para los casos con trasporte en dos y tres dimensiones. Los sistemas algebraicos generados por la discretización fueron resueltos por medio del algoritmo de matriz tridiagonal (TDMA), programados en FORTRAN 95-........--. O 10 a a 40 so e

Al comparar las curvas teóricas obtenidas con el modelo modificado unidimensional, ttei11lX (minutos) con datos experimentales de secado de láminas de papa se obtienen predicciones Figura 6: Humedad vs. tiempo. 7',, 70 oc, u 1.95 m/s, como la mostrada en Figura 6. HR,,,-2.02%

u Experimental —'l'eórico S0 0.799

La estabilidad y convergencia de los algoritmos numéricos se analizaron con variaciones del paso del tiempo y el número de nodos, verificándose la independencia de la solución entre estos dos parámetros. Se optimizaron las mallas, observándose una gran ventaja al usar pasos no uniformes y discretizar las condiciones de borde con elevado valor de precisión en base al uso de tres posiciones nodales.

Los resultados de la modelación serán enviados a la revista Numerical Heat & Mass Transfer

7

III. PRODUCTOS GENERADOS POR EL PROYECTO

En esta sección debe Incluir todo documento o material cuyo contenido corresponda substancialmente a los objetivos del proyecto que se Informa y en los que se explicite el N° del proyecto FONDECYT. Aténgase a los formatos que se Incluyen para cada tipo de producto generado. Sólo adjunte copla de los documentos no enviados previamente a FONDECYT.

Si Ud. tiene un proyecto de Incentivo a la Cooperacl6n Internacional, destaque con (*) las publicaciones generadas como producto del mismo a continuación da las que corresponden al Regular

1. Artículos en revistas científicas nacionales o extranjeras con Comité Editorial.

Titulo del Artículo DRYING of TURNIP SEEDS with MICROWAVES in FIXED and

PULSED FLUIDIZED BEDS

Autor(es) Reyes A. , Campos C., Vega R.

Óribie Completo de la Drng Technology

Ref. bibliográfica Año: 2006 Vol. 24 N° Pág. 1469-1480

Estado de la publicación a--"-- 9 Publicada O Aceptada o Enviada O En preparación la fecha.*

Otras fuentes de

Título del Artículo Drying of Potato Slices in a Pulsed Fluidized Bed

Autor(es) Reyes A., Moyano P., Paz 3.

Nomore compieto ae Revista.

Ref. bibliográfica

Estado de la publicac la fecha.*

Otras fuentes de financiamiento, si las

Drying Technology

fAño: 2007 Vol. 25 NO - Pág. 1-10

a E En Prensa O Aceptada O Enviada O En preparación

Título del Artículo Effect of pheripheral gas jets on hydrodynamics and transfer phenomena of spouting beds

Autor(es) Akulich P., Reyes A. and Bubnovich V.

Nómbre CompletoTa

Ref. bibliográfica Año: 2006 Vol. 167 NO - Pág. 141-148

Estado de la publicación a • Publicada O Aceptada ci Enviada EJ En preparación la feche.'

Otras fuentes de (*) Proyecto de Incentivo a la Cooperación Internacional (2004) financiamiento, si las hay - -- -- - ---------------

8

Titulo del Artículo - A Comparative Study of Microwave-Assisted Air Drying of Potato SIlces 1

- Autor(es) A. Reyes A., S. Cerón, R. Zúñiga, P. Moyano

Bíosystems Engineering Nombre Completo de la Revista.

Ref. bibliográfica Año: Vol. N° Pág.

Estado de la publicación a la fecha.*

Publicada/En O Aceptada • Enviada O En preparación Prensa

Otras fuentes de l!n!nci.9_sL!as)!ay.

Título del Artículo Computer simulation of the drying of seeds and vegetables in a discontinuous fluidized bed

Autor(es) - V. Bubnovich, C. Villarreal, A. Reyes

Numerical heatand rnasstransfer -

Ref. bibliográfica Año: Vol. N° - Pág.

Estado de la publicación a Publicada/En O Aceptada El Enviada

• En preparación la fecha.* Prensa

Otrasfuentes de ÇLL las hay .

Título del Artículo-

Autor(es)

Nbre Compld1 Revista.

Ref. bibliográfica Año: Vol. N° Pág.

Estado de la publicación a U Publicada/En U Aceptada • Enviada O En preparación 1 la fecha. Prensa

Otras fuentes de nandarruentosashaL ---.----.-.----.---- -------.--.- . -

Marque con una 'X" lo que corresponda. Pare trabajos En Prensa/Aceptados/Enviados adjunte copia de carta de aceptación o de envio.

9

2. Otras publicaciones/ productos.

Título

Tipo de publicación o D Monografía EJ Semi nariofraller/Curso producto EJ Libro EJ Informe Técnico

EJ Capítulo de Libro [1] Software Marque con una "X" lo que EJ Mapa EJ Patente corresponda p Exposición de Arte

Otro. Especificar:

Autor(es)

Editor(es) (Libros o Capítulos da Libros)

Nombre de la Editorial/ Organización

Lugar y Fecha de Publicación País:__

Fecha:

Ciudad:

3. Presentaciones a Congresos Nacionales e Internacionales. Adjunte copia del resumen o texto de la ponencia y de la tapa de/libro de Resúmenes, si no la ha enviado previamente.

Título de la Ponencia T RESIDENCE TIME DISTRIE3UTION 1N A FLUII)IZEI) BEl) E)RYER

Autor(es) Alejandro Reyes, Horacio Castro

Nombre del Congreso 14th Internatinal Drying Symposium (IDS)

Lugar y Fecha País: Brasil Ciudad: Sao Paulo íFecha: 22-25, August 2004

Título de la Ponencia "FLUID-DYNAMIC CHAR.ACTERIZATION OF A PULSED FLUIDIZED BED",

Autor(es) A. Reyes y E. Quilaqueo

Nombre del Congreso 2nd Mercosur Congress on Chemical Engineering (ENPROMER)

Lugar y Fecha País: Brasil Ciudad: Angra dos Reis Fecha: 16-20,August 2005

Titulo de la Ponencia "MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DEL SECADO I)E AGROPRODUCTOS EN UN LECHO FLUII)IZADO SIN Y CON APLICACIÓN DE MICROONDAS"

Autor(es) Villarreal C., Bubnovich V. y Reyes A.,

Nombre del Congreso 1 CIQ-2005,

Lugar y Fecha País: Chile

Ciudad: Valdivia Fecha: Octubre, 2005

Título de la Ponencia "ESTUDIO COMPARATIVO DEL SECADO EN LECHO FLUIDIZADO DE LÁMINAS DE PAPA, CON Y SIN APLICACION DE MICROONDAS",

Autor(es)

Reyes A., Cerón S., Zúñiga R. y Moyano P.

Nombre del Congreso 1 CIQ-2005,

Lugar y Fecha País: Chile Ciudad: Valdivia Fecha: Octubre, 2005

Título de la Ponencia "Simulación del secado-humidificación isotérmico de una partícula esférica lunidimensional mediante simulink"

Autor(es) Villarreal C., Cubillos F. y Reyes A.

Nombre del Congreso EMFIMIN 2005. V Encuentro de modelos físicos y matemáticos en Ingeniería

Lugar y Fecha País: Chile Ciudad: Santiago Fecha: 10-11 noviembre, (USACH) 2005

Titulo de la Ponencia ] Drying of Potato Slices in a Pulsed Fluidizcd Bed

Autor(es) 1 Reyes A., Moyano P., Paz J.

Nombre del Congreso 1 PRES 06

Lugar y Fecha País: República Checa

i

Ciudad: Praga 2006

Título de la Ponencia SECADO DE PARTICULAS DE ZANAHORIA EN UN LECHO FLUIDO

Ph LSANTE

Autor(es) Reyes, A., Muñoz P., Moyano P.

Nombre del Congreso XXII Congreso Internacional de Ingeniería Química- 2006 y y CAIQ

Lugar y Fecha País: Argentina Ciudad: Buenos Aires Fecha: 1-4, octubre 2006

Título de la Ponencia COMPARATIVE STUDY OF CON VECTI VE DRYING OF POTATO SLICES, WITI-I AND WTUOtJT APPLICATION OF MICROWAVES

Autor(es) A. Reyes, R. Zufíiga and P. Moyano

Nombre del Congreso 15 International Drying Symposium

Lugar y Fecha País: Hungría Ciudad: Budapest

frecha:20-23 de agosto j2006

12

4. Tesis y/o Memorias en ejecución y/o terminadas en el marco del proyecto. Adjunte copia del resumen no informado anteriormente y certificación de aprobación, si corresponde.

Título de la Tesis Adsorción de humedad del aire y su efecto en las cinéticas de secado

Nombre y Apellidos Alumna: Paula Guzmán del/de los Alumno(s) Tutor: Alejandro Reyes S. Y Tutor

Título/Grado alcanzado Ingeniero Civil Químico

Institución, Facultad, USACH/Facultad de Ingeniería/Depto. Ing. Química Departamento

Lugar y Fecha País: Chile Ciudad: Santiago

Fecha de Inicio: Diciembre 2003 Fecha de Término: Septiembre 2004

Título de la Tesis Caracterización Fluido-Dinámica de un lecho Fluido-Pulsante

Nombre y Apellidos Alumna: Evelyn Quilaqueo Huencho del/de los Alumno(s) Tutor: Alejandro Reyes S. Y Tutor

Titulo/Grado alcanzado Ingeniero Civil Químico


Lugar y Fecha País:Chile Ciudad: Santiago

Fecha de Inicio: 110312004 Fecha de Término: 3010912004

Título de la Tesis 'Deterrninación de parámetros de calidad y cinéticas de secado de láminas de papas

Nombre y Apellidos Alumna: Sofía Cerón del/de los Alumno(s) Y Tutor Tutores: Pedro Moyano y Alejandro Reyes

Título/Grado alcanzado Ingeniero en Alimentos

Institución, Facultad, Universidad de Santiago de Chile/Facultad Tecnológica Departamento

Lugar y Fecha País:Chile Ciudad:

-

Santiago


13

Título de la Tesis 'Modelación y simulación del secado de partículas en un lecho fluidizado discontinuo".

Alumno: Carlos Eduardo Villarreal Olavarrieta. Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Y Tutor Tutor: Valeri Bubnovich

fítulo/Grado alcanzado Magíster en Cs. de la Ingeniería, mención Ingeniería Química.

institución, Facultad, LISACH/Facultad de Ingeniería/Depto. Ing. Química Departamento


Fecha de Inicio: Marzo 2005 Fecha de Término: 24101/ 2006

-- "Secado de láminas de papa en un secador de lecho fluidizado pulsante"

Nombre y Apellidos Alumno: Javier Moisés Paz Rodríguez del/de los Alumno(s) Tutor: Alejandro Reyes S. Y Tutor

Titulo/Grado alcanzado Magíster en Cs. de la Ingeniería, mención Ingeniería Química.

Institución, Facultad, USACH/Facultad de Ingeniería/Depto. Ing. Química - Departamento



Título de la Tesis

Título de la Tesis -

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Y Tutor

"Secado de agro-productos en lecho fluido-pulsante con aplicación de microondas"

Alumno: César Campos Tutor: Alejandro Reyes

Título/Grado alcanzado Ing. Civil Químico! Magíster en Cs. de la Ingeniería, mención Ingeniería Química.



Fecha de Inicio: 1/0312005 Fecha de Término: 2110412006

14

Título de la Tesis Secado de zanahorias en un lecho fluido -pulsante

Nombre y Apellidos Paula Muñoz Cancino del/ de los Alumno(s) Tutor: Alejandro Reyes Y Tutor

Títt Grado Ingeniero Civil Químico alcanzado Institución, Facultad, USACH/Facultad de Ingeniería/Depto. Ing. Química Departamento


Fecha de Inicio: Marzo 2005 Fecha de Término: Abril, 2006

Título de la Tesis "Secado de zanahorias en un secador fluido-pulsante con aplicación de microondas"

Nombre y Apellidos Cristóbal Vergara Jara del/ de los Alumno(s) Y Tutor Tutor: Alejandro Reyes

Titulo/ Grado Ingeniero Civil Químico alcanzado____________ Institución, Facultad, USACH/Facultad de Ingeniería/Depto. Ing. Química Departamento


Fecha de Inicio: Marzo 2005 Fecha de Término: Abril, 2006

Título de la Tesis Análisis del secado de zanahorias en un secador fluido-pulsante con aplicación de microondas"

Ncmbre y Apellidos Luis Rodrigo Rivera Luza del/ de los Alumno(s) Y Tutor Tutor: Alejandro Reyes

Título/ Grado Ingeniero de Ejecución Químico alcanzado Institución, Facultad, Departamento


Fecha de Inicio: Enero 2006 Fecha de Término: Septiembre 2006

15

Titulo de la Tesis Secado de suspensiones en un lecho lluidizado pulsante

Nombre y Apellidos Nicolás Herrera del/ de los Alumno(s) Tutor: Alejandro Reyes Y Tutor

Título/ Grado Ingeniero de Ejecución Químico alcanzado Institución, Facultad, USACH/Facultad de Ingeniería/Depto. Ing. Química Departamento


Fecha de Inicio: Marzo-2006 Fecha de Término: Marzo 2007

IV. OTROS LOGROS DEL PROYECTO Describa, si las hay, actividades tales como: • Estadías de investigación • Formación de recursos humanos exceptuando lo reportado en el ítem 4. • Cualquier otro logro no contemplado en los ítem anteriores y que Ud. quiera destacar

IR

V. RESUMEN (NO DEBE EXCEDER ESTE ESPACIO EN LETRA ARIAL 10)

Describa en forma precisa y breve el tópico general del proyecto, sus metas y objetivos y los resultados alcanzados. Utilice un lenguaje apropiado para la comprensión del público no especialista en el tema. Esta información podrá ser difundida.

En este proyecto se estudió tanto la fluido-dinámica, como aspectos de transferencia de calor y materia, de dos procesos de secado: Q Lecho fluido-pulsante (vibración de las partículas producida por el flujo pulsante de aire) Ú) Lecho fluido -pulsante de aire más le aplicación de micro-ondas, constituyendo este proceso una

tecnología híbrida de secado, no informada en la literatura. Se trabajo con agro-productos dimensionados (láminas y/o cubos) de zanahoria (para comparar con

resultados obtenidos en lecho fluidizado convencional), papas y semillas de nabo (por su forma esférica), aserrín y suspensiones de carbohidratos y de huevos.

El primer objetivo global propuso caracterizar la fluidodinámica de lechos fluidizados pulsantes, constituidos por partículas de diversas características de la clasificación de Geldart, lo que implicó determinar y correlacionar velocidades y caldas de presión características, para cada uno de los sólidos en estudio, en función del flujo pulsante de aire.

El segundo objetivo global consistió en evaluar la estrategia híbrida de secado que combina el secado convectivo (lecho fluidizado pulsante) más el aporte energético de microondas, determinándose cinéticas de secado, desarrolladas bajo la combinación de las variables involucradas, evaluándose su efecto en el tiempo de secado y en la calidad de los productos. Para limitar el número de ensayos se utilizaron técnicas de diseño factorial de experimentos. Adicionalmente, para el secado de agro-productos se modeló y resolvió numéricamente las ecuaciones diferenciales resultantes.

Entre los resultados alcanzados por el proyecto se puede destacar:

• Se dispone de un secador de lecho fluidizado pulsante (LFP), batch, escala laboratorio, de acrílico, en el interior de un horno de microondas convencional. También se acondicionó con sistema de pulsos de aire, secador actual de lecho fluidizado, continuo, de acero inoxidable.

• Se caracterizó la fluido-dinámica del LFP determinando y correlacionando el efecto de las variables de operación en las velocidades y caídas de presión características, para cada uno de los sólidos en estudio, en ambos secadores, observándose que con menores flujos de aire, respecto a lechos fluidizados convencionales, se consigue el estado de fluidización, lo que aumenta la economía del proceso.

• Las cinéticas de secado permitieron analizar y determinar aspectos no presentados en la literatura del área, como por ejemplo, el efecto del flujo pulsante de aire en los coeficientes de transferencia de calor y materia y en el tiempo de residencia de algunos materiales. Especialmente interesante fue cuantificar durante el secado híbrido (convectivo + microondas) el efecto de la combinación de los parámetros de operación involucrados, en los factores de calidad del producto (color, porosidad, textura y rehidratación).

• En lechos fluido-pulsantes constituidos por chips de polipropileno fue posible secar adecuadamente suspensiones constituidas por mezclas de carbohidratos, analizándose el efecto de los parámetros de operación y determinar la distribución de tiempos de residencia. Algunas experiencias finales mostraron que es posible obtener huevo en polvo con una eficiencia mayor a la obtenida en lechos convencionales.

• Se dispone de modelos para describir el secado de agro-productos.

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vi.- INFORME DE PROYECTO DE INCENTIVO A LA COOPERACION INTERNACIONAL (adjuntar al informe final del proyecto FONDECYT Regular asociado)

7040127 1040090

NUMERO DE PROYECTO DE INCENTIVO A LA C0OPERACI0N NUMERO DE PROYECTO FONDE REGULAR ASOCIADO

Alejandro Reyes Salinas 15/03/2005

INVESTIGADOR RESPONSABLE FIRMA FECHA PREENTACION

1510312005 15/03/2005 Desde Hasta

Piotr Akulich Academy of Sciencesof the Belarus

FECHAS DE ESTADIA 2311012004 08/1112004 1

BREVE RESUMEN DE ACTIVIDADES REALIZADAS Y RESULTADOS OBTENIDOS, DESTACANDO DE QUE MANERA CONTRIBUYEN Al LOGRO DE LOS OBJETIVOS DEL PROYECTO REGULAR ASOCIADO. INDIQUE SI ES PERTINENTE, LAS PUBLICACIONES CONJUNTAS GENERADAS CON LA CONTRAPARTE INTERNACIONAL, HACIENDO REFERENCIA A LO INFORMADO EN EL PUNTO III DEL INFORME DE AVANCE/FINAL. (AGREGUE LOS ANEXOS QUE ESTIME PERTINENTES).

En la visita del Dr. Akulich (2 semanas), investigador del Luikov Heat and Mass Transfer

Instituto [Bielorrusia], se realizaron diversas reuniones Informales de trabajo con el grupo de investigación del proyecto, lo cual se tradujo en utilizar la vasta experiencia del Dr. Akulicti en aspectos tanto experimentales como de modelación en el área de secado.

Formalmente se dictó el seminario "Secado de materiales granulares y suspensiones en lechos fluidizados", dirigido a la comunidad científica de la USACH.

Adicionalmente, fue posible Finalizar la redacción y traducción al Inglés de un artículo, que se estaba elaborando en conjunto, el cual se publicó en Powder Technology (2006), de los autores P. Akullch, A. Reyes y V. Bubnovicti.

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INFORME FINAL PROYECTO FONDECYT REGULAR

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