Modelación y simulación térmica de un sistema de distribución de aire para el secado de cafés especiales

El secado de café, es uno de los procesos más importantes en su producción , pues se determina en gran medida la calidad final del grano En Colombia se presentan muchos inconvenientes durante este proceso, ya que la mayoría de las fincas producen pequeñas cantidades de café y los ingresos no son suf...

Full description

Autores:
Lozano Diez, Manuela
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/5057
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/5057
Palabra clave:
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Café - Secado especial - Sistema de distribución
Café - Secado especial - - Simulación
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description El secado de café, es uno de los procesos más importantes en su producción , pues se determina en gran medida la calidad final del grano En Colombia se presentan muchos inconvenientes durante este proceso, ya que la mayoría de las fincas producen pequeñas cantidades de café y los ingresos no son suficientes, para costear un secador mecánico, por lo tanto, en muchos predios este proceso se realiza extendiendo el café en un patio para ser secado con energía solar, primero el proceso es lento y segundo se presta para muchos problemas que bajan la calidad final del producto. Este proyecto consiste en modelar y simular un sistema distribuidor de aire caliente para el secado hibrido del café, dentro de una marquesina. El secado es hibrido, ya que también se seguirá usando la energía solar y para agilizar el proceso se añade el sistema distribuidor de aire caliente. Para el diseño se realizó un modelamiento matemático del sistema y luego se validaron los datos en dos simulaciones, la primera del sistema distribuidor de aire caliente en ANSYS fluent, y la segunda del comportamiento de este aire caliente dentro de la marquesina en condiciones ambientales en el complemento de SolidWorks Flow simulation.
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spelling Hernández Saravia, Mauricio15571552-4033-4c7c-a58e-e887d6ff1a43-1Lozano Diez, Manuela8665ff9a-abf9-4ce9-a227-b7ae504ebec0-12025-04-29T19:41:17Z2025-04-29T19:41:17Z2023El secado de café, es uno de los procesos más importantes en su producción , pues se determina en gran medida la calidad final del grano En Colombia se presentan muchos inconvenientes durante este proceso, ya que la mayoría de las fincas producen pequeñas cantidades de café y los ingresos no son suficientes, para costear un secador mecánico, por lo tanto, en muchos predios este proceso se realiza extendiendo el café en un patio para ser secado con energía solar, primero el proceso es lento y segundo se presta para muchos problemas que bajan la calidad final del producto. Este proyecto consiste en modelar y simular un sistema distribuidor de aire caliente para el secado hibrido del café, dentro de una marquesina. El secado es hibrido, ya que también se seguirá usando la energía solar y para agilizar el proceso se añade el sistema distribuidor de aire caliente. Para el diseño se realizó un modelamiento matemático del sistema y luego se validaron los datos en dos simulaciones, la primera del sistema distribuidor de aire caliente en ANSYS fluent, y la segunda del comportamiento de este aire caliente dentro de la marquesina en condiciones ambientales en el complemento de SolidWorks Flow simulation.Coffee drying is one of the most important processes in coffee production, since it largely determines the quality of coffee. In Colombia there are many inconveniences during this process, since most of the farms produce small amounts of coffee and the income is not enough to afford a mechanical coffee dryer, therefore, in many farms this process is done by extending coffee in a patio to be dried with solar energy, firstly the process is slow and secondly it lends itself to many problems that lower the quality of the coffee produced. Like this inconvenience there are many in the production of coffee in Colombia. This project consists on modeling and simulate a hot air distribution system for hybrid drying coffee inside a canopy, the drying is hybrid, since solar energy will also continue to be used and to speed up the process, the hot air distribution system is added. For the design, a mathematical modeling of the system was carried out and then the data was validated in two simulations, the first of the hot air distribution system in ANSYS fluent, and the second of the behavior of this hot air inside the canopy at ambient conditions in the SolidWorks Flow simulation plugin.PregradoIngeniero MecánicoIntroducción.....1 Capítulo 1: Antecedentes.....3 1.1 Estado del arte.....3 1.2 Justificación.....5 1.3 Objetivo general.....7 1.4 Objetivos específicos.....7 Capítulo 2: Marco teórico.....8 2.1 Secadores de café.....8 2.1.1 Secadores solares.....9 2.1.2 Secadores industriales.....9 2.2 Beneficio del café.....10 2.2.1 definición y etapas.....10 2.2.2 Proceso de secado solar del café.....11 2.2.3 Calidad en el proceso de secado.....12 2.3 Secadores híbridos.....14 2.4 Difusores de aire.....14 2.4.1 Definición.....15 2.4.2 Sistemas de ventilación.....15 2.5 Modelamiento matemático y simulación del sistema.....16 2.5.1 Definición.....16 .2.5.2 Ecuaciones del modelamiento matemático.....16 2.5.3 Programa para simular el sistema.....17 Capítulo 3: Parámetros del sistema y modelamiento matemático.....18 3.1 Caracterización de los parámetros del sistema.....18 3.1.1 Condiciones del sistema.....18 3.1.2 Lugar de adaptación.....18 3.1.3 selección de materiales.....18 3.1.4 caudal de aire que impulsa el ventilador.....19 3.1.5 Humedad relativa del aire.....19 3.1.6 Temperatura de secado y humedad final.....20 3.1.7 Altura de capa.....20 3.2 modelamiento matemático.....20 3.2.1 División del sistema.....21 3.2.2 parámetros de entrada.....22 3.2.3 Cálculos del sistema.....23 3.2.4 Datos obtenidos del modelamiento.....26 Capítulo 4: Simulación Del Sistema.....27 4.1 Objetivos de la simulación.....27 4.2 Geometría del sistema en SolidWorks.....27 4.2.1 geometría del sistema distribuidor de aire.....29 4.2.2 Geometría de la marquesina.....29 4.3 Simulación En ANSYS Fluent.....30 4.3.1 preprocesamiento en ANSYS.....30 4.3.2 procesamiento en ANSYS.....33 4.3.3 Postprocesamiento.....34 4.4 Simulación en SolidWorks.....35 4.4.1 postprocesamiento en SolidWorks.....35 4.4.2 Postprocesamiento y resultados de la simulación.....36 Capítulo 5: análisis y resultados.....41 5.1 Resultados y análisis de la simulación en ANSYS fluent.....42 5.2 Resultados y análisis de la simulación en SOLIDWORKS.....43 5. Conclusiones y recomendaciones.....46 Referencias bibliográficas.....4870 páginasapplication/pdfLozano Diez, Manuela. (2023). Modelación y simulación térmica de un sistema de distribución de aire para el secado de cafés especiales. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/5057https://hdl.handle.net/20.500.12313/5057spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaAbdallah, R., Alsurakji, T., Juaidi, A., Abdel-Fattah, S., Sayyed, mohammad, Haniyeh, M., Albatayneh, A., & Çamur, H. (2022). The use of SolidWorks in the evaluation of windturbines in Palestine. Energy Nexus, 7, 100135. https://doi.org/10.1016/J.NEXUS.2022.100135Abubakar, S., Umaru, S., Kaisan, M. U., Umar, U. A., Ashok, B., & Nanthagopal, K. (2018). Development and performance comparison of mixed-mode solar crop dryers with and without thermal storage. Renewable Energy, 128, 285–298. https://doi.org/10.1016/J.RENENE.2018.05.049Abunde Neba, F., & Jiokap Nono, Y. (2017). 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