INFORME PRÁCTICO N°1 “MICROMODELOS”

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3. VELOCIDAD FRENTE DE SECADO - 21 -

4. IMÁGENES DE FRENTE DE SECADO A SATURACIONES DISTINTAS - 22 -

Conclusión - 24 -

Bibliografía - 25 -

Anexos - 27 -

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Introducción

El secado es una de las operaciones unitarias más ampliamente utilizadas en la industria y está referida principalmente a la remoción térmica de sustancias volátiles, específicamente de humedad mediante lo cual se obtiene un producto seco.

La operación de secado ocurre a escala de segmentos de poro por lo que se hace necesario conocer las propiedades del producto que va a ser sometido a este proceso, su respectiva forma y distribución de tamaño de los poros que posee, con el objetivo de desarrollar e implementar modelos microscópicos que ayuden a dilucidar los mecanismos asociados al secado, permitiendo la predicción de diversas propiedades de transporte de fluido durante el proceso como tal.

La porosidad es una medida de espacios vacíos en un material donde los factores internos de las partículas y que definen el comportamiento de la partícula ante el secado dado que dependiendo de la forma de los poros puede ser difícil la remoción de la humedad.

En la literatura especializada, existen varios tipos de clasificación de tamaños de poros (macro, meso y microporos). Otra clasificación de tamaños de poros se basa en su tamaño y función en la matriz porosa; los denominados “cuerpos de poro” se refieren a los poros más pequeños que conectan adyacentes cuerpos de poros que son responsables de las propiedades de transporte de la matriz porosa (Díaz, 2009).

Gracias a una investigación realizada por Karathanos et al, (1996), hoy en día es posible simular una matriz porosa mediante la creación de códigos computacionales que permiten la reproducción de características similares a los materiales investigados, llamados “Micromodelos“(Oyarzun& Segura, 2009).

Los micromodelos se definen como redes de poros que capturan la complejidad de materiales porosos, ya sean naturales o artificiales (BUCKLEY, 1991). Donde existen varios tipos de clasificación de tamaños de poros (macro, meso, y microporos). Otra clasificación del tamaño de poro se basa en su tamaño y función en la matriz porosa; Los llamados "cuerpos de poro" se refieren a los poros más grandes, y las "gargantas de poros" se refiere a los poros más pequeños que conectan cuerpos de poros adyacentes que son responsables de las propiedades de transporte de la matriz porosa.

Las aplicaciones de micromodelos son diversas, distinguiendo los micromodelos de alta energía (silicio o vidrio) y micromodelos de baja energía (resinas). Sin embargo, independientemente de su energía, nos muestran el movimiento de los fluidos permitiendo diferenciar entre variedades de mecanismos de transporte que tienen un comportamiento similar a otros fenómenos. Se necesitan las propiedades de los fluidos, la interacción de las fuerzas capilares y la gravedad para determinar las trayectorias de desplazamiento de dos fases fluidas. La construcción del primer micromodelos de baja energía superficial fue realizada por Bonnet y Lenormand (1977), quienes utilizaron una técnica de moldeo para construir un micromodelos usando una placa de fotopolímero. Esta técnica tiene ventajas desde el punto de vista de la energía superficial, ya que al ser de baja energía, las visualizaciones no son afectadas por los efectos capilares, y por otro lado, los cortes de poros son rectos en comparación con los de vidrio. Recientemente, basado en la técnica desarrollada por Chatzis (1982), Zamorano (2007) desarrolló micromodelos de cristal transparente con una muy buena resolución. Oyarzún y Segura (2009) construyeron micromodelos de vidrio que capturan las principales características de los materiales biológicos, particularmente la madera. Estos autores construyeron micromodelos de vidrio 2D transparentes que representan la anatomía de la madera usando información estadística sobre el tamaño de las células (poros), sus formas geométricas, el grosor de la pared celular y las conexiones entre las células. Se realizaron experimentos de secado con interesantes resultados relacionados con los mecanismos de transporte involucrados en este tipo de materiales utilizando estos micromodelos.

La técnica más utilizada es la litografía en conjunto con otras técnicas que son ampliamente estudiadas ya que los futuros reportes se basan en las nuevas investigaciones y mejoras de estos métodos, los cuales tienen como objetivo principal visualizar de manera óptima la estructura porosa de un material, de tal forma que se puedan distinguir los mecanismos que ocurren en su interior, permitiendo conocer las propiedades físicas del fluido y determinaciones acerca del comportamiento a nivel de poro, además de su desplazamiento (Garrido & Villagra, 2014).

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Objetivos

Objetivo General:

- Diseñar una experiencia que permita simular el proceso de secado de alimentos a través de la utilización de micromodelos.

Objetivos Específicos:

- Realizar una curva de secado utilizando metanol como líquido de saturación en un micromodelo 2D en PDMS.

- Determinar experimentalmente el tiempo de secado.

- Obtener imágenes de frente de secado y determinar su velocidad.

- Cuantificar los cambios del sistema en función de la presión capilar.

- Comparar los resultados obtenidos con resultados expuestos en bibliografía.

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Revisión Bibliográfica

Los micromodelos se definen como redes de poros que capturan la complejidad de materiales porosos, ya sean naturales o artificiales (BUCKLEY, 1991).

Alrededor de los años 40 fue la primera aplicación de estas, hecha por Chatenever y Calhoum, cuyo aporte dentro del área provocó la necesidad de buscar alternativas para una mejor