incremento de la eficiencia tÉrmica de una hornilla...

XXIII Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXIII- SPES), Huancayo, 14 -19.11.2016

1

INCREMENTO DE LA EFICIENCIA TÉRMICA DE UNA HORNILLA MEDIANTE

EL USO DE UNA PAILA PIROTUBULAR

Raul La Madrid - [email protected]

Universidad de Piura - Departamento de Ciencias de la Ingeniería

Elder Mendoza Orbegoso - [email protected]

Daniel Marcelo Aldana - [email protected]

Rafael Saavedra García Zabaleta – [email protected]

Universidad de Piura - Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica

RESUMEN

La panela es un producto obtenido de la evaporación del agua del jugo de la caña de azúcar, seguido de una

cristitazación obtenida después de un batido. En la Sierra de Piura, la demanda de panela se ha incrementado debido

a un mayor requerimiento por parte de mercados internacionales. Es en este sentido, la producción de este producto

también debe incrementarse. La problemática surge debido a que los equipos utilizados en esta agroindustria rural

han sido diseñados de manera empírica basada en procedimientos de prueba y error. En particular, las pailas planas

aleteadas que son utilizadas en la mayor parte de las hornillas para la fase de clarificación, las cuales presentan un

diseño y dimensionamiento no adecuado: baja tasa de transferencia de calor, geometría y dimensiones no

convenientes, etc. Estas deficiencias ocasionan que las hornillas paneleras operen con eficiencias térmicas bajas.

Con el objetivo de superar estos incovenientes, se ha planteado la utilización de pailas pirotubulares con la finalidad

de incrementar el flujo de calor transferido desde los gases de combustión al jugo de caña de azúcar.

En este trabajo se ha desarrollado una metodología de simulación numérica basada en la Dinámica de Fluidos

computacional (CFD), como herramienta para el diseño de pailas pirotubulares que podrían reemplazar a las pailas

planas aleteadas que actualmente operan en las hornillas paneleras, como en el módulo de Cruz Misionera – Jililí –

Ayabaca - Piura, esto con la finalidad de incrementar la eficiencia térmica y por lo tanto la producción de panela.

Con este propósito, la configuración original de la hornilla se simula utilizando un modelo CFD para calcular el

comportamiento térmico de ésta. Después los resultados numéricos son comparados con datos de mediciones en

campo de manera de validar el modelo CFD. Posteriormente un nuevo diseño de paila pirotubular se utiliza para

reemplazar la paila plana aleteada y se simula nuevamente, esto con la finalidad de estimar numéricamente la

potencia térmica bajo las mismas condiciones de operación.

Despues de comparar ambas simulaciones se puede observar un incremento de un 105% en el proceso de

clarificación/evaporación cuando se utiliza la paila pirotubular. Esta mejora tiene un impacto directo en la

producción de panela en donde la eficiencia térmica se incrementa de 31.4 a 42.8%.

PALABRAS CLAVE

Producción de panela, Dinámica de fluidos computacional, paila pirotubular, eficiencia térmica de hornillas

paneleras, adquisición de data experimental

INTRODUCCIÓN

La panela o azúcar orgánica es un edulcorante de características nutritivas que se obtiene a través de la concentración

de los sólidos solubles totales disueltos en el jugo de la caña de azúcar [1]. En Perú, la demanda de panela se ha

incrementado en los últimos años a tal punto que la producción actual no logra satisfacer los requerimientos del

mercado externo. Por consiguiente, es necesario adopción de políticas de inversión que permitan el fortalecimiento

de las etapas iniciales de la cadena agroindustrial tales como; la ampliación y el mejoramiento de cultivos, además

de la extracción y del transporte de la caña de azucar.

Sin embargo, estas medidas también deben de alcanzar a la etapa de elaboración de la panela granulada en las

hornillas paneleras, de manera de aumentar la capacidad de producción horaria y reducir los costos de producción

incrementando la ganancia del productor. El aumento de la capacidad de producción horaria se logra mediante la

instalación de nuevas plantas de mayor capacidad, o a través de la repotenciación de aquellas existentes al substituir

equipos de mayor eficiencia [2].

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


2

Existen escasos estudios que lleven en consideración el desempeño térmico de equipos de elaboración de panela, y

en particular, aquellos que utilizan pailas del tipo pirotubular. La Madrid [3] desarrolló una metodología de cálculo

analítico aunado a un modelo numérico bidimensional de manera a predecir la potencia térmica que transfiere los

gases de combustión al jugo de caña de azúcar por medio de una paila plana aleteada utilizada para la primera fase

de evaporación. Anwar [4] investigó el incremento de las prestaciones térmicas de una hornilla panelera ejercidas

por el uso de pailas planas aleteadas en susbstitución de aquellas sin aletas. Sardeshpande et al. [5] estudió

comportamiento térmico de un hornilla panelera de tipo tradicional de manera a estimar las pérdidas de energia

térmica a través del empleo de balances de masa y energia. Shiralkar et al. [6] desarrollaron un exhaustivo trabajo

de mediciones de campo y laboratorio junto al desarrollo de un modelo numérico de manera de estimar la eficiencia

térmica de módulos de procesamiento de panela. Marcelo y La Madrid [7] mejoraron completamente una instalación

de producción de panela granulada realizando mejoras importantes en el diseño de la hornilla como resultado de un

estudio profundo y riguroso del proceso de producción de panela. Marcelo et al. [8] realizaron medidas de campo

de tres módulos de procesamiento de panela para caracterizar su desempeño energético y productivo, mientras que

recientemente, La Madrid et al. [2] utilizaron herramientas de CFD para la construcción de un modelo numérico que

permita reproducir el comportamiento fluidodinámico y térmico de una hornilla panelera en funcionamiento.

El presente trabajo propone un procedimiento basado en la Dinámica de los Fluidos Computacional para predecir la

tasa de transferencia de calor desde los gases de combustión hacia los jugos de caña de azúcar contenidos en las

pailas instaladas en la hornilla panelera del módulo “Cruz Misionera” localizada en la región norandina del Perú. En

particular, será estudiada la influencia de las prestaciones térmicas que ejerce la substitución de una paila plana

aleteada por una del tipo pirotubular aleteada.

METODOLOGÍA

El empleo del software basado en la Dinámica de los Fluidos Computacional ANSYS-CFX se utiliza para la

implementación del modelo matemático de manera de simular las prestaciones térmicas de la hornilla panelera

actualmente instalada en el módulo de producción “Cruz Misionera” y bajo condiciones reales de operación, y que

consta de una cámara de combustión de tipo cajón, de un ducto de humos y de cuatro pailas: una del tipo

semicilíndica, dos de tipo semiesférica y una de tipo plana aleteada (ver Figura 1). Este modelo se valida por los

valores medidos de temperatura de los gases de combustión obtenidos en plena operación y en diferentes puntos

espaciales del ducto de humos.

Una vez que el modelo matemático haya sido validado, se procede a la substitución virtual de la paila plana aleteada.

Es de esta forma que, a manera de comparación de las prestaciones térmicas, se simulará el funcionamiento de la

hornilla panelera bajo dos escenarios distintos, es decir, Caso 1.- que involucra la geometría original de la hornilla

manteniendo la paila plana aleteada y Caso 2.- substituyendo la paila plana aleteada por aquella de tipo pirotubular

aleteada.

Figura 1. Representación geométrica en 3D de la hornilla panelera de “Cruz Misionera” en su configuración

original.


3

Adquisión de data de campo

En el módulo “Cruz Misionera”, ubicado en el distrito de Jililí, provincia de Ayabaca, departamento de Piura, Perú,

se realizaron diversas mediciones de campo los días 25 y 26 de noviembre del 2015, donde, la hornilla panelera se

encontraba en pleno funcionamiento produciendo panela.

Dentro de las mediciones realizadas in situ se destacan las temperaturas de los gases de combustión, las temperaturas

del jugo de caña de azúcar y la velocidad y concentraciones de de los gases de combustión. La Figura 2, muestra el

módulo en plena operación. En ella se logra apreciar la presencia de cables revestidos con papel aluminio, los

mismos que conectan a las termocuplas y RTDs con el tablero de adquisición de datos.

A continuación de enlistan los equipos utilizados:

Para la medición de la temperatura de los gases de combustión, se utilizaron dos termocuplas de tipo R y dos

termocuplas tipo K.

Para la medición de la temperatura del jugo de la caña de azúcar se utilizaron RTDs de tipo sumergibles las

cuales fueron ubicados en cada una de las pailas. Los ocho sensores de temperatura fueron contectados a un sistema de adquisión de datos los cuales recopilaron

la temperatura a cada 1 minuto durante 24 horas de operación de la hornilla.

Se utilizó un analizador de gases de tipo GreenlineTM 8000 para la medición de la composición de los gases

de combustión y de su velocidad.

Por último, se tomaron manualmente medidas los grados Brix del jugo, la humedad relativa y la temperatura

ambiente en cada una de las pailas a intervalos de 30 min.

Figura 2. Fotografías del módulo de procesamiento de panela, “Cruz Misionera”, en operación, destacando los

equipos utilizados para la adquisición de datos. Izquierda.- Sensores de temperatura y, Derecha.- Tablero de

adquisición de datos.

Configuración de la simulación CFD

Configuración de la geometría

La Figura 1 muestra la configuración geométrica original de la hornilla panelera del módulo “Cruz Misionera” que

será utilizada para la simulación computacional de acuerdo al Caso 1. Como se puede apreciar, esta hornilla, en su

configuración original, comprende un ducto de humos y de cuatro pailas, siendo la última una plana aleteada.

Para la simulación computacional de acuerdo a lo establecido por el Caso 2, la paila plana aleteada será substituída

por aquella de tipo pirotubular aleteada con la finalidad de obtener un mayor aprovechamiento de la energía térmica

transferida desde los gases de combustión al jugo de caña de azúcar. La Figura 3 muestra la configuración geométrica

de la paila pirotubular aleteada, la cual presenta una base rectangular con arreglo 5 pirotubos de forma rectangular

redondeada y de 15 aletas planas de 5 cm de altura. Dicha paila posee una capacidad volumétrica de 1.5 m3 y un

área de contacto con los gases producto de combustión de 7.03 m2.


4

(a)

(b)

Figura 3. Geometría de la paila pirotubular aleteada: (a) vista isométrica y (b) vista frontal.

Configuración de los dominios

Una vez que las geometrías de la hornilla panelera para los Casos 1 y 2 fueron establecidas, se prosiguió con el

acondicionamiento para la obtencion de los respectivos dominios computacionales. La Figura 4, muestra como

resultado los dos dominios computacionales que han sido generados para los Casos 1 y 2. Como se observa en dicha

figura, cada dominio computacional comprende de nueve subdominios, y cuya existencia es imprescindible en el

caso en que se desea obtener resultados del proceso de transferencia de calor con un alto grado de precisión que sea

lo más cercanamente posible al de un régimen de funcionamiento real de la hornilla.

Como se puede observar en la Figura 4, ambos dominios computacionales son geométricamente idénticos, con

excepción de los subdominios “Ducto de Humos Original”, “Paila Plana Aleteada” y “Jugo de Caña IVa” que son

característicos del Caso 1, los mismos que son reemplazados por los respectivos “Ducto de Humos Modificado”,

“Paila Pirotubular Aleteada” y “Jugo de Caña IVb” que son característico del Caso 2. Nótese también que, para

efectos de un máximo aprovechamiento de los recursos computacionales, ambos dominios computacionales

consideran la mitad de las geometrías de todos los subdominios aprovechando su simetría.

Figura 4. Representación geométrica de los dominios computacional y de los subdominios que lo conforman.

Arriba.- Domino computacional de hornilla original y Abajo.- Dominio computacional de la hornilla modificada.


5

Mallado

Una vez que ambos dominios computacionales fueron geométricamente acondicionados, estos son discretizados en

elementos mediante la utilización de la herramienta ANSYS – Meshing Grid, generándose más de 14 millones de

elementos de tipo no estructurado para el caso del dominio computacional de la hornilla original (Caso 1). Mientras

que el dominio computacional de la hornilla modificada (Caso 2) fue discretizada en casi 20 millones de elementos

de tipo no estructurado.

La Figura 5 muestra, a manera de ejemplo, el resultado de la discretización realizada en ambos dominios

computacionales. En dicha figura se enfatiza el elevado nivel de refinamiento de la malla generada en donde, un

número elevado de elementos se encuentran concentrados en las proximidades de las fronteras que delimitan los

subdominios representativos al ducto de humos y el jugo de caña de azucar. Este tipo de refinamiento, se realiza

intencionalmente de manera que se pueda capturar con un alto grado de presición las capas límites fluidodinámica

y térmica, y consecuentemente, se logre obtener una buena aproximación de los parámetros termofluidinámicos que

describen la transferencia de calor desde los gases de combustión hacia los jugos de caña de azúcar.

Figura 5. Resultado del mallado aplicado a los dominios computacionales de la hornilla panelera. Izquierda.-

Caso1 (Original) y Derecha.- Caso 2 (Modificado).

Preprocesamiento y configuración del solucionador

El acondicionamiento del problema se realiza mediante el empleo del software de Dinámica de los Fluidos

Computacional ANSYS-CFX, con el propósito de simular el comportamiento fluidodinámico y térmico en estado

estacionario de la hornilla panelera, bajo las configuraciones para los Casos 1 (Original) y 2 (Modificado).

Para la determinación de las propiedades termodinámicas y de transporte de los subdominios del tipo fluido (gases

de combustión y jugos de caña de azúcar), así como de las condiciones de frontera, fue necesario información

obtenida de las mediciones de campo tales como, temperatura de gases en la región de post-combustión, velocidad

y concentración de especies de los productos de combustión, temperatura de jugo de caña en las cuatro pailas, grados

Brix, presión y temperatura ambiente.

Adicionalmente, las propiedades termodinámicas de los subdominios de tipo sólido (pailas), tales como, densidad,

calor específico, conductividad térmica y emisividad, fueron asignados mediante datos obtenidos de la literatura [9].

Las Tablas 1 – 3 muestran las condiciones de frontera asignadas para ambos dominios computacionales. Cabe

resaltar que la presión y la temperatura ambiente de la región donde se encuentra instalada la hornilla fueron

consideradas como parámetros de referencia para la simulación y el cálculo del balance térmico.

Se utilizó como estrategia de solución, el de tipo High Resolution para la discretización espacial de las ecuaciones

de transporte. Además, fueron considerados como criterios de convergencia: (i) residuos menores a 1x10-5 (ii)

desbalances menores al 0.01% y (iii) variaciones de velocidad y temperatura, como puntos de monitoreo, menores

a 0.1%.


6

Tabla 1. Condiciones de frontera de los subdominios “ducto de gases original” y “ducto de gases modificado”

REGION CONDICIONES DE FRONTERA

Entrada

𝑌𝐶𝑂 = 0.0001, 𝑌𝐶𝑂2 = 0.0509, 𝑌𝐻2𝑂 = 0.037, 𝑌𝑁2 =

07648 𝑒 𝑌𝑂2 = 0.1472.

𝑝𝑎𝑏𝑠 = 0.86 atm (@1264 m. and 15 °C)

𝑇𝑖𝑛 = 825 oC, 𝐼𝑡 = 0.05 (Intesidad de turbulencia).

Salida �̇� = 𝜌𝑔(𝑝, 𝑇) 𝑢𝑜𝑢𝑡 𝐴𝑡 = 0.3292 kg/s

Interface (Inferior, laterals y

superior del ducto de gases)

𝑢𝑤 = 0 m/s (condición de no deslizamiento).

𝜀𝑤 = 0.94 (emisividad ladrillo refractario).

𝑇𝑤: variación lineal desde 625 °C hasta 200 °C

Interface (paredes de las pailas)

𝑢𝑤 = 0 m/s (condición de no deslizamiento).

𝜀𝑤 = 0.4 (emisividad de acero inoxidable).

�̇�𝑤′′ : Flujo de calor total transferido a las pailas.

Tabla 2. Condiciones de frontera asignadas a la “Paila semicilindrica”, “Paila Semiesferica I”, “Paila semiesferica

2”, “Paila plana aleteada” y “Paila plana pirotubular”.


Interface (paredes externas en

contacto con los gases de

combustion)

Solido: Acero inoxidable

�̇�𝑤′′ (Flujo calor total desde los gases de combustion hasta la base

externa de la paila).

Interface (paredes de la base

interna de las pailas)

Solido: Acero inoxidable

−�̇�𝑤1′′ (Flujo calor total desde la base interna de la paila al jugo de

caña de azúcar).

Interface (paredes laterales de la

base de la paila) −�̇�𝑤2

′′ (Flujo de calor total transferido desde la pared lateral de la

paila al jugo de caña de azúcar).

Interface (pared externa de la

base de la paila) �̇�𝑤3

′′ = 0 (Pared adiabática)

Tabla 3. Condiciones de frontera asignadas a los dominios de Jugo de caña de azúcar


Interface

(Jugo caña de azúcar – base

interna de la paila)

𝑞𝑤1′′ (Flujo de calor total transferido desde la base interior de

las pailas al jugo de la caña de azúcar).

Interfaces (Jugo caña de azúcar –

paredes laterales de la paila)

𝑞𝑤2′′ (Flujo de calor total transferido desde las paredes laterales

de la paila al jugo de caña de azúcar)

Superficie libre Condición de superficie libre

Las simulaciones se realizaron mediante el uso de 40 procesadores en paralelo que dispone la WorkStation

SupermicroTM de procesador IntelTM XeonTM E5-2660 v3 de 20 núcleos, 2.60 Ghz de frecuencia y 128 Gb de

memoria RAM.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

La Figura 6 muestra los puntos espaciales dentro del ducto de humos donde se ha monitoreado la temperatura de los

gases de combustión, tanto en tiempo real como a través de simulaciones en CFD. Estos puntos corresponden a

posiciones espaciales que son representativos a las transiciones de los gases de combustión antes o después de haber

atravesado por la base externa de una paila. Cabe resaltar que las temperaturas de campo fueron adquiridas en los

puntos 1, 3, 4 y 5 sobre la hornilla panelera de configuración Original (Caso 1) los días 25 y 26 de noviembre del

2015.


7

Figura 6. Localización espacial de los puntos de monitoreo de las temperaturas a lo largo del subdominio “Ducto

de Humos” del módulo “Cruz Misionera”.

Validación del modelo CFD mediante el uso de mediciones de campo

Resultados numéricos obtenidos mediante la simulación del modelo en CFD para diferentes temperaturas de la

cámara de combustión, como condición de frontera, fueron comparados con aquellos medidos en campo durante el

procesamiento de panela en los días 25 y 26 de noviembre del 2015.

En, la Figura 7 se muestra los datos obtenidos en campo que relacionan las temperaturas de los gases de combustión

localizados entre los puntos 4 y 5 (ver Figura 6), como representativos a los gases de combustión antes y despues

atravesar por la base externa de la paila plana aleteada. Nótese que los resultados de simulación en CFD se

encuentran en un amplio rango de temperaturas, dentro de la nube de datos de campo adquiridos en la hornilla

panelera, validándose de esta forma el modelo matemático empleado para la simulación numérica en CFD.

Figura 7. Correlación de temperaturas de los gases de combustión en los puntos 4 y 5 del ducto de humos en su

configuración Original (Caso 1). Comparación de datos de campo versus simulación numérica en CFD.

T [ C]

T[

C]

300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800250

300

350

400

450

500

550

600

650

Field data

CFD

5o

4o


8

Análisis cualitativo de los resultados en CFD

Una vez que el modelo en CFD ha sido validado, se utiliza en la comparación de las prestaciones térmicas de la

hornilla panelera para configuraciones definidas en los Casos 1 (Original) y 2 (Modificado). Este análisis

comparativo se realiza con el propósito de estimar numéricamente la influencia que ejerce sobre las prestaciones

térmicas de la hornilla panelera del módulo “Cruz Misionera”, la substitución de una paila plana aleteada por aquella

de tipo pirotubular aleteada.

La Figura 8 muestra para los Casos 1 (Original) y 2 (Modificado), los contornos de temperatura de los gases de

combustión a lo largo del ducto de humos en el plano meridiano XY. En dicha figura se observa, para ambos, casos

una semejanza en las temperaturas de los gases productos de combustión en casi toda la región del ducto de humos

excepto, en la región donde la paila plana aleteada es substituída por aquella del tipo pirotubular aleteada. Es

justamente en esta región del ducto de humos en donde los gases que atraviesan por la base externa de la paila

pirotubular aleteada (Caso 2) sufren una mayor disminución de temperatura que para el caso en el cual los gases de

combustión recorren por las base externa da la paila plana aleteada (Caso 1). Esto sugiere que, a idénticas

condiciones de funcionamiento de la hornilla panelera, la paila pirotubular aleteada transfiere una mayor energía

térmica que la plana aleteada. Esta afirmación debe de ser confirmada por medio de comparación cuantitativa de la

potencia térmica que transfiere cada una de las pailas consideradas en este análisis.

Figura 8. Contornos de temperatura de los gases de combustión para los casos en que la hornilla panelera presenta

configuraciónes: Original (arriba) y Optimizada (abajo).

Comparaciones cuantitavias de los resultados CFD

Las potencias térmicas que transfieren cada una de las pailas para los Casos 1 (Original) y 2 (Modificado) son

mostradas por la Figura 9 y la Tabla 4. Para ambos casos, se observa que las potencias térmicas que transfieren las

tres primeras pailas (semicilíndricas, semiesféricas I y II) no se ven afectadas por la sustitución de la paila plana

aleteada por la de tipo pirotubular aleteada, mas bien, se acredita que estas pequeñas variaciones en la potencia

térmica se debe a errores de tipo numérico presentes en toda simulación. Es así que el comportamiento invariante

de las potencias térmicas de las tres primeras pailas para los Casos 1 y 2 se debe a que dichas pailas se encuentran

“aguas arriba” de la región del ducto de humos, los mismos que no han sido geométricamente ni operacionalmente

alterados.

Sin embargo, la substitución de la paila plana aleteada por aquella del tipo pirotubular aleteda conduce a un

incremento en la potencia térmica desde 44.9 kW para 92.0 kW. Es decir, el empleo de la paila pirotubular aleteada

sobre el módulo original llevaría a un incremento de 47.1 kW en la tasa de transferencia de calor que representa un

aumento del 105% de calor aprovechable para los procesos de clarificación y evaporación del jugo de caña de azúcar.


9

Figura 9. Potencia térmica total que transfiere cada una de las pailas de la hornilla panelera configuradas de

acuerdo a los Casos 1 (Orginal) y 2 (Modificada).

Otro aspecto a resaltar es que, la substitución de la paila plana aleteada por una del tipo pirotubular aleteada

conduciría a un incremento en las prestaciones térmicas de la instalación, en donde la potencia térmica que se

transfiere a los jugos de caña se incrementa desde 128.1 kW para 174.7 kW, lo que se traduce en aumento apreciable

de la eficiencia térmica que va desde el 31.4% para el Caso 1 (Original) hasta 42.8% para el Caso 2 (Modificado).

Lo que acarrea como consecuencia a un crecimiento sustancial en la eficiencia térmica de aproximadamente 36%.

Tabla 4. Balance térmico global de la hornilla panelera del módulo “Cruz Misionera” de configuraciones descritas

por los casos 1(Original) y 2 (Modificado).

PARAMETROS CASO 1 (Original) CASO 2 (Modificado)

Potencia Térmica

Paila semicilíndrica 49.8 kW 49.9 kW

Paila semiesférica I 20.6 kW 20.1 kW

Paila semiesférica II 12.8 kW 12.7 kW

Paila plana aleteada 44.9 kW -

Paila pirotubular aleteada - 92.0 kW

Total pailas 128.1 kW 174.7 kW

Disponible: �̇�(𝐻𝑒𝑛𝑡 – 𝐻𝑎𝑚𝑏) 407.7 kW 407.1 kW

Eficiencia Térmica 31.4 % 42.8 %

CONCLUSIONES

El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo la predicción de las prestaciones térmicas de la hornilla panelera

del módulo “Cruz Misionera” en el supuesto caso en que la paila de tipo plana aleteada, utilizada para procesos de

clarificación y evaporación, se sustituye por una de tipo pirotubular aleteada. Para ello, un modelo basado en la Dinámica

de los Fluidos Computacional fue empleado como herramienta de análisis. Dicho modelo fue previamente validado por

comparación de datos de campo obtenidos de la hornilla en funcionamiento.

Los resultados de simulación obtenidos para los casos en donde la hornilla funciona de acuerdo a su configuración actual

(Original) y cuando se le sustituye la paila plana aleteada por una pirotubular aleteada (Modificada) evidenciaron un

aumento apreciable sobre las prestaciones térmicas de la hornilla, en donde la potencia térmica que se aprovecha para

los procesos de clarificación y evaporación es duplicada, lo que representa un aumento en la eficiencia térmica de 31.4%

hasta 42.8%, resultando en un incremento del 36%.


10

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen “Programa Nacional de Innovación para la Competitividad y Productividad del Ministerio de

Producción”, por financiar el proyecto N° 136-PNICP-PIAP-2015: “Optimización Energética del Proceso de

Elaboración de Azucar Orgánica mediante la Implementación de un Intercambiador de Calor de Tipo Pirotubular”.

REFERENCIAS

[1] Jagannadha Rao P.V.K., Das M. & Das S.K. Jaggery – A Traditional Indian Sweetener. Indian Journal of

Traditional Knowledge, 2007; 6:95–102.

[2] La Madrid R, Marcelo D, Mendoza Orbegoso E, Saavedra R. Heat transfer study on open heat exchangers

used in jaggery production modules – Computational Fluid Dynamics simulation and field data assessment.

Energy Conversion and Management, 2016; 125: 107-120.

[3] La Madrid R. Uso eficiente de la energía térmica producida por la combustion de biomasa, Ms Sc. Diss.

Universidad de Piura – Perú; 2012.

[4] Anwar S. Fuel and energy saving in open pan furnace used in jaggery making through modified juice

boiling/concentrating pans. Energy Conversion and Management, 2010; 51:360–364.

[5] Sardeshpande V, Shendaje D, Pillai I. Thermal performance evaluation of a four pan jaggery processing

furnace for improvement in energy utilization. Energy, 2010; 35:4740–4747.

[6] Shiralkar K, Kancharla S, Shah N, Mahajani S. Energy improvements in jaggery making process. Energy

for Sustainable Development, 2014:1836–1848.

[7] Marcelo D, La Madrid R. Implementación de mejoras tecnológicas para el módulo de producción de panela

granulada de Santa Rosa de Chonta, Montero, Ayabaca, Perú. In: 17th Simposio Peruano de Energía solar;

2010.

[8] Marcelo D, La Madrid R, Santamaría H. Evaluación mediante indicadores productivos y energéticos de

tres módulos de producción de panela granulada. In: 11th LACCEI Latin American and Caribbean

conference for engineering and technology; 2013.

[9] Çengel J, Ghajar A. Heat and mass transfer – Fundamentals and applications. Mc Graw Hill, London, 2da

edición, 2003

incremento de la eficiencia tÉrmica de una hornilla...

Documents