Estudio de la eficiencia energética de una caja térmica para el aislamiento y la cocción de alimentos

Abstract

La demanda energética para la cocción de alimentos en nuestro medio local, principalmente se debe al uso de energías tradicionales: gas natural, gas licuado de petróleo, etc. Por otro lado, en zonas rurales con bajo o ningún acceso a servicios básicos, la necesidad de la cocción de alimentos involucra el uso de biomasa (leña, arbustos, residuos vegetales) y sistemas rudimentarios de cocción (fogón abierto). Una opción factible es el uso de la caja térmica en zonas con baja disponibilidad de leña. El presente proyecto de grado tiene como objetivo reducir el consumo de energías tradicionales con el uso de la caja térmica para completar la cocción de los alimentos en medio acuoso, para el uso eficiente de la caja térmica se cuantificaron los requerimientos energéticos para diferentes tipos de alimentos (legumbres, huevo, pasta, tubérculos y cárnicos), estas pruebas se realizaron en una cocina doméstica a GLP. Inicialmente se tenía un diseño estándar de la caja térmica de la Asociación Inti Illimani y la misma no contaba con un estudio de ingeniería de la transferencia de calor, para lo cual se planteó un conjunto de modelos matemáticos en los diferentes materiales, los modelos resueltos permiten obtener resultados cuando se hacen modificaciones en el diseño (dimensiones geométricas) y también permite generar resultados para el enfriamiento de la caja térmica a lo largo del tiempo. La simulación se desarrolló en los programas Berkeley Madonna y Comsol Multiphysics, los resultados de los mismos fueron los perfiles de temperatura. La validación de los modelos se realizó comparando los resultados numéricos con los datos experimentales, tanto las curvas experimentales como teóricas presentaron el mismo comportamiento, así también la validación fue verificada a través de un criterio estadístico. Se hizo un análisis de sensibilidad para determinar las mejoras estructurales y de diseño que permite mejorar el rendimiento energético, con lo que se determinó las dimensiones de espesor de aislante y las cantidades necesarias de las mismas. También se realizó el diseño y la construcción de dos modelos de caja térmica (tipo paralelepípedo y tipo cilíndrico), y mediante simulación se verifico que ambos tenían una eficiencia energética similar. Postreramente, se realizó la evaluación energética de la caja térmica, realizando pruebas de cocción de alimentos en la misma, los resultados obtenidos indican una eficiencia energética de 26.14 a 47.71% para diferentes tipos de alimentos.