Modelación del sistema de descascarado y limpieza de un prototipo descascarador estacionario de cápsulas de higuerilla (Ricinus communis L.)

Abstract

El objetivo del presente trabajo es modelar el proceso de descascarado y la limpieza de un prototipo descascarador de las cápsulas de higuerilla (Ricinus communis L.). Dos bancos de pruebas se construyeron e instrumentaron para evaluar el comportamiento de los sistemas principales del prototipo. Tres modelos matemáticos se desarrollaron para el dispositivo descascarador: la eficiencia del descascarado de las cápsulas, la cantidad de grano no descascarado y el grano dañado. Los modelos fueron validados con los datos experimentales a 120 rpm. La variable utilizada fue la holgura del disco y el cóncavo. El modelo de la predicción de la eficiencia del descascarado de las cápsulas y el grano no descascarado se ajustaron apropiadamente al valor experimental (R2 = 93%) y error estándar de 4.74. Mientras que el modelo de predicción del grano dañado se ajustó adecuadamente al experimental (R2= 95%) con un error estándar de 0.39. El ducto para el sistema de limpieza es muy importante, debido a que el diseño correcto debe asegurar una distribución homogénea del caudal del aire y el material. El análisis numérico se realizó mediante la técnica de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), para determinar la velocidad mínima adecuada. Los modelos k-epsilon y DPM (Modelo de fase discreta) se utilizaron para el análisis de la mezcla aire y grano-cáscara como un flujo en fase diluida. La comparación de los resultados experimentales y los computacionales mostró una buena concordancia cualitativa y cuantitativa (R2= 82%) en el perfil de la velocidad a un nivel de significancia del 5%, con error estándar de 0.82. La velocidad estimada y experimental fue 5.98 ± 1.85 y 5.09 ± 1.63 ms-1 respectivamente. Además, en CFD se identificaron los puntos críticos en la entrada de la mezcla al ducto, que coincide con lo observado en pruebas realizadas sobre el banco de ensayos, por lo cual se tiene que aumentar el ángulo de reposo de la caja de vacío para la construcción del nuevo prototipo.