Estudio del comportamiento de arcilla proveniente de La Unión, Ant. Ante el calentamiento por radiación infrarroja

Abstract

RESUMEN: El calentamiento por medio de radiación infrarroja se muestra como una alternativa viable para el sector industrial, no sólo por poder brindar mejor calidad en los productos resultantes de una empresa (Por no decir la inocuidad debido a la interacción indirecta con el producto) o incrementar la eficiencia de un sistema térmico; sino, por la viabilidad que involucra el ingreso de nuevos recursos energéticos como fósiles o de origen renovable, utilizando energías más eficientes que reduzcan costos de producción, más control de las variables de un proceso, alta uniformidad en el calentamiento, bajas emisiones. Por tal motivo, los procesos que involucran radiación infrarroja tales como el secado son un paso esencial para la futura industria tanto en el campo de alimentos, minerales, textiles, entre otros. En el presente trabajo se desarrolla la caracterización de la arcilla Unión Tipo I ante el calentamiento por radiación infrarroja. Donde se encuentra que la arcilla pertenece al grupo caolín debido a una prueba XRF realizada en las instalaciones de la Universidad de Antioquia. Además, se implementa una metodología para determinar la emisividad del material, con la cual se analiza que aumenta con la temperatura obteniendo un valor máximo de 0.6, con tendencias constantes en 0.5 entre 40 °C y 80 °C y una emisividad promedio de 0.472; por otra parte, se realiza un comparativo de secado del material por convección pura, convección-radiación (híbrido) y radiación bajo las mismas condiciones del flujo, donde se comprueba que el montaje híbrido en las mejores condiciones de operación (T=40 °C, V=2 m/s) requiere sólo el 9 % del tiempo que consume el secado convectivo, también se obtiene que el material no seca en el proceso de secado por radiación pura manteniendo la masa inicial constante y a su vez elevando la humedad relativa del espacio donde se realizan las pruebas. Además, se generan curvas de secado variando la temperatura y velocidad del aire para determinar la influencia de estas variables en el secado híbrido y se halla que a mayor velocidad y menor temperatura la tasa de secado es mayor, siendo la primer variable más influyente que la segunda; finalmente con las curvas de secado se determina la absortividad del material de forma analítica en base a la masa de agua evaporada del material, obteniéndose un valor de 0.453 para la tasa de secado constante y 0.1385 para la tasa de secado decreciente. Paralelamente se desarrolla una simulación 2D del montaje para determinar el factor de forma del arreglo de lámparas con respecto a la ubicación del material.