Determinación de la difusividad térmica y los perfiles de temperatura de la papa entera (Solanum tuberosum L.) durante el calentamiento en un medio líquido

Abstract

El objetivo de este trabajo fue determinar la difusividad térmica y modelar la trasferencia de calor y la temperatura de la papa (Solanum tuberosum L.) durante el calentamiento en un medio líquido. Se utilizaron papas de la variedad Yungay. La metodología experimental se realizó mediante cinco etapas, tales como: determinación de las dimensiones características de la papa (diámetro equivalente), determinación de la difusividad térmica (α), obtención experimental de la temperatura a diferentes posiciones dentro de la papa con una temperatura del medio líquido a 70ºC, el modelamiento se hizo con la ecuación de trasferencia de calor por conducción en una sola dirección y la solución de dicha ecuación se realizó usando la metodología de las diferencias finitas (hacia adelante) el cual se elaboró de un programa de computación en Visual Basic Excel®para simular los perfiles de temperatura y por último se compararon los valores simulados con los valores experimentales. Los valores de la difusividad térmica se obtuvieron utilizando la curva de calentamiento de las muestras a las temperaturas de a 70ºC. El valor del diámetro equivalente fue de 7,6536 cm. El valor experimental de la difusividad térmica (α) de la papa fue 1,49 x10-7 m2/s la cual está dentro de lo esperado para raíces y tubérculos. Así mismo, se compararon los perfiles de temperaturas simulados con los perfiles de temperaturas experimentales en diferentes posiciones y se encontró que la temperatura central logró fijar con la temperatura en el centro de la papacon un nivel de error entre 1,37% y 7,83%.

The objective of this work was to determine the thermal diffusivity of the potato and to model heat transfer and temperature in the potato (Solanum tuberosum L.) during heating in a liquid medium. Potatoes of the Yungay variety were used. The experimental methodology was carried out through five stages, such as: determination of the characteristic dimensions of the potato (equivalent diameter), determination of thermal diffusivity (α)), experimental obtaining of the temperature at different positions within the potato with a temperature of liquid medium at 70 °C, modeling was done using the heat transfer equation by conduction in only one direction and the solution of said equation was performed using the methodology of finite differences (forward) was developed from a computer program in Visual Basic Excel® to simulate the temperature profiles and finally the simulated values were compared with the experimental values. The thermal diffusivity values were obtained using the heating curve of the samples at temperatures of 70 °C. The equivalent diameter value was 7,6536 cm. The experimental value of the thermal diffusivity (α)) of the potato was 1,49 x10-7 m2/s which is within the expected range for roots and tubers. Likewise, the simulated temperature profiles were compared with the experimental temperature profiles in distinct positions, and it was found that the central temperature managed to fix with the temperature in the center of the potato with an error level between 1.37% and 7, 83%.