Solución Analítica Del Problema Acoplado De Transferencia De Calor Y Materia Durante La Solidificación De Materiales De Alto Contenido De Agua

Abstract

La solidificación de materiales rígidos o semi-rígidos, no embalados y con alto contenido
de agua implica dos procesos simultáneos de transferencia dentro del sistema: transferencia de calor
por conducción (formación de hielo) y transferencia de masa por difusión (sublimación de la
superficie de hielo).
En este trabajo se propone un modelo físico-matemático del problema expresado como un problema de
cambio de fase con dos fronteras libres.
Utilizando el método cuasi-estacionario para obtener los perfiles de temperatura y concentración de
vapor de agua y asumiendo condiciones convectivas en el borde fijo x=0, se obtiene la solución
analítica del problema mediante la resolución de un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias.
El modelo permite evaluar la influencia de las características del material y de las variables del
proceso en el avance de los frentes móviles de solidificación y de sublimación además de los perfiles
de temperatura y de vapor de agua así como también la pérdida de peso durante el proceso de
congelación de materiales de alto contenido acuoso. Se realiza un estudio de la solución hallada en
función de diferentes parámetros del sistema.