Correlacion De Interes En La Formacion De Escarcha Sobre Superficies Frias

Abstract

En este trabajo se presenta un modelo numérico computacional que permite
evaluar el proceso de depósito de escarcha en superficies frías bajo condiciones de
convección forzada del aire circulante sobre ella. Las consideraciones físicas son de fluido
newtoniano, incompresible e isotrópico en el cual el mecanismo preponderante es la difusión.
El modelo matemático se basa en un análisis de volúmenes de control que lleva a un sistema
de ecuaciones diferenciales parciales, no lineales: ecuación de difusión de masa y ecuación
de energía y un conjunto de relaciones auxiliares que permiten cerrar el sistema y/o definir
contornos e interfaces.
El sistema es resuelto numéricamente por el método de diferencias finitas. Las ecuaciones
son linealizadas a través de media armónica , siendo resueltos los sistemas lineales
resultantes en forma iterativa de acuerdo al algoritmo de Thomas para sistemas
tridiagonales, utilizando además criterios de relajación. Los resultados transientes
generados incluyen la distribución de temperaturas en la superficie de la capa de escarcha
formada y el crecimiento de la misma. Por otra parte, al término del tiempo de simulación es
posible generar resultados relativos a la densidad de la escarcha formada a lo largo de su
espesor, de su conductividad, temperatura, porosidad, etc...
Los resultados del modelo matemático son validados haciendo un análisis comparativo con
datos similares disponibles en la literatura. El análisis de formación y crecimiento de la
escarcha es de tipo unidimensional. Finalmente y con base en los resultados coherentes
obtenidos se llega a una correlación para el factor de resistencia a la difusión, que satisface
condiciones operacionales variadas y factibles en la práctica.