Estudi i simulació amb OpenFOAM d'un sistema de refrigeració ràpida de llaunes de begudes

Abstract

S'han fet molts esforços previs per tal satisfer la demanda del client d’adquirir begudes fredes en el mateix instant de la compra o consum. El problema sempre ha estat el mateix; el temps que es triga a refredar de manera efectiva el líquid. És per això que ha sorgit un projecte, integrat per diverses empreses, que consisteix en una nova tecnologia, anomenada V-tex Tecnhology, que aconsegueix el que no s'ha vist fins ara: refredar llaunes de begudes de manera quasi immediata. L'objectiu d'aquest Treball Final de Grau és, doncs, comprovar la versemblança d'aquest procés i del seu temps de refredament. Per mitjà d'algunes nocions bàsiques de la transferència de calor, de conducció i convecció en gran part, s'ha estudiat el procés en qüestió de dues maneres diferents. Per una banda, s’han fet càlculs numèrics manuals a partir de fórmules, intentant mantenir al màxim el rigor del procés real, però inevitablement realitzant certes aproximacions raonables. Els resultats obtinguts són els següents: una llauna de 33cl triga al voltant d'uns 3.26 minuts a ser refredada de la temperatura ambient a una temperatura d'uns 6ºC, que és suficient per notar-la freda. D’altra banda, s’ha utilitzat el software lliure OpenFOAM per simular el procés en qüestió i extreure'n resultats. Aquest apartat ha consistit en generar la geometria i el mallat corresponents, imposar les condicions de contorn adequades i analitzar els resultats de temps de refredament, velocitats i temperatures obtinguts. Com a cas curiós i d’interès, també s’ha realitzat un càlcul qualitatiu en el cas en que es volgués el mateix fi, però ara refredant la llauna en un bany en repòs d’aigua amb sal. El resultat és un coeficient de transferència de calor per convecció una mica major que si no hi hagués la sal, però el salt tèrmic s’incrementa el doble. Això comporta que la transferència de calor quedi pràcticament duplicada, fet que comporta que el temps de refredament sigui menor. Per tant, com a conclusió del treball, cal destacar la gran utilitat i importància dels diversos conceptes teòrics aplicats, majoritàriament de l'assignatura de Termotècnia, que han tingut un pes molt important en aquest desenvolupament numèric inicial i que han estat essencials per assolir els objectius. La seva aplicació ens han permès obtenir valors que, si bé no són els reals, són perfectament possibles i del mateix ordre de magnitud. Per a fer-se una idea del que passa a la realitat, segons el projecte dut a terme per les diverses empreses [5], una llauna de 33cl trigaria al voltant d’uns 0.70 minuts.