La mayoría de los evaporadores de refrigeración para enfriamiento de aire usan el concepto de intercambiador de tubos y aletas, en que un refrigerante se evapora en el interior de tubos horizontales que forman un haz. Dado que el coeficiente convectivo del aire exterior es mucho menor que el de evaporación, la superficie externa se extiende mediante aletas paralelas que abarcan el haz completo. Para los coeficientes convectivos externos en flujo cruzado de aire respecto al haz de tubos se dispone de varias correlaciones empíricas. En la presente memoria se realiza la determinación de los coeficientes externos mediante simulación numérica, usando el software Comsol. Dada la complejidad geométrica de estos equipos, que requiere de computadores de gran capacidad de memoria y de procesamiento, se restringió el estudio a 6 casos con tubos en línea, variando el diámetro y los espaciados de tubos paralelo y transversal al flujo, usando valores recomendados para estos parámetros. Aunque el flujo es tridimensional, se debió restringir el estudio a una versión bidimensional de los arreglos, consistente en una estructura básica de 4 tubos. Además se desacoplaron los fenómenos de transferencia de calor entre el aire y los tubos, de la transferencia de calor en las aletas. Se creó un modelo de flujo y transferencia de calor a bajos números de Reynolds (10³-10) para determinar coeficientes convectivos en la configuración de 4 tubos, arrojando dependencias entre el coeficiente convectivo y el número de Reynolds. Los modelos se validaron por comparación con resultados empíricos para el caso de tubo único. El análisis de los campos de flujo y temperatura caracteriza el fenómeno como uno de capa límite. En la selección de mallas se intentó suprimir las oscilaciones numéricas en el coeficiente superficial de convección alrededor del tubo, y reproducir su evolución lo largo del arco, según se describe en la literatura. Para las aletas se usó un modelo de conducción 3D aplicado a una configuración unitaria de 4 tubos, variando el espesor y el número de Reynolds del flujo. Se comprobó que las aletas de aluminio entregan eficiencias superiores al 70%. Los coeficientes convectivos se representaron por una expresión en términos de los parámetros independientes. Las restricciones geométricas indicadas, así como el estrecho rango de Reynolds usado, limitan la generalidad de esta expresión. Se indican las directrices generales para la continuación de este estudio

Memoria para optar al título Profesional de Ingeniero Agrónomo / El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de dos diseños de cajas de cartón corrugado en la eficiencia del enfriamiento y la deshidratación que se produce en los frutos al final del proceso de enfriamiento. Por otro lado, se midió la presión de succión con diferentes tipos de sellado en la base de los pallets y a medida que éstos disminuyen dentro del sistema de enfriamiento. Se utilizaron frutos de mandarina var. W. Murcott dispuestas a granel en dos tipos de cajas de cartón corrugado en pallets de 1,0 × 1,2 m y 2,40 m de altura. El primer diseño consistió en una caja de la empresa Envases Impresos S.A., de 40 cm de ancho × 50 cm de largo y 18 cm de alto, con un peso neto final de 15,6 kg y con un porcentaje de área ventilada de la base, cabezal y lateral de 4,8; 4,7; 7,75 %, respectivamente; mientras que el segundo diseño de caja correspondió a la empresa Cartones San Fernando Ltda., de 40 cm de ancho × 60 cm de largo y 17 cm de alto, con un peso neto de embalaje final de 16,4 kg y con un área ventilada de la base, cabezal y lateral de 6,5; 6,7; y 4,9 %, respectivamente. Para enfriar cada tipo de caja (un tipo a la vez) se utilizó un túnel de aire forzado, con 10 pallets cada uno, evaluando seis pallets por túnel y una caja por pallet. Se utilizó un termómetro digital manual para medir la temperatura de pulpa de los frutos. La temperatura del aire a la salida del evaporador se programó a 4ºC. Para obtener el porcentaje de pérdida de agua por deshidratación durante el proceso de enfriamiento, se dispuso de tres mallas de un kilogramo de fruta en tres pallets por tratamiento, las cuales fueron pesadas al inicio y final del proceso. En relación a la presión de succión dentro del túnel de aire forzado se evaluó en dos ensayos diferentes. En el primer ensayo se midió la presión negativa o de succión en tres tipos de sellado en la base de los pallets. El segundo ensayo consistió en disminuir el nivel de carga o cantidad de pallets dentro del sistema de aire forzado. No hubo diferencia significativa entre los diseños de cajas, en cuanto la velocidad de enfriamiento. Los contrastes estadísticos realizados muestran que existe diferencia estadística significativa al final del proceso de enfriamiento donde el diseño de caja 40 × 60 × 17 cm termina su proceso antes que el diseño de caja 40 × 50 × 18 cm. Con respecto a la deshidratación de los frutos, tampoco hubo diferencia significativa entre tratamientos, aunque se presentó una pérdida de peso al término del proceso de enfriamiento en los frutos. En cuanto a la presión de succión, ésta fue mayor en los pallets cercanos a la zona ventilador, disminuyendo a medida que se acercaba a los pallets ubicados en la zona puerta. Sin embargo, la presión de succión aumentó considerablemente al sellar por completo las áreas libres en la base de los pallets y entre pallets, situación contraria ocurrió al disminuir las zonas de sellado. El diseño de caja de 40 × 50 × 18 cm (elaborada por Envases Impresos S.A.) obtuvo mayor presión de succión con respecto al diseño de caja de 40 × 60 × 17 cm (elaborada por la empresa Cartones San Fernando Ltda.). La presión de succión con respecto al nivel de carga, aumentó a medida que la carga de pallets disminuyó dentro del sistema de aire forzado. / The aim of this study was to determine the effect of two designs of corrugated boxes in cooling efficiency and the dehydration produced in fruits at the end of cooling process. Furthermore, the suction pressure was measured with different base sealing pallets and the suction pressure as these decrease in the cooling system forced air. Bulk fruits of var. W. Murcott tangerine were used in two types of corrugated cardboard boxes on pallets of 1.0 × 1.2 m and 2.40 m high. The first design consisted of a box made by the company Envases Impresos S.A., 40 cm wide, 50 cm long and 18 cm high, with a final net weight of 15.6 kg and a percentage of the base-ventilated area, head and lateral of de 4.8; 4.7; 7.8 %, respectively. The second box design was made by the company Cartones San Fernando Ltda., 40 cm wide, 60 cm long and 17 cm high, with a net weight of 16.4 kg final packaging and with a ventilated area of the base, head and side of 6.5, 6.7 and 4.9% respectively. A forced air tunnel was used for cooling each type of case (one type at a time), with 10 pallets each, six pallets evaluating tunnel and a box per pallet. A manual digital thermometer was used to measure the temperature of fruit pulp. The air temperature at the evaporator outlet was programmed at 4°C. To obtain the percentage of water loss by dehydration during the cooling process, they had three meshes of a kilogram of fruit in three pallets per treatment, which were weighed at the beginning and end of the process, using a digital scale. Regarding the suction pressure inside the tunnel forced air was evaluated in two different assays, in the first test, negative or suction pressure was measured in three types of seal at the base of the pallets. The second test consisted in decreasing the charge level, or number of pallets, inside the forced air system. There was no significant difference between the designs of boxes, as the cooling rate. The statistical tests showed that there is significantly statistical differences at the end of the cooling process where the box design 40 × 60 × 17 cm, ends the process before the box design 40 × 50 × 18 cm. Regarding the dehydration of the fruit, there was no significantly statistical differences between treatments either, but a weight loss was evidenced at the end of the cooling process of the fruit. The suction pressure was higher in the pallets near the fan zone and it decreased as it is approached to the area close to the door pallets, the suction pressure increased considerably by sealing completely free areas at the base of the pallets and between pallets, opposite situation occurred with decreasing the sealing areas. The design box 40 × 50 × 18 cm (produced by Envases Impresos S.A.) scored higher suction pressure than the second box design 40 × 60 × 17 cm (produced by the company Cartones San Fernando Ltda). The suction pressure increased according as the charged pallets into the system decreased.