Modelo de la dinámica del proceso de secado en la industria lechera mediante identificación de sistemas

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo de un modelo dinámico para el proceso de secado en la industria lechera, combinando metodologías de identificación de sistemas y fundamentos de transferencia de calor. Se abordan tres etapas críticas: pasteurización, evaporación y secado, describiendo tanto los balances de masa y energía como las ecuaciones diferenciales que rigen la dinámica del vapor y del producto. La identificación de sistemas se apoya en datos históricos obtenidos de la caldera —donde se registran caudales de gas, caudales de agua, presiones y temperaturas de vapor—, aplicando herramientas de análisis de correlación, regresión lineal y modelos de espacio de estados. Por otro lado, el modelo físico incorpora balances de conducción y convección, así como coeficientes de condensación y evaporación basados en correlaciones clásicas, permitiendo estimar parámetros como el tiempo de respuesta térmico, el rendimiento energético y la evolución temporal de la temperatura en cada subproceso. Los resultados evidencian la relevancia de contar con datos de calidad para la correcta identificación del sistema, así como la precisión que ofrecen los modelos fundamentados en las leyes de la termodinámica y el control de procesos. Finalmente, se obtienen indicadores de productividad y consumo específico de energía, aportando lineamientos para la optimización y la mejora continua en la operación de plantas de secado de productos lácteos.