Modelling a wood fiber flash dryer for MDF production

Autores/as

  • Saeed Rasekhi Universidad de Valladolid
  • Rogelio Mazaeda Universidad de Valladolid
  • Fernando Tadeo Universidad de Valladolid
  • Angel Garcia Bombin SONAE ARAUCO

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2025.46.12115

Palabras clave:

Modelado de operaciones de manufactura, Simulación y visualización, Modelado de caja gris, Implementación digital, Optimización de procesos

Resumen

Este trabajo presenta un modelo dinámico para el proceso de secado de fibra de madera en una línea de producción de tableros de fibra de densidad media (MDF). El modelo se centra en la etapa de secado convectivo dentro de un secadero tipo flash neumático, donde se intercambian humedad y calor entre las fibras en movimiento y la corriente de aire. Utilizamos un modelo unidimensional distribuido espacialmente para capturar la dinámica de transferencia de calor y masa. El modelo integra propiedades termo físicas del aire húmedo y las fibras húmedas, correlaciones empíricas no lineales y un coeficiente de secado dependiente de la humedad, inspirado en Pang(2001). Implementado en Python, el sistema de ecuaciones diferenciales parciales se resuelve numéricamente mediante el método de líneas y el solucionador de backward-differentiation formulas. Este trabajo forma parte de una iniciativa más amplia de gemelos digitales industriales en la Universidad de Valladolid, orientada a la detección de anomalías, la optimización energética y el análisis prescriptivo.

Referencias

ASHRAE, 2017. ASHRAE handbook – fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, GA.

Bejan, A., Kraus, A. D., 2003. Heat transfer handbook. Wiley, Hoboken, NJ.

Bird, R. B., Stewart, W. E., Lightfoot, E. N., 2002. Transport phenomena, 2nd ed. Wiley, New York.

Churchill, S. W., Bernstein, M., 1977. A correlating equation for forced convection from gases and liquids to a circular cylinder in crossflow. Journal of Heat Transfer 99(2), 300–306. https://doi.org/10.1115/1.2134480

Dietenberger, M. A., 2002. A comprehensive model for the thermophysical properties of wood. Wood and Fiber Science 34(4), 690–703.

G. D. Byrne, A. C. Hindmarsh, 1975. A Polyalgorithm for the Numerical Solution of Ordinary Differential Equations. ACM Transactions on Mathematical Software, Vol. 1, No. 1, pp. 71-96.

Incropera, F. P., DeWitt, D. P., 2007. Fundamentals of heat and mass transfer, 6th ed. Wiley, Hoboken, NJ.

Moran, M. J., Shapiro, H. N., 2010. Fundamentals of engineering thermodynamics, 7th ed. Wiley, Hoboken, NJ.

Pang, S., 2001. Improving MDF fiber drying operation by application of a mathematical model. Drying Technology 19(8), 1789–1805. https://doi.org/10.1081/DRT-100107273

Perry, R. H., Green, D. W., 1984. Perry’s chemical engineers’ handbook, 6th ed. McGraw-Hill, New York.

Reid, R. C., Prausnitz, J. M., Poling, B. E., 1987. The properties of gases and liquids, 4th ed. McGraw-Hill, New York.

Santos, P., Pitarch, J. L., de Prada, C., 2019. Energy-efficient operation of a medium-density fibreboard dryer through nonlinear MPC. IFAC-PapersOnLine 52(1), 400–405. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.06.093

Santos, P., Pitarch, J. L., Vicente, A., de Prada, C., García, Á., 2020. Improving operation in an industrial MDF flash dryer through physics-based NMPC. Control Engineering Practice 94, 104213. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2019.104213

VDI, 2010. VDI Heat Atlas, 2nd ed. Springer-Verlag, Berlin.

White, F. M., 2006. Viscous fluid flow, 3rd ed. McGraw-Hill, New York.

Descargas

Publicado

01-09-2025

Número

Sección

Modelado, Simulación y Optimización