Simulação numérica do aquecimento ôhmico em amostra estática: Distribuição de temperatura e potencial elétrico

Resumo

O aquecimento ôhmico é uma técnica que se destaca entre os métodos de tratamento térmico de alimentos, pois pode proporcionar um aquecimento homogêneo, de alta eficiência e minimiza a formação de zonas mortas de temperatura do alimento. Esta tecnologia é caracterizada pela geração de energia térmica que ocorre no interior do material quando este apresenta resistência considerável à passagem de corrente elétrica. No presente trabalho, as equações governantes do fenômeno de geração e transferência de calor bem como da distribuição de potencial elétrico, em duas dimensões, são utilizadas para a simulação do aquecimento ôhmico em uma amostra estática. As equações são discretizadas por meio do método de diferenças finitas com aproximações de segunda ordem nas derivadas espaciais. As simulações numéricas foram realizadas em domínio computacional, com malhas ortogonais. Os parâmetros físicos foram obtidos da literatura com características semelhantes à de bifes bovinos com baixo teor de gordura e condutividade elétrica linearmente dependente da temperatura. A solução obtida em estado transitório permitiu a avaliação do aumento da temperatura em função do tempo durante um período previamente determinado. Foi possível identificar as regiões quentes e frias que se formam ao longo do tempo de aplicação do campo elétrico. O método numérico adotado, bem como o código desenvolvido, apresentaram bom desempenho.