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En las secadoras de columnas, si se aumenta el ancho de las columnas, se reduce el caudal, lo que concede más tiempo de contacto entre aire y grano. En cualquiera secadora, incrementar la relación de volumen de grano a volumen de aire, significa alargar dicho tiempo de contacto y mejorar la eficiencia Sin embargo, generalmente, se aminora la capacidad de secado.
También puede mejorarse la eficiencia si el espesor de la columna de grano se ensancha por etapas a medida que el grano se mueve hacia abajo y se va secando. Esta configuración se justifica porque el grano está muy húmedo en la parte superior de la máquina y el aire de secado recoge una carga bien completa de humedad. A medida que se seca el grano se necesita más tiempo de contacto del aire coa el grano para que se sature, lo cual se consigue ampliando el ancho de las columnas (Figura 46).
Figura 46. Sec`dora de columnas con inversión del grano y ensanche de columnas
El espesor de las columnas se suele limitar a unos 3040 cm en la parte superior, porque si fuera mayor, en caso de maíces muy húmedos, el aire se saturaría fácilmente, y se podría formar condensación de agua en las proximidades de la salida del aire. Además, si las columnas son muy anchas, aumenta la desuniformidad de secado.
También, con el propósito de mejorar la uniformidad, se suele invertir el sentido de ingreso del aire caliente en la columna, de derecha a izquierda en una primera sección y de izquierda a derecha en una segunda. Pero esta mejora no puede hacerse en todas las secadoras, por ejemplo, en aquellas donde las columnas están rodeando el plenum de calor.
En estos casos, se incorporan unos accesorios en algunos niveles de la columna que invierten la posición del grano; el grano más seco que se encontraba más cercano a la pared por donde ingresa el aire caliente, es invertido hacia la otra pared, y reemplazado por el grano más húmedo (Figura 46). De esta forma, se mejora bastante la uniformidad de secado en las secadoras de columnas.
También el mecanismo descargador de la máquina puede estar diseñado de tal manera que la remoción del grano sea más rápida en la pared de la columna donde ingresa el aire caliente que en la otra.
La secadora de la Figura 47 tiene otra ventaja. El ventilador interno aspira aire frío del exterior para que atraviese la columna en la sección de enfriado, así enfria el grano y a la vez el calor remanente del aire usado es recirculado. Eso si, habrá que tener mayores precauciones con los restos vegetales y polvillo que entren al plenum de la máquina.
La disposición del quemador y del plenum en esta secadora permiten obtener que el aire más caliente se dirija a la parte superior, como se recomienda. La limitación de este equipo es que no puede ser transformado a "todo calará (a seca-aireación).
En algunas marcas se han reemplazado las paredes perforadas de las columnas por mallas de alambre tejido, porque se considera que estas últimas no se obstruyen con tanta facilidad como sucede con placas agujereadas, y porque ofrecen menos resistencia al paso del aire.
En otros casos las propias paredes perforadas han sido recubiertas con mallas finas de alambre tejido, para poder albergar semillas de muy poco tamaño, co» calza, alfalfa, y otras similares.
Figura 47. Secadora con aprovechamiento del aire usado de la cámara de enfriado (Doc. Brooker)
Una de las dificultades que suelen observarse en ciertas secadoras de caballetes es el pasaje o escurrimiento hacia abajo de los granos en forma desuniforme o despareja, situación que significa que habrá granos que descenderán a diferente velocidad, los más rápidos se secarán incompletamente y los más lentos pueden sobresecarse.
La causa de este defecto se debe a la forma y disposición de los caballetes, es decir, a un diseño inadecuado de los mismos.
En la Figura 48 se observa una distribución particular de los caballetes, en los que ha podido medirse que las capas de grano I y 5 tienen UD descenso lento, mientras que las capas 2, 3 y 4 tienen un descenso rápido. En los ensayos realizados en la Estación Experimental de Boigneville, del ITCF (ITCF, 1989) encaminados a resolver estos problemas, se ha logrado obtener diseños más satisfactorios, no sólo en la forma de los caballetes sino en su disposición.
Figura 48. Escurrimiento de granos en secadoras de caballetes (Doc. ITCF)
Se han recomendado los caballetes con un ángulo superior de 50° y con los rebordes inferiores hacia adentro. Además dichos estudios aconsejan sustituir la configuración cIásica de una línea de caballetes de aire caliente y una de caballetes de aire usado, por una combinación en que se hacen cambios a 180° y con zonas neutras y de templado o homogeneizado.
Algunas marcas de secadoras (Figura 49) han incorporado en la cámara de secado caballetes de ancho variable (de mayor a menor) para el ingreso de aire caliente, con el fin de asegurar una velocidad constante del aire a lo largo de todo el caballete, y conseguir así una distribución más pareja del aire.
Figura 49. Secadora con caballetes de ancho variable (Doc. Svegma)
Otra disposición que se ha incluido en algunas secadoras es la posición cruzada de los caballetes (Figura 50). Según sus constructores este diseño separa la masa de granos en capas más delgadas que permiten una mejor mezcla del grano y un contacto más íntimo con el aire, condiciones que originan una máxima uniformidad de secado. También se asegura que esta distribución de caballetes aumenta la rigidez estructural de la torre de granos.
Figura 50. Caballetes cruzados (Doc. Aeroglide)
Pero esta distribución, al tener los caballetes del aire usado dos salidas, una para cada lado, reduce la presión del aire, de tal forma que se puede eliminar en gran proporción el peligro de arrastrar granos hacia el exterior, que es un problema en las secadoras de caballetes.
Los caballetes superiores, los mas cercanos a la carga de muchas máquinas, suelen tener un mayor desgaste debido al fuerte rozamiento de los granos. En este caso suelen ser reforzados con chapa de mayor espesor o por UD metal más resistente.
Algunas secadoras han incorporado uno o más períodos de reposo o "tempering" en la torre de secado, ubicados entre etapas de la cámara de secado. En ese recorrido, el grano no recibe aire caliente, y tiene ciato tiempo para equiparar en alguna proporción las diferencias de humedad y temperatura en su masa, reduciendo de esa forma las tensiones internas. Se afirma que de esta manera se disminuyen las fisuras del grano y se mejora la uniformidad de secado. (Figura 51).
Algunos investigadores (Spooner, 1985; Zhang and Litchfield, 1991) han manifestado que estos períodos de reposo, antes de la cámara de enfriado, han reducido considerablemente la susceptibilidad del maíz a la rotura, o han acortado el tiempo neto de secado, así como el consumo específico de energía.
Figura 51. Secadora con períodos de reposo (A) (Doc. SO.CO.A.)
Sin embargo, otro autor, como Lasseran (1993) dice que no se observaron ventajas en la calidad del grano al aumentar las zonas de reposo y que, por el contrario, se redujo la capacidad de secado al disminuir la zona de secado.
En ciertos modelos de secadoras se requiere tena áreas de reposo cuando las direcciones de los flujos de aire son opuestas (para mejorar la uniformidad de secado) a fin de evitar interferencias nocivas en la circulación del aire.
En la mayoría de las secadoras, el control de la misma es manual. El operario debe medir periódicamente la humedad de salida de los granos para regular el dispositivo descargador de la máquina para adecuarlo a la humedad de entrada. Cuando ingresa grano de mayor humedad se debe reducir la velocidad de descarga de grano seco (para que el grano tenga más tiempo de permanencia dentro de la secadora). Si luego ingresa grano con menor porcentaje de humedad, se produce al contrario, acelerando la velocidad de descarga, pues, de no hacerlo, el grano saldrá sobresecado.
Esta operación obliga a una atención constante de la máquina, en particular cuando las humedades de ingreso son muy variables.
Por estas razones, desde hace tiempo se ha pensado en desarrollar algún sistema que permita automatizar este trabajo. Hace algunos años se han presentado algunos controles que trabajan satisfactoriamente. En general, se trata de medidores automáticos que miden continuamente la humedad de entrada y de salida del grano de la secadora. Con estos datos, por medio de dispositivos electrónicos accionados por microprocesadores y computarizados, se manda una orden al sistema de descarga para que acelere o reduzca el caudal de salida del grano seco.
Este procedimiento permite que la humedad de salida del grano permanezca muy cercana a las consignas de humedad fijadas; cuando el control es manual, esas humedades presentan variaciones superiores, o sea que se manifiesta un secado más desuniforme.
Un sistema desarrollado hace un tiempo en Canadá (Chenoweth, 1987) toma aproximadamente diez mediciones por segundo, que introduce en la consola principal del equipo, la cual envía la información necesaria al motor que acciona la descarga de la secadora. El sistema está conectado a una computadora y enlazado con las oficinas de los fabricantes, de suerte tal que los problemas que puedan presentarse en su funcionamiento pueden ser consultados y a veces resueltos telefónicamente (Figura 52).
Figura 52. Equipamiento para control automático de secadoras (Doc. Dryer Master)
Otro sistema de control automático de la humedad, ya usado desde hace varios años, consiste en medir la temperatura del aire usado al salir de la cámara de secado, de acuerdo a valores fijados por el fabricante. Del mismo modo, el sistema acciona sobre el mecanismo de descarga para mantener el contenido de humedad predeterminado.
Si la temperatura del aire usado aumenta en relación al limite prefijado, significa que el grano tiende a secarse en demasía; inversamente, si la temperatura disminuye, significa que no está siendo suficientemente secado.
La difusión de las secadoras de flujo mixto (de caballetes) en la mayoría de los paises europeos se ha originado por la mejor uniformidad de secado que manifiestan en comparación con otros tipos de máquinas.
Esta superioridad se explica porque, como dice Nellist (1986), estas secadoras aplican el flujo cruzado y también los principios de flujo concurrente y contracorriente.
Con respecto al concepto de uniformidad, la práctica general recomienda que no haya más de 4 puntos de diferencia entre los granos secos (a 14% de humedad) y los granos más húmedos (a la salida de la secadora), pues si la diferencia fuera mayor, el almacenamiento será peligroso por la posibilidad de alteraciones.
Las mezclas en el comercio de granos son empleadas corrientemente para obtener partidas con valores promedios que satisfagan las normas de comercialización. Si se tiene un lote de maíz u otro grano bien seco, por ejemplo a 12%, se lo puede mezclar con otro a 16% de humedad, y se obtendrá un promedio cercano a 14%. En realidad casi todos los granos de la mezcla se uniformarán a 14% 0 similar valor, luego de unos 6-7 días (de acuerdo a los volúmenes de cada uno). Durante ese período convendrá emplear una aireación adecuada para evitar problemas.
Existen fórmulas para calcular las distintas cantidades de grano que se pueden mezclar a diferentes humedades para obtener una humedad determinada.
Sin embargo, estas prácticas de mezclas no son totalmente recomendables si no se efectúan con todos los recaudos necesarios.
En resumen, son dos los factores que más influyen en la uniformidad del secado. Uno es la homogeneización del escurrimiento de los granos dentro de la secadora, y el otro la homogeneización de las temperaturas en el plano horizontal.
Brooker et al (1974) manifiestan que las secadoras de flujo concurrente y de flujo contracorriente producen una mejor uniformidad de secado que las de flujo cruzado o mixto, porque someten a todos los granos a las mismas condiciones, pues no existe un gradiente de humedad en la masa de grano en el plano perpendicular a la dirección de la corriente de grano.
Una secadora de columnas que incorpora varias de las mejoras explicadas en este capítulo y que agrega otras especiales es la que se ilustra en la Figura 53, y que merece ser destacada.
Figura 53. Secadora de velocidades diferenciales (Doc. Blount)
Funciona de la siguiente manera: el grano húmedo ingresa desde arriba y se desliza por las columnas exteriores "A"; columnas se caracterizan por aumentar su espesor de arriba hacia abajo, 30 cm en la parte superior y 40 cm en la parte inferior. Además los rodillos inferiores "B" de descarga tienen velocidades diferenciales, de suerte tal que el grano en contacto con la pared interna y caliente desciende con mayor velocidad que el grano en contacto con la pared externa.
En la parte inferior el grano es recirculado por medio de un elevador de cangilones hacia la zona de "tempering C" donde queda en período de reposo para uniformar sus humedades durante un tiempo de algo más de media hora. Luego el grano desciende por las columnas interiores "D" (que también tienen velocidades diferenciales), para completar el segundo tramo de secado y atravesar finalmente la zona de enfriamiento "F".
El aire usado del enfriamiento y el proveniente de las columnas interiores es recirculado hacia el equipo generador de calor. El grano seco y enfriado sale por la descarga de grano inferior.
Según ensayos realizados por Bakker-Arkema et al (1982 a) esta secadora tuvo un consumo específico de energía de 915 kcal/kg de agua, contra 1 301 kcal/kg de una máquina de flujo cruzado convencional.
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