3.8 Cantidad de silos de enfriamiento

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Se ha mencionado que el silo de enfriamiento debiera tener una capacidad para satisfacer unas 8 a 10 horas de trabajo en la secadora. Pero en operaciones continuas donde la secadora trabaja más horas o las 24 horas del día, será necesario contar con dos o más silos por cada secadora.

Este concepto es substancial porque si faltan silos de enfriamiento, son éstos los que van a limitar la capacidad de secado y no la propia secadora.

Un ciclo completo de seca-aireación puede demandar 20-24 horas continuas, dividido de la siguiente forma (horas de iniciación y terminación, un solo silo):

El reposo se inicia después de empezar el llenado y la aireación puede comenzar cuatro horas mas tarde.

Ejemplos:

Sea una secadora de 40 t/hora (capacidad de fábrica) que rinde 25 t/hora en secado convencional. Convertida a seca-aireación, aumenta su rendimiento un 60%, es decir, que llega a una capacidad real de 40 t/hora.

La diferencia en el tamaño de los silos se manifiesta en la potencia de los ventiladores; mientras que un silo de 400 toneladas puede necesitar más de 30 CV en sus ventiladores, uno de 250 toneladas para el mismo caudal unitario, sólo necesitará 25 CV.

Es importante en todos los casos que la capacidad de descarga del silo y de la noria esté en concordancia con los tiempos fijados en estos cronogramas.

A) con dos silos de enfriamiento de 500 t cada uno.

B) con tres silos de 350 t cada uno

C) con cuatro silos de 250 t cada uno

Caso 1 Secadora trabajando 24 horas por día (960 t)

Caso 2 Secadora trabajando 12 horas por día (480 t), con dos silos de 250 t cada uno

3.9 Caudales de aire

Los caudales de aire pueden ser expresados en m³ por hora y los caudales unitarios en m³ por hora y por m³ de grano, o en m³ por minuto y por tonelada de grano (Cuadro 10).

De acuerdo a Lasseran (1977), en seca-aireación se requieren unos 800 m³ de aire por cada tonelada de grano. Para un periodo de enfriamiento de unas 12 horas, corresponde un caudal unitario de unos 67 m³ por hora y por tonelada, o sea 1,1 m³ por minuto y por tonelada.

Caudales unitarios de 0,5 a 1,2 m³/min/t son los más empleados en secaaireación. Estos valores son de 2 a 5 voces mayores que los caudales normalmente empleados en la aireación común. En seca-aireación no pueden usarse caudales menores a los indicados, porque se demora el proceso de secado y enfriamiento en el silo, lo que puede ocasionar problemas de deterioro del grano. Tampoco convienen caudales mayores, pues pueden producir un alto porcentaje de fisuras en los granos. Además caudales mayores que los recomendados, forzarán al aire a salir antes que tenga tiempo de recoger suficiente humedad, lo que significa un desperdicio de energía.

Cuadro 10. Caudales de aire para aireación de granos

1 cim/bu (pie cúbico por minuto por bushel) - 1,06 m3/min/t. 1 m³ - 1 000 litros

Debe advertirse que la potencia del ventilador se debe aumentar casi cinco veces cuando el caudal unitario se duplica.

Dentro de la amplitud recomendada (0,5 a 1,2 m3/min/t), los caudales mayores producirán una mayor velocidad del frente de enfriamiento, pero la velocidad de secado no aumenta tanto.

Una forma de aumentar el caudal de aire es aumentar las revoluciones por minuto (rpm) del ventilador, pero la potencia necesaria aumenta en proporción al cubo de la velocidad. Ello no se consigue cambiando la polea de mando por una de mayor tamaño, pues quizás no exista potencia suficiente; la solución es un motor más potente.

Por estas razones las potencias de los motores en los silos de enfriamiento son mayores que las comúnmente utilizadas en aireación.

3.10 Temperatura del aire de secado

En seca-aireación, la temperatura del aire de secado tendrá algunas variaciones de acuerdo a los distintos tipos de secadoras y a las modificaciones efectuadas a las mismas, pero en general pueden ser unos 10 a 15°C superiores a las del método convencional.

Una razón para poder emplear esta mayor temperatura es que como el grano es descargado de la secadora con dos puntos más de humedad que en secado convencional, el grano está algo más fresco, y esto permite entonces, el mencionado aumento.

Pero otra razón, ya expresada en otra oportunidad, es que al aumentar un 50% el volumen de la cámara de secado (al suprimir la cámara de enfriamiento), el generador de calor no alcanza a mantener la temperatura del aire y puede producirse una caída importante de la misma, lo cual se traduce en una pérdida elevada de eficiencia. Entonces, la solución es aumentar la temperatura del aire, que, como se sabe, representa también una ventaja desde el punto de vista energético y cuantitativo.

3.11 Temperatura y humedad de los granos

Una clave para el buen funcionamiento del sistema consiste en la salida del grano de la secadora con destino al silo de enfriamiento, a la temperatura y humedad correctas.

Con respecto a la temperatura, se considera que la salida del grano a 60°C constituye un valor satisfactorio para este proceso. Cuanto mayor sea la temperatura del grano a la salida, más corto será el período de enfriamiento y secado, pero no se debe exceder ese valor de 60°C pues se le considera el limite para no afectar la calidad del grano. Desde este punto de vista es muy importante considerar el uso posterior que van a tener los granos.

Reducciones de las temperaturas del grano afectan principalmente la cantidad de humedad que se le puede extraer. Según McKenzie (1980), maíz a 53°C puede perder de 1,5 a 1,9 puntos de humedad durante el enfriamiento; maíz a 61 °C puede perder 1,7 a 2,3 puntos y maíz a 67°C puede perder de 2,0 a 3,1 puntos.

El grano debe ser transportado al silo de enfriamiento en la forma más rápida posible, a fin de que no pierda calor. En seca-aireación no se aconseja efectuar upa limpieza del grano a la salida de la secadora, pues puede perder calor y reducir así la eficiencia del proceso.

En algunas instalaciones de seca-aireación no se consigue que el grano salga a 60°C, sino a menor temperatura (40 ° a 50°C).

Las causas de ello se originan en defectos de diseño de la secadora, o porque al trabajar a "todo calor" se reduce la temperatura del aire de secado porque se incrementa el volumen del aire.

La razón de la conveniencia de una buena temperatura del grano está dada porque el aire exterior que ingresa al silo se calienta hasta la temperatura del grano, lo cual lo convierte en un buen aire secante, ya que baja considerablemente su humedad relativa y al mismo tiempo produce un efecto refrescante muy intenso.

La humedad del grano que sale de la secadora también es factor importante del rendimiento del sistema. Cuando mayor sea la humedad de salida, más alto será el rendimiento de la secadora.

Siempre hay que recordar que cuanto más húmedo y caliente se encuentre un grano, mayor será el peligro de su descomposición o deterioro, situación que puede presentarse si el periodo de enfriamiento es demasiado prolongado. Además hay que tener presente que se produce una gran cantidad de vapor húmedo que ocasiona problemas cuando se condensa en el mismo silo, situación que se discute más adelante.

En Estados Unidos y Francia el grano suele entrar con 17 a 18% de humedad al silo de enfriamiento, mientras que en Argentina entra con alrededor del 16%. En esos paises las humedades de comercialización son altas, del 15,5%, lo que les permite aquellos mayores niveles. Para las condiciones de la zona maicera argentina, las humedades y temperaturas recomendadas del grano a la salida de la secadora son 16-16,5% y 40 - 60°C, respectivamente.

3.12 Medición de la humedad y temperatura

Como es lógico suponer, la medición de humedad y temperatura a la salida de la secadora es una práctica recomendada para controlar la eficiencia del proceso.

Medir la humedad de un grano que se encuentra a 60°C es muy inseguro con los humedímetros corrientes empleados en los centros de acopio. Es necesario enfriar la muestra. Para ello se aconseja colocar la muestra en una corriente de aire de un ventilador común doméstico por unos dos o tres minutos. La muestra se enfría sin peligro de que pierda humedad por el poco tiempo de exposición y entonces se hace la medición. Si la muestra se agita, se enfriará más rápido.

Se pueden construir dispositivos simples para enfriar rápidamente las muestras, como el que se describe en la Figura 75.

Figura 75. Dispositivos para enfriar muestras

Una lectura correcta de humedad se obtiene colocando la muestra en un frasco hermético de vidrio, y midiéndola 24 horas más tarde. Si se comparan estas lecturas con las efectuadas después de un enfriamiento rápido, se podrá obtener un factor de corrección.

Para medir la temperatura, hay que contar con un recipiente térmico, para evitar que se enfrié durante la medición. Se coloca primero una muestra en el recipiente de la medición para calentarlo durante un minuto; luego se la saca y se coloca otra muestra junto a un termómetro y se hace la lectura a los 2-3 minutos. Es mejor dejar el grano caliente en el termo hasta el momento de tomar la muestra siguiente, para mantener el recipiente caliente.

Es importante que las muestras que se obtengan de la secadora sean representativas; por lo menos debieran sacarse tres muestras suficientemente espaciadas durante la descarga, y no directamente de la descarga, sino en algún conducto algo alejado, para que esté mejor mezclada la muestra.

3.13 Reposo

El período de reposo se inicia cuando el grano caliente y húmedo proveniente de la secadora va llenando el silo de enfriamiento. El grano en esas condiciones debe permanecer en reposo, sin ser aireado, por un período de tiempo no menor de cuatro horas. Tiene por objeto permitir que se igualen las humedades del grano, entre el exterior y el interior del mismo.

Al uniformar las humedades en toda la masa del grano, este reposo evita la aparición del llamado "revenido", que consiste en el aparente aumento de la humedad del grano por su transferencia del interior al exterior de su masa. (Figura 76).

El revenido ha sido explicado en detalle en el Capítulo 1, inciso 3.

Eliminar el reposo hace perder eficiencia al sistema pues demora más el enfriamiento, puede aparecer el revenido y es posible que aumente la proporción de granos cuarteados, según Sabbah, M.A.; Foster, G.H.; Haugh, C.G. y Pearl, R.M. (1972).

Cuando se carga un silo cuyo llenado total va a consumir 8 a 10 horas, la aireación puede ser prendida cuando hayan transcurrido unas 4 a 5 horas de iniciada la carga. Esto permite ir llenando el silo con camadas de grano caliente de forma tal que la camada superior tenga suficiente tiempo de reposo antes que le llegue el frente frío (si la aireación se practica insuflando aire de abajo hacia arriba).

Figura 76. Revenido del grano

3.14 Enfriamiento

En los silos donde el aire se insufla (de abajo hacia arriba) el enfriamiento (y el secado) del grano se realiza por medio de un frente de enfriamiento secado que va avanzando hacia arriba (Figura 77). Se considera que el periodo ha terminado cuando la temperatura del grano en la parte superior tiene aproximadamente la misma temperatura del aire cuando la aireación fue iniciada, 10-12 horas antes. No se debe pretender que el grano se enfrie a la temperatura que tiene el aire exterior en el momento que se mide la del grano.

Por otra parte, continuar aireando sólo significará un desgaste de energía.

Si la aireación se suspende antes que dicho frente haya llegado a la parte superior, es muy probable que el grano de las capas superiores se mantenga todavía húmedo y caliente quedando expuesto a un calentamiento excesivo que ocasionará su deterioro.

En realidad, se producen dos frentes que van avanzando hacia arriba, uno de enfriamiento y otro de secado. Corrientemente, el frente de enfriamiento llega más rápido a la parte superior, porque con la aireación es mas fácil enfriar que secar el grano, pero en seca-aireación, a las temperaturas y humedades ya recomendadas y con los caudales aconsejados, ambos frentes avanzan en forma pareja o con poca diferencia.

Figura 77. Frente de secado y enfriamiento

La duración del enfriamiento y secado en el silo depende de varios factores, como la temperatura del grano y la del aire, pero especialmente del caudal unitario producido por el ventilador. Cuanto mayor sea este caudal, menor será el tiempo.

Con anterioridad ya se indicó que se requieren unos 800 m³ por tonelada grano para completar el enfriamiento y secado en seca-aireación. Si se utiliza un caudal unitario de 1,2 m3/min/t, el tiempo (T) estará dado por la siguiente fórmula:

Si el caudal unitario fuera menor, por ejemplo, 0,9 m3/min/t, el tiempo será:

Se recomienda que este tiempo se encuentre entre 10 y 15 horas, de manera que todo el proceso (llenado del silo, reposo, enfriamiento y descarga) se realice dentro de las 24 horas.

Como al inicio de la aireación la altura del grano en el silo no es mucha, la primera etapa de secado será sumamente rápida, ya que el caudal de aire ha aumentado considerablemente, estabilizándose paulatinamente con posterioridad. Por esta razon, no siempre es fácil predecir los tiempos de enfriado.

Si la reducción de humedad durante el enfriamiento fuera menor del 1%, esto quiere decir que el tiempo de enfriamiento es insuficiente o que la masa en el silo es aireada en forma dispareja por la irregular altura de grano en el silo.

3.15 Influencia del aire exterior

Cuanto más frío se encuentre el aire exterior, mejor será el rendimiento de la aireación; o sea cuanto mayor sea la diferencia entre la temperatura del grano y la del aire.

Por esta razón se aconseja en todo lo posible realizar el periodo de enfriamiento durante las horas de la noche cuando la temperatura es más baja. Por supuesto, esto no será posible cuando se seque las 24 horas del día.

La humedad relativa del aire exterior no tiene casi ninguna influencia en secaaireación, por lo que no hay ningún peligro de airear con aire aun con el 100% de humedad relativa.

3.16 Equipos refrigeradores de aire

Existen desde hace varios arios en el comercio y su uso ya se está generalizando en algunos paises de Europa, como Alemania, Francia y España, equipos de refrigeración que permiten enfriar el aire y al mismo tiempo secarlo si fuera necesario, los cuales se utilizan en lugar de la aireación (Figura 78).

Figura 78. Equipo refrigerador de aire (Doc. Sulzer)

En la Argentina ha comenzado a difundirse, sobre todo en las compañías productoras de semillas, ya que en esta actividad es fundamental conservar una buena calidad y un alto poder germinativo. El elevado valor de la semilla justifica las mayores inversiones requeridas por estos equipos.

Combinado con el sistema de seca-aireación, el empleo de equipos refrigeradores de aire en el silo de enfriamiento permite reducir la temperatura del aire a unos 7 a 10°C.

El hecho de poder enfriar el aire da la posibilidad de recibir grano proveniente de la secadora, con un poco más de humedad, hasta 18-19%, con lo cual aumenta todavía más el rendimiento de la secadora, siempre que el equipo de refrigeración esté adaptado al tamaño del silo y proporcione los caudales necesarios de aire.

Tiene la ventaja extra de que el grano ya sale para los silos de almacenaje definitivo a temperaturas entre 10 y 12°C; condiciones que facilitan una prolongada y segura conservación posterior.

3.17 Condensación de humedad

La condensación de humedad es la principal complicación que se presenta con el sistema de seca-aireación y puede causar serias dificultades si no se toman las medidas pertinentes.

Cuando ingresa al silo una masa de grano húmedo y caliente y se prende la aireación, se origina una cantidad muy grande de vapor de agua, sobre todo durante las primeras horas. Resulta imprescindible eliminar rápidamente esta humedad, pues puede condensarse con facilidad al entrar en contacto con las partes frías del techo, paredes y otras partes del silo.

Si el vapor de agua se condensa, el agua producida humedece las capas superficiales del silo y las que están en contacto con las paredes, quedando el grano expuesto a un deterioro más o menos rápido.

Figura 79. A: extractores de aire

Por todo lo mencionado, es muy importante contar con equipos que permitan eliminar ese aire tan húmedo. Lo más práctico son extractores ubicados en el techo del silo, accionados por motores eléctricos. Los extractores de aire tienen una ventaja adicional: mientras funcionan al ser llenado el silo, eliminan la mayoría del polvo que se genera al mover el grano (Figura 79).

Una solución más racional es agregar en el techo un ventilador axial para absorber el aire húmedo que sale de la masa de cereal, y con caudal similar al del ventilador del sistema. El techo debe tener la suficiente resistencia para soportar ese peso adicional.

También se pueden colocar respiradores apropiados y aberturas por donde pueda escapar el aire húmedo. Asimismo puede ser necesario colocar válvulas o trampas en las bocas de descarga para evitar que los vapores húmedos se metan a los tubos o conexiones, lleguen a la cabeza de las norias y a otros silos, ocasionando humedecimientos que pueden provocar deterioros de los granos por apelmazamiento de las impurezas, atascamientos en tubos y perforaciones, y corrosión en partes metálicas (Figura 80).

Figura 80. Tres tipos diferentes de trampas de humedad

Conducto cerrado
Salida de humedad
Válvula operada por piñón y cremallera

Las aberturas deben tener una superficie total de 1,5 veces la superficie de la boca de los ventiladores.

Aun tomando precauciones, es probable que se produzca una leve condensación de humedad en las paredes de la mayoría de los silos de secaaireación que no suele superar una capa de granos de 2 a 5 cm de espesor. Cuando se descarga el silo, este material se mezcla con el resto de la masa de granos sin ocasionar problemas. Estos silos deben ser sometidos a un proceso de limpieza, después de ser utilizados en seca-aireación, si van a ser empleados como silos de almacenaje prolongado.

Cuando la temperatura exterior es inferior a 10°C, la condensación es más abundante, lo que puede acontecer en horas de la noche. Si la temperatura fuera muy baja, y la condensación no se pudiera eliminar, podría hacerse el enfriamiento en horas más templadas.

Las norias encargadas de llenar los silos de enfriamiento experimentan un desgaste mayor, por el hecho de transportar grano húmedo y caliente. Se nota igualmente una menor duración de las correas de las norias por lo que su mantenimiento debe ser más frecuente.

El aire que atraviesa los granos sale caliente y húmedo y en esas condiciones es muy sofocante. Por lo tanto, si no se toman las debidas precauciones, es peligroso entrar en un silo que está siendo aireado.

3.18 ¿Insuflar o aspirar el aire?

Entre los que usan la seca-aireación y aireación común, es objeto de discusión cuáles son las ventajas de insuflar el aire en los silos hacia arriba, o de aspirarlo hacia abajo, considerando que el ventilador está en la parte inferior.

De un conjunto de plantas de acopio que empleaban seca-aireación en Argentina y que fueron encuestadas, de Dios, C.A. y Puig, R.C. (1984) encontraron que más de la mitad aspiraban el aire hacia abajo. Las razones manifestadas para ello se basaban en que de esa forma la condensación de humedad se restringe en gran proporción. Esto es verdad, pues el aire caliente y húmedo es forzado a salir por el ventilador y tiene menos tiempo para condensarse. Pero igualmente origina un foco de condensación en el fondo del silo que, por supuesto, no es visible.

Sin embargo y a posar de ello, la buena técnica aconseja que es preferible insuflar que aspirar el aire. Insuflar el aire hacia arriba permite que primero se enfrie y seque el grano que está en el fondo y luego las capas que están arriba. Esto permite ir llenando el silo con grano caliente y el enfriamiento puede ser iniciado unas 4 a 6 horas después de haber efectuado la primera carga del silo.

En caso contrario si se aspira el aire, hay que esperar que todo el silo esté lleno, e iniciar la aireación una vez que el grano que se encuentra en las capas superiores ha estado en reposo por lo menos cuatro horas. Si se comenzara antes, el grano de la parte superior quedaría expuesto al fisurado (cuarteado), al sobresecado y al revenido ulterior.

Por otro lado cuando se aspira, el aire caliente y húmedo de las capas superiores atraviesa la masa de grano para salir por la parte inferior, lo que puede en tal caso demorar más el enfriamiento y secado. Cuando se aspira aire, debe tenerse cuidado de no interrumpir la aireación y de no agregar nuevas capas de grano caliente. Si se detiene el ventilador, los granos calientes de la parte inferior funcionan como chimenea, arrastrando el aire caliente hacia arriba y calentando los granos que ya estaban fríos.

Por los motivos explicados, la aspiración del aire alarga la duración del enfriamiento.

Otra dificultad que puede causar la aspiración, es una mayor compactación del grano, lo que aumenta la presión estática, lo que influye sobre la duración o eficiencia del proceso. Esto no ha sido demostrado experimentalmente y hay muchos usuarios que manifiestan que no existen diferencias entre insuflar o aspirar el aire.

Si la masa de grano tiene mucho material fino (quebrados, impurezas, suciedad, polvo), al aspirar el aire hacia abajo, se corre el riesgo de tapar las perforaciones de los tubos de aireación.

En el caso de los enfriadores continuos mencionados más adelante es imprescindible el empleo del aire impulsado hacia arriba, así como en cualquier sistema de enfriamiento en silo que trate de ser continuo con el rendimiento de la secadora.

3.19 Termometría

El uso de cables con termocuplas en los silos de enfriamiento es una práctica totalmente recomendada en seca-aireación. Es la mejor forma de ir controlando en el silo el avance del frente de enfriamiento y secado y conocer el momento oportuno de parar la aireación. Con ello se evita utilizar la aireación en demasía, lo que es costoso, o detenerla antes de tiempo, lo que es peligroso.

Es posible también controlar el proceso sin contar con estos dispositivos para lo cual se requiere el empleo de termómetros sondas, los cuales se introducen en la parte superior de la masa de granos, si el aire se insufla. En el caso que el aire se aspire, el control sólo podrá efectuarse en el aire que sale por el ventilador y antes que pase por éste, aunque este procedimiento no resulta completamente confiable.

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