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La aireación para enfriar el grano se inicia terminado el periodo de reposo en el silo.
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 y secado que va avanzando hacia arriba (figura 13). Se considera que el periodo ha terminado cuando la humedad y la temperatura del grano en la parte superior están en equilibrio con el aire exterior, lo que significa que todo el frente de enfriamiento y secado llegó arriba. En ese momento puede pararse la aireación .
En otras palabras, el periodo ha finalizado cuando la temperatura del grano en la parte superior es similar a la que tenía el aire cuando comenzó la aireación. Continuar aireando en ese momento sólo significará un desgaste de energía, excepto que las temperaturas del aire sigan descendiendo. Si, por el contrario, la temperatura asciende, existe el peligro de rehumedecer las capas inferiores.
Figura 13. Frente de secado y enfriamiento.
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 frente avanzan en forma pareja o con poca diferencia.
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 de grano para completar el enfriamiento y secado en seca-aireación. Si se utiliza un caudal unitario de 1,2 m3/min/ton, el tiempo (T) esterá dado por la siguiente fórmula:
T = (800 m3/ton) / (1,2 m2/min/ton) = 667 minutos = 11 horas
Si el caudal unitario fuera menor, por ejemplo, 0,9 m3/min/ton, el tiempo sera:
T = (800 m3/ton) / (0,9 m3/min/ton) = 889 minutos = 14,8 horas
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.
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, mayor será la pérdida de humedad del grano.
Por esta razón se aconseja en todo lo posible realizar el periodo de enfriamiento durante las horas de la noche, en que la temperatura es más baja. Por supuesto, ésto no será realizable cuando se seque las 24 horas del dia.
La humedad relativa del aire exterior no tiene casi ninguna influencia en seca-aireación, por lo que no hay ningún peligro de airear con aire aun con el 100% de humedad relativa.
Existen desde hace varios años 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 14).
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.
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 mas o menos rápido.
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 electrices. 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 15).
Figura 15. A: Extractores de aire.
También se pueden colocar respiradores apropiados y aberturas por donde pueda escapar el aire húmedo. Asimismo puede ser necesario colocar válvulas 0 trampas en las bocas de descarga (figura 16) para evitar que los vapores húmedos se metan a los tubos y conecciones, 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.
Figura 16. Válvulas para eliminar humedad.
Aún tomando precauciones, es probable que se produzca una leve condensación de humedad en las paredes de la mayoría de los silos de secaairea-ció 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.
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 mas 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.
Es objeto de discusión entre los que usan la seca-aireación y aireación común, sobre 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 acoplo que empleaba seca-aireacin en Argentina y que fueron encuestadas, De Dios, C.A. y Puig, R.C. (5) encontraron que mas 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 poco de condensación en el fondo del silo que, por supuesto, no es visible.
Sin embargo y a pesar 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 quedaria expuesto al fisurado (cuarteado, estrellado), 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 mas 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.
El uso de cables con termocuplas en los silos de enfriamiento es una practica 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 él caso que el aire se aspire, el control solo podrá efectuarse en el aire que sote por el ventilador y antes que pase por éste, aunque este procedimiento no resulta completamente confiable.
Calculos para el diseño de sllos de seca-alreacion
El cuadro 2 muestra los datos mas importantes para la elección y diseño de los silos de seca-aireación tomando como base el maíz. Se establecen los distintos tamaños de silos, sus capacidades y las alturas respectivas de grano. Para tres diferentes caudales unitarios de aire, se fijan los valores de caudales totales, presiones estáticas, potencias requeridas, y superficies necesarias de conductos para el aire.
El maíz caliente y húmedo ofrece una mayor resistencia al paso del aire que el maíz seco, lo que se ha tenido en cuenta al confeccionar el cuadro.
El áres perforada de los conductos (cductos) se calcula sobre la base que la velocidad del aire que entra a los granos se mantiene en 9 m por minuto, o menos. El área o superficie de los conductos (ductos) se calcula dividiendo el caudal total en m3/min. por 9. En conductos (ductos) circulares, solamente se considera el 80% de dicha área, cuando los tubos apoyan sobre el suelo o una pared.
Ejemplo: Para un silo de seca-aireación de 377 tan de capacidad de 8 m de diámetro y lleno hasta 10 m de altura, con un caudal unitario de 1,1 m3/min/ton, se necesitan (ver cuadro 2).
377 tan x 1 ,1 m3/min/ton = 415 m3/min
Superficie de los conductos (ducíos): (415m3/min) / (9 m/min) = 46 m2
Para un tubo de 0,50 m de diámetro (1,57 m de circunferencia) corresponderá una longitud de:
I =(46 m2) / (1,57 m) = 29,3 m
Calculando el 80% de superficie aprovechada, se necesitaran 36,6 m de tubo perforado.
Si fuera un piso perforado, ocuparia el 91% de la superficie del fondo del silo.
Las velocidades del aire en los conductos (ducíos) y tubos no deberán exceder los 450 m por minuto. Si se divide el caudal total de aire por 450, se obtiene la sección de conductos (ducíos) más apropiada. Los cambios de dirección y las aberturas no debieran restringir el caudal de aire.
Desde hace un par de años se ha desarrollado en Francia (país que está empleando mucho el sistema de seca-aireación, como ya se ha dicho) un tipo de silo especial que reemplaza a los silos de enfriamiento mencionados hasta ahora.
Estos silos, llamados "enfriadores continuos", como se ilustra en la figura 17, están formados por una cámera superior que recibe el grano proveniente de la secadora y donde éste va descendiendo al tiempo que sufre el periodo de reposo. Luego llega a la zona de enfriamiento que tiene caballetes similares a los de una secadora, por los que desciende el grano y recibe la corriente de aire en forma de contracorriente (de abajo hacia arriba).
Los vapores de condensación (vahos) son eliminados a troves de una chimenea lateral por medio de ventiladores de potencia adecuada.
Los granos ya fríos y secos, son descargados en la parte inferior por un sistema de extracción del tipo secadora, u otro similar. La capacidad de este enfriador en toneladas/hora, debe ser por supuesto igual a la capacidad de la secadora.
De acuerdo a sus fabricantes, estos equipos aceleran el proceso de secaaireación, reducen los gastos de inversión y permiten automatizar casi totalmente el sistema.
