Manejo de la aireación

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El objetivo fundamental de la aireación es la reducción de la temperatura. Por consiguiente, el proceso debe realizarse cuando la temperatura del aire es inferior en algunos grados a la temperatura del grano. Dos importantes factores deben ser tomados en consideración: la humedad relativa del aire y la diferencia de temperatura entre grano y aire.

En función del contenido de humedad del grano, el aire puede tener un efecto de secado, de rehumedecimiento o de mantención del equilibrio higroscópico, dependiendo de las condiciones de temperatura y humedad relativa del aire y de la diferencia de temperatura entre el grano y el aire. Fus (1982) cita que cuando la temperatura del aire es de 5,0°C a 8,5°C más baja que la del grano, debería de utilizarse la aireación.

Basándose en un método simple de orientación para realizar la aireación, técnicos del "Institute Technique des Cereales et des Fourrages." (París, Francia) crearon un diagrama simple para los usuarios (figura 14). Este se aplica a cereales cuya humedad se aproxima a las normas de almacenaje. Este diagrama tiene una construcción teórica, que ha sido verificado en la práctica; sus elementos de base son: i) el gráfico psicrométrico; y ii) las curvas de contenido de humedad de equilibrio de los granos.

Para esto, tres parámetros son necesarios:

• la temperatura del grano, obtenido por la termométría
• la temperatura del aire ambiente, y
• la humedad relativa del aire ambiente.

La diferencia de temperatura entre el grano y el aire es puesta en la ordenada; la humedad relativa en la abscisa; y el punto encontrado sobre el diagrama, en la intersección de esos dos valores; se sitúan en las zonas que fueron delimitadas, las cuales corresponden a los siguientes niveles de enfriamiento.

1. Aireación sin interés: enfriamiento inferior a 3°C
2. Aireación posible: enfriamiento comprendido entre 2 y 5°C
3. Aireación recomendada: enfriamiento comprendido entre 3 a 7°C, zona óptima
4. Aireación recomendada pero con riesgos de condensación local o de secado: enfriamiento superior a 7°C.

Figura 14. Diagrama simple para la aireación.

Caudal aire para aireación

El caudal de aire apropiado para la aireación de los granos almacenados fue establecido para los Estados Unidos (cuadro 5) basado en el resultado de investigaciones y experiencias.

CUADRO 5: Caudal de aire para aireación de granos almacenado en áreas específicas de los Estados Unidos

Para los granos almacenados a nivel de hacienda, un caudal de aire entre 0,02 y 0,16 m³/min/m³ de granos es satisfactorio para las condiciones del clima de los Estados Unidos (clima templado). En América Latina, no se han hecho suficientes estudios, hasta el momento, con el fin de obtener datos de investigación y experiencia práctica para la determinación de los caudales de aire y de aireación. Se espera que sean mayores que aquellos recomendados para el clima templado. Para condiciones de clima subtropical y sobre la base de consideraciones teóricas y prácticas, se recomiendan los caudales de aire que aparecen resumidos en el cuadro 6.

Siempre se espera falta de uniformidad en la distribución del aire en los sistemas de aireación. En las instalaciones horizontales, el caudal de aire en algunas partes de la masa puede ser la mitad del caudal seleccionado. Esta es una de las razones para recomendar el uso de caudales de aire más elevados para este tipo de instalaciones que los usados en las instalaciones verticales. En las instalaciones verticales, el aire está mejor distribuido y la diferencia entre el flujo mínimo que pasa y el caudal seleccionado es pequeña. La necesidad de aumentar la potencia del ventilador es un factor limitante para el uso de mayores caudales.

El tiempo necesario para enfriar una masa de granos a una temperatura próxima al aire de aireación, depende del caudal del aire y de la intensidad del enfriamiento evaporativo que pueda ocurrir durante la aireación. Aumentando el caudal proporcionalmente disminuye el tiempo del enfriamiento. Por lo tanto, para la selección del caudal de aire se debe considerar el tiempo necesario para reducir la temperatura del grano. En condiciones constantes son necesarios de 600 a 800 volúmenes de aire para enfriar un volumen de granos (Jouin, 1965; Mc Cune et al., 1963). Hay que tener en cuenta que esta generalización no considera la falta de uniformidad en la distribución del aire en la masa, el estado de diferentes factores biológicos que afectan la temperatura de los granos, y las fluctuaciones de la capacidad de enfriamiento del ambiente.

Succión o insuflación del aire

El movimiento ascendente (insuflación) o descendente (succión) del aire en la masa de granos ha sido motivo de controversia en las discusiones sobre la aireación (figura 14). Se han mencionado argumentos en favor y en contra de los dos procedimientos en la literatura científica.

Diversos puntos deben ser abordados antes de discutirse las ventajas y desventajas de cada uno de los procedimientos de succión o insuflación.. En un sistema de aireación bien proyectado, especialmente en el caso de almacenes verticales, puede obtenerse el mismo caudal de aire en todas las partes de la masa tanto por succión como por insuflación de aire.

En el caso de ventiladores axiales con motor trifásico, la rotación de las aspas puede invertirse fácilmente. Se dice que son necesarios 2/3 del volumen original para obtener esta situación. No se puede realizar el mismo procedimiento usando ventiladores centrífugos. La inversión de la dirección de rotación del ventilador centrífugo altera la configuración aerodinámica de la máquina, resultando en una completa alteración de sus características.

CUADRO 6: Caudales de aire (m³. min^-1. ton^-1) de acuerdo ceo el propósito de La aplicación

Fuente: Navarro y Calderón, 1982.

Figura 15. Succión e insuflación del aire.

Ventajas insuflación.

• Se obtiene un pequeño calentamiento del aire cuando éste pasa por el ventilador. El aire húmedo del ambiente puede disminuir su humedad relativa por el calentamiento de 1 a 2°C reduciendo así el riesgo de aumentar el contenido de humedad de los granos.
• El calor acumulado sobre el techo del silo puede ser eliminado fácilmente insuflando aire.
• Si los granos calientes están en la capa superior no es necesario pasar el aire caliente por toda la masa de granos hasta llegar al ventilador.
• La toma de temperatura es más fácil, considerando que las áreas más calientes se localizan por regla general en la capa superior de los granos y pueden ser fácilmente medidas con termómetros de sonda. Este factor es importante en los silos que presentan una gran superficie, donde las temperaturas deben ser observadas en diversos puntos para evitar la formación de focos de calor.
• Al usar la insuflación de aire en la conservación temporal de granos húmedos, la región crítica queda ubicada en la capa superior de los granos. En la aireación por insuflación, la verificación visual de las condiciones del granos se ve facilitada.

Desventajas de la insuflación.

• En el caso de granos en que la temperatura de la masa de granos es elevada, la aireación por insuflación en períodos de clima frío, puede ocasionar condensaciones de humedad del aire de aireación, cuando éste entra en contacto con la chapa metálica del techo del silo. La condensación también puede ocurrir si la capa superficial de la masa está fría debido a la baja temperatura del aire exterior.
• En el caso de ventiladores localizados en el medio exterior, debe instalarse una construcción (abrigo) para prevenir la entrada de agua de lluvia dentro del ventilador.
• En algunos sistemas de aireación, el calentamiento del aire provocado por el ventilador es insignificante; en este caso y si la aireación con aire húmedo es realizada por un período de tiempo prolongado, es posible que el grano en torno del ducto de aireación se rehumedezca.
• Si el ventilador está instalado próximo al área de limpieza de los granos o en áreas con mucho polvo, estas impurezas pueden conducirse hacia el interior del ducto de aireación.
• La aireación sólo puede ser realizada cuando todos los ducíos de distribución del aire están cubiertos por granos.

Ventajas succión.

• La aireación por succión es preferible, particularmente en áreas frías, pues previene la posibilidad de condensación de humedad en la superficie de la masa o en la chapa metálica del techo de los silos.
• Si se emplea aire húmedo para la aireación y, en consecuencia, se rehumedece et grano en toda el área superficial de la masa de granos, el efecto de este rehumedecimiento se distribuye por una masa de granos bastante mayor, en contraste con lo que ocurre cuando se usa la insuflación, puesto que en este caso el rehumedecimiento se presenta en una región limitada, junto al ducto de aireación.
• La aireación puede ser realizada cuando los ducíos de distribución del aire no están totalmente cubiertos con granos; basta colocar un plástico sobre los ducíos descubiertos.

Desventajas de la succión.

• No se aprovecha el beneficio de la reducción de la humedad relativa del aire cuando éste pasa por el ventilador.
• En el caso de granos calientes, localizados en el tope de la masa de granos, la aireación por succión es difícil porque hay riesgo de recalentamiento de las capas inferiores de la masa.
• En la conservación temporal de granos húmedos, la región crítica de los granos sujetos a deterioro está en la capa inferior de la masa; la verificación visual no es posible en este caso.
• Los operadores de las unidades de almacenamiento frecuentemente relatan que las partículas de los granos quebrados y las impurezas son succionados por el ventilador y se produce el bloqueo de las perforaciones de la chapa que cubre los ducíos de aireación.

En resumen, la decisión de usar aireación por succión o por insuflación debe tomarse sobre la base de lo anteriormente expuesto. Muchos sistemas de aireación poseen ambas alternativas y se decide el uso de uno de los dos métodos basándose en la situación imperante.

Conservación temporal de los granos húmedos mediante la aireación

La aireación de granos se aplica frecuentemente en unidades almacenadoras para mantener, por un breve período de tiempo, una masa de granos húmedos sin que se produzca calentamiento, antes del secado (operación en que la capacidad instalada es insuficiente). En una masa de granos húmedos, el proceso respiratorio es intenso, debido al metabolismo del grano y, sobre todo, a los microorganismos presentes. En el proceso respiratorio se consume la materia seca y la energía generada produce el calentamiento de la masa.

La aireación de una masa de granos remueve el calor resultante de la respiración de los granos y de los hongos y ayuda también a evitar el crecimiento de éstos por reducción de la temperatura de la masa. Sin embargo, aún no se han establecido límites definitivos de la humedad y temperatura necesarios para el mantenimiento de los granos a través del proceso de aireación.

Como ya se mencionó, la aireación como método para mantener los granos húmedos es practicable en regiones de clima templado, ya que en estas regiones el aire ambiente es frío en la época de la cosecha. En cambio, la conservación temporal de los granos húmedos en climas tropicales es más problemática, puesto que a temperaturas mas elevadas la respiración, el crecimiento de hongos y el deterioro del grano son más rápidos. Si tomemos en consideración que los caudales de aire usados en la aireación son muy bajos, el proceso de calentamiento de los granos muy húmedos podrá quedar fuera de control; lo mismo ocurre con el uso frecuente de la aireación. En el Brasil, la aireación para mantenimiento temporal de los granos húmedos puede ser practicada, por lo tanto, en aquellas regiones donde hay condiciones climáticas apropiadas por un breve período de tiempo y la humedad del grano no debe exceder de 15 a 17 por ciento, base húmeda.

En conclusión, dado que el almacenaje temporal de los granos húmedos es un proceso altamente arriesgado, la aireación debe ejecutarse con gran cuidado y supervisión, con el mayor flujo de aire posible y con una temperatura del aire menor que la del grano.

Secado por aireación

En general, la aireación no tiene como objetivo el secado de granos. En el manejo temporal de los granos húmedos ocurre cierta pérdida de humedad del grano. La técnica de aireación debe distinguirse claramente del método de secado de granos a bajas temperaturas en silos secadores-almacenadores. Los flujos mínimos de aire usados en el secado de granos a bajas temperaturas son 10 a 20 veces mayores que los usados para la aireación de granos.

Remoción de olores en la masa de granos

El crecimiento de hongos, la fermentación y la rancidez del aceite, causan olores desagradables a los granos. Esto puede ser minimizado a través de la aireación; el olor a "granos frescos" es una de las características de los granos aireados. Ciertos olores son removidos sólo temporalmente o ven reducida su intensidad por efecto de la aireación. El olor a la fermentación puede ser fácil y totalmente removido por la aireación. La disipación de los olores de los granos almacenados no elimina, sin embargo, los problemas del crecimiento de los hongos y de la rancidez del aceite.

Aplicación de fumigantes por medio de la aireación

La aplicación de fumigantes a través de un sistema de aireación es un método práctico y eficiente para fumigar los granos en silos de concreto, ya que en graneros y silos metálicos no es posible hacer la circulación de aire en un circuito cerrado. La distribución del fumigante es uniforme en toda la masa y la dosificación necesaria es menor que la empleada normalmente por el método gravitacional. El volumen de aire que se usa en un método de fumigación de circulación cerrada es muy bajo (1,53 h-1.t-1).

La temperatura óptima de los granos almacenados para una aplicación efectiva y económica de los fumigantes difiere de acuerdo con el método a ser aplicado. Cuando se usa la aireación, la temperatura tiene menos importancia y el fumigante puede ser efectivamente distribuido en toda la masa de granos dentro de un amplio rango de temperaturas.

Consideraciones finales sobre la aireación

La técnica de conservación de granos por la aireación debe utilizarse de manera preventiva. La mayoría de los usuarios la utilizan actualmente sólo cuando hay calentamiento de la masa de granos; de esta forma, la aireación está siendo utilizada como técnica correctiva para el calentamiento. Se debe tener en cuenta que durante el almacenamiento se puede a lo sumo conservar las calidades iniciales del grano; por lo tanto, todas las técnicas de conservación del grano deben ser aplicadas de manera preventiva. La succión y la insuflación presentan ventajas y desventajas que deben tomarse en consideración.

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