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 Tema Central - mar/abr 2008
Secado de alta Velocidad
Silmar Teichert Peske
peske@ufpel.edu.br
Francisco Amaral Villela
La producción de semillas de alta calidad y en grandes cantidades, requiere la adopción de tecnologías avanzadas.
Producir un kilogramo de semillas de alta calidad es relativamente fácil, mientras que producir miles de toneladas para atender adecuadamente el mercado, requiere un conjunto de tecnologías, entre las que se encuentra el secado artificial.
Lo más fácil es esperar que las semillas sequen en el campo y después cosecharlas.
Sin embargo, este procedimiento favorece el deterioro en el campo, pues la semilla, después de llegar a la madurez fisiológica, está literalmente almacenada en el campo y, cuanto antes se realice la cosecha, es mejor.
Estudios realizados han constatado que las semillas de maíz toman uno a dos meses para secar en el campo de un 35% (madurez fisiológica) a 13% de humedad, siendo esa la razón principal de las empresas semilleras para cosechar el maíz en mazorca con una humedad de 35% y realizar el secado artificial.
Estudios en soya mostraron que las semillas llevan entre dos a tres semanas para secar de un 50% de humedad (madurez fisiológica) a un 13%, dependiendo de las condiciones climáticas y que la ocurrencia de lluvia cuando la humedad está por debajo del 20%, prácticamente la inutiliza como semilla. En arroz, los agricultores saben, desde hace tiempo, que deben cosechar el material, tanto para semilla como para grano, cuando la humedad está entre 24 y 20% y realizar el secado artificial.
La semilla es un material vivo y cuanto más húmedo esté es menor su potencial de almacenamiento. Así, para efectos prácticos, en condiciones de almacenamiento convencional, se considera que una semilla con humedad del 13% puede ser almacenada durante ocho meses. Sin embargo, toda semilla cosechada con más del 13% debe ser secada cuanto antes, requiriendo sobre todo para grandes volúmenes, del secado artificial, el mismo que asume diversas formas. En este artículo será discutido y presentado el sistema intermitente con una capacidad de secado superior a un punto porcentual (pp) por hora. Este sistema consiste básicamente en mantener las semillas en movimiento continuo y someterlas a una corriente de aire caliente a intervalos regulares de tiempo.
La semilla es un material higroscópico, es decir, ganará o perderá humedad en función de la humedad relativa del aire (HR); esta característica es utilizada por los secadores para favorecer que la humedad de la semilla sea extraída. Para mantener un ambiente de secado es necesario que la humedad alrededor de la semilla sea transportada a lo "largo", y para ello se utiliza el aire que es insuflado o succionado a través de la masa de semillas por un ventilador. Cuanto más alto es el flujo de aire, más rápido es el secado hasta cierto límite, pues depende de la migración de la humedad del interior hacia la periferia de la semilla.
Velocidad del secado
La velocidad del secado puede considerarse en dos aspectos:
1- La remoción de puntos porcentuales de humedad por hora y,
2- Las toneladas de semillas secadas por día (considerando un secado de 18 para 13% de humedad, por ejemplo). En el presente artículo será considerada la velocidad de secado en puntos porcentuales de humedad por hora, pues se adapta mejor al sistema de secado intermitente.
Como se ha comentado anteriormente, la velocidad del secado es básicamente función de dos propiedades físicas del aire, la HR y el flujo de aire que pasa por las semillas. En relación a la HR, la manera más fácil y económica de bajarla es calentando el aire, y para efectos prácticos, se considera que para cada aumento de 1ºC, la temperatura del aire disminuye entre 2 a 4% la HR. Así, en os secadores intermitentes se utilizan temperaturas del aire entre 60 y 70ºC, la HR del aire de secado es inferior a 10%, teniendo así una gran capacidad de absorber la humedad retirada de la semilla. En caso de que el control de la operación de secado no sea adecuado, la humedad de la semilla irá a equilibrarse con la humedad del aire, muy baja. Para que ello no ocurra, se debe determinar la humedad de las semillas en el secador, a intervalos regulares de tiempo (20-30 minutos)
Las temperaturas del aire de secado son, en general, mayores que la temperatura de la masa de semillas. Tomando en cuenta la existencia de varios modelos de secador del tipo intermitente, es aconsejable que en los primeros secados se relacione la temperatura del aire del secado con la temperatura de la masa de semillas. Por seguridad, se recomienda que la temperatura de la semilla no sobre pase los 40ºC para semillas de soya o 43ºC para el arroz, trigo y maíz al final del secado, es decir, cuando la semilla esté con una humedad de alrededor del 14%. Cuanto más seca está la semilla, mayor puede ser la temperatura del secado.
Otra característica física del aire que influye en la velocidad del secado es el flujo que pasa por las semillas, el que se establece en la fábrica conforme el tipo y modelo de secadores, cuyos valores son superiores a 60m3/min/tonelada de semilla. Para tener una idea del flujo de este aire, se constata que el mismo casi levanta la semilla al final de la operación de secado.
Incluso, aunque el ventilador haya sido dimensionado en la fábrica, es común que ocurra que el flujo de aire que pasa por las semillas sea bajo, implicando una velocidad baja de secado, pues en esta situación, el aire tendrá poca capacidad para transportar la humedad liberada por las semillas hacia fuera del ambiente de secado. Esto ocurre generalmente en el proceso de calentamiento del aire, pues normalmente el aire debe ser calentado de 25-30ºC hasta los 60-70ºC, utilizándose para ello calentadores u hornillas que emplean las más variadas fuentes de energía para calentar el aire. En el Brasil, la leña es bastante común; en cuanto al uso del gas, éste viene experimentando una expansión considerable. El sistema de calentamiento debe ser tal que el aire no sea estrangulado; para ello, los secadores de tipo intermitente, en su sistema de calentamiento de aire, contemplan generalmente una entrada de aire frío para mezclarlo con el aire caliente.
Es normal que el aire salga de la hornilla con una temperatura superior a los 150ºC para ser mezclado con el aire frio, de tal manera que el aire, al entrar al secador, esté con una temperatura entre 60 y 70ºC. Sin la mezcla con el aire frío del ambiente, la hormilla debe estar muy bien dimensionada para no estrangular el aire.
Un secador de tipo intermitente debe secar, por lo menos, tres cargas diarias considerando una reducción en la humedad de 20 a 13%. Para esa capacidad de secado, se considera no solamente la velocidad de remoción del agua, que debe ser superior a 1pp/hora, sino también el tiempo necesario para la carga y descarga del secador, que requiere de alrededor de 40 minutos, dependiendo del modelo. Así, si se considera un modelo de secador intermitente de capacidad estática de 25 toneladas su capacidad de secado será de mínimo de 75 toneladas/día.
Esta información de capacidad de secado de los tipos de secadores intermitentes es muy importante, pues el usuario del secador consigue relacionar inmediatamente con el desempeño de su secador; muchas son las ocasiones en las que la capacidad del secador es inferior a tres cargas por día. En ese sentido, se detallan algunas experiencias sobre causas de bajos desempeños de los secadores.
Día y Noche
Hace algunos años, se recibió un secador intermitente para enseñanza e investigación y, en el primer año, el secador fue utilizado para secar semillas básicas de un programa de mejoramiento. Como todavía no se contaba con personal entrenado como secadores, se buscó en el mercado operadores que supuestamente estaban acostumbrados a secar. Se comenzó una tarde con el secado de arroz, consiguiendo una velocidad promedio de 1,5 pp/hora. Al atardecer, se dejó a dos operadores para el turno de noche. A la mañana siguiente, los operadores estaban bien dispuestos, informando que la carga del secador estaba a punto de terminar. Al hacer las cuentas, se constató que la velocidad del secado había sido muy baja. Se preguntó a los operadores sobre lo ocurrido y la respuesta fue que durante la noche la semilla seca más lentamente que durante el día. Evidentemente que ello no es así.
Durante el día, nuevamente se consiguió una velocidad de secado de 1,5 pp/hora y en la noche, se dejó el secado a los o p e r a d o r e s especialmente contratados para tal fin.
Al día siguiente, el secador fue encontrado detenido, debido al embotellamiento de las semillas en el sistema de transporte. A la noche siguiente, se invitó a dos alumnos y se realizó el secado, consiguiendo también una velocidad de secado de 1,5pp/hora.
Moraleja de la historia: secar de día o de noche no hace ninguna diferencia en la velocidad del secado, pues se utiliza la misma HR del aire del secado y el mismo flujo de aire. La diferencia está en el consumo de combustible, que en la noche es mayor, pues la temperatura ambiente es menor. Durante el día, se eleva la temperatura de 25-30ºC a los 60.70ºC, mientras que en la noche, generalmente se eleva la temperatura de 20ºC hasta los 60-70ºC.
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