UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE INGENlERlA ESCUELA DE INGENIERIA AGR~COLA

AIREACIÓN

BAJO CONDICIONES AMBIENTALES DE ALTA HUMEDAD

RELATIVA Y BAJA TEMPERATURA PARA LA CONSERVACI~N

DE M A ~ ZAMARILLO ALMACENADO

TESIS

PARA SER PRESENTADA A LA FACULTAD DE INGENIERIA COMO REQUISITO PARA OPTAR AL GRADO DE LICENCIADO EN INGENlERlA AGR~COLA

MARI0 RECIO LORlA 1999

DEDICATORIA

A Dios todopoderoso, por acompañarme en las buenas y en las malas

A mis padres, por su apoyo, esfuerzo y dedicación a lo largo de mi vida

A mis hermanos que siempre me han apoyado

A mi novia Rosa Elena por su apoyo, colaboración y ayuda desinteresada para salir adelante con este proyecto

AGRADECIMIENTOS A los señores Ing. Ronald Jiménez y e Ing. Agr. Manuel Zeledón por la asesoría y apoyo en la realización de este trabajo. A mis compañeros de carrera: Guilermo Vargas , Luis Chaves, Juan Diego Alfaro, Carlos Soto y Edgar Mairena por la colaboración que siempre mostraron para la realización de las pruebas realizadas.

A los miembros del Tribunal evaluador por sus valiosas recomendaciones.

Al personal de Ingeniería Agrícola, en especial a la señora Olga Lizano y su esposo el Ing. Geovanni Carmona.

Al personal del Centro de Investigación en Granos y Semillas (CIGRAS) de la Universidad de Costa Rica, por las facilidades brindadas hacia mi persona.

Muchas Gracias.

TRIBUNAL EVALUADOR

Director l n g \ ~ o n a l dJiménez Chacón, M. Sc. (Investigador en Granos y Director de la Escuela de Ingeniería Agrícola U.C.R.)

Miembro del Tribunal edón Grau, Ph. D. cano de la Facultad de Agronomía U.C.R )

Miembro del Tribunal (Director del Centro de lnvestigacion en ~ r a n o ys Semillas U.C.R.)

Miembro del Tribunal (~uncionariodel Centro de lnvestigación en Granos y Semillas U.C.R.)

Miembro del Tribunal /ng.

Francisco Aguilar

(Profesor de la Escuela de IngenieríaAgrícola U.C.R.)

CONTENIDO DEDICATORIA.........................................................................................

i

AGRADECIMIENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii ... TRIBUNAL EVALUADOR........................................................................................1 1 1

CONTENIDO.......................................................................................... iv INDICE DE CUADROS ............................................................................vii INDICE DE FIGURAS............................................................................... ix RESUMEN.............................................................................................. x CAPITULO 1

INTRODUCCI~N................................................................ 1

CAPITULO 2

REVlSlON DE LITERATURA................................................. 3

2.1 La humedad en los granos ....................................................................3 2.2 Tipos de agua presente en los granos.....................................................3 2.5.1Agua absorbida........................................................................... 3 2.5.2Agua Adsorbida.......................................................................... 4 2.5.3Agua de Constitución...................................................................4 2.3 Contenido de Humedad (CH).................................................................4 2.6 Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE)............................................. 5 2.6.1 Factores que afectan el contenido de humedad de Equilibrio (CHE)..........6 2.6.2 Adsorción y Deserción de humedad....................................................7 2.7 Importancia de la HRE y el CHE en el almacenamiento...............................8 2.8 Métodos para estimar el CHE .................................................................9 2.9 Propiedades del aire atmosférico..........................................................10 2.7.1 Presión de Vapor ( Pv ) .............................................................10

2.7.2 Humedad Relativa ( HR ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.7.3 Razón de Humedad ( H ) ........................................................... 10 2.7.4 Temperatura de bulbo seco ( Tbs ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.7.5 Temperatura de bulbo húmedo ( Tbh ) .......................................... 11 2.7.6 Temperatura de rocío ( Tpr ) ....................................................... 11 2.7.7 Entalpía ( h ) ............................................................................ 11 2.7.8 Volumen específico ( v ) ............................................................. 11 2.8 Aireación ..........................................................................................12 2.8.1 Propósitos de la aireación..........................................................13 2.8.2 Aireación con aire a humedades mayores o menores a la HRE..........15 2.9 Migración de Humedad....................................................................... 16 2.10 Movimiento del aire debido a la convección............................................17 CAPITULO 3

MATERIALES Y METODOLOGIA.........................................20

3.1Materiales..................................................................................20 3.2Metodología............................................................................... 22 3.2.1 Preparación de la muestra del grano almacenado..................................23 3.2.2 Monitoreo de la temperatura del grano almacenado...............................23 3.2.3 Medición de la humedad relativa de equilibrio.......................................24 CAPITULO 4

RESULTADOS Y DISCUSIÓN .............................................. 25

4.1Pruebas con temperatura de grano de 25°C y un caudal de 0.8 m3/min/m3,,

,, ................................................................25

4.2 Pruebas con temperatura de grano de 25°C

,

y un caudal de 0.4 m31min/m3

............................................................... 35

4.3 Pruebas con temperatura de grano de 30°C

,

3

y un caudal de 0.8 m3/min/m .,

... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ...44

4.4 Pruebas con temperatura de grano de 30°C y un caudal de 0.4 m3/min/m3,,, ,,... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... 52 CAPITULO 5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES... . ... ... .. . . . . . . . . . . .. . . . .63

5.1 Conclusiones.. . . . . ... .. . . . . ... ... . .. . .. .. . . . . ... ... . . . . . . ... . . . .. . . . .. . . . ... ... ... . . . . . ...63

5.2 Recomendaciones... ... ... ... ... . . . ... . . . . . . . .. ... .. . ... ... ... ... .. ... .. . .. . ... . .. . . . ...64 LITERATURA CITADA... .. . ... ... .. . . . . . .. ... . .. ... . . . . .. ... ... . . . . . . ... . .. . . . . .. ... ... ... . .. . .. .66 ANEXOS

INDICE DE CUADROS

Cuadro 2.1 Comparación entre el proceso de aireación y el trasiego .............. .14 Cuadro 4.1 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 25°C y

Q= 0,8m31minlm3grano ................................................. .30

Cuadro 4.2 Condiciones higroscópicas del maíz amarillo antes y después de la aireación para Tg = 25°C y

Q=

..............................33

Cuadro 4.3 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 25°C y

Q= 0,4m3/min/m3grano

(primera y segunda repetición). ..................................................40 Cuadro 4.4 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 25°C y ~=0,4m~/minlm~~~~~~(tercerarepetición). ........................41 Cuadro 4.5 Condiciones higroscópicas del maíz amarillo antes y después de la aireación para Tg = 25°C y

Q= 0,4m~/mi11/m~,~~,~... .........................43

Cuadro 4.6 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 30°C y

Q= 0,8rn~/rnin/rn~~~~, (primera y segunda repetición)... ..49

Cuadro 4.7 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 30°C y

Q= 0,8m3/min/m3grano (tercera y cuarta repetición ). ........50

Cuadro 4.8 Condiciones higroscópicas del maíz amarillo antes y después de la aireación para Tg = 30°C y

Q= 018m3/minlm3grano ...............................51

Cuadro 4.9 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 30°C y

Q= 0 , 4 r n ~ / r n i n / r nprimera ~~~~~ repetición ~ ....................57 vii

Cuadro 4.10 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para

Tg = 30°C y Q= 0 , 4 r n ~ l r n i n / r nsegunda ~ ~ ~ ~ ~repetición ~ .......................5 8 Cuadro 4.11 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg = 30°C y Q= 0,4rn~lrnin/rn~~,~~ tercera repetición ... ... ... ... ... ... ....59 Cuadro 4.12 Condiciones higroscópicas del maíz amarillo antes y después de la ..................... . . ... ....61 aireación para Tg = 30°C y Q= 0,4m~/min/m~~~~,,

INDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Corrientes de convección de aire en granos almacenados para condiciones de clima frío y caliente... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Figura 3.1 Silo almacenador para las pruebas de aireación con sus puntos de monitoreo para la temperatura en distintas localidades del grano... . . .22 Figura 3.2 determinador de temperatura de punto de rocío marca Protimeter para la determinación de la humedad relativa de equilibrio... .24 Figura 4.1 Variación de la Temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente 3

para Tg = 25°C y Q= 0,8m3/min/mgrano ..................................................26 Figura 4.2 Perfil de enfriamiento a través de distintas capas de grano para Tg = 25°C y Q= 0,8m3/min/m3grano ................................................. .29 Figura 4.3 Variación de la Temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente para Tg = 25°C y Q= 0,4m3/min/m3grano ................................................. .36 Figura 4.4 Perfil de enfriamiento a través de distintas capas de grano 3

para Tg = 25°C y Q= 0,4m3/min/mgrano ..................................................39 Figura 4.5 Variación de la Temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente para Tg = 30°C y Q= 0,8m3/min/m3grano ...................................................45 Figura 4.6 Perfil de enfriamiento a través de distintas capas de grano 3

para Tg = 30°C y Q= 0,8m3/min/m

................................................. .47

Figura 4.7 Variación de la Temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente 3

para Tg = 30°C y Q= 0,4m3/min/m

..................................................54

Figura 4.8 Perfil de enfriamiento a través de distintas capas de grano para Tg = 30°C y Q= 0,4m3/min/m3grano ..................................................56

RESUMEN

Se realizaron pruebas de aireación de forma experimental bajo condiciones de humedad relativa superiores a 80% y de temperatura ambiente entre 16°C y 22°C en un país tropical como lo es Costa Rica, específicamente en el valle central. En el trabajo realizado se aplicaron caudales específicos de aire de 0,8 m3 1 min 1 m,.3,

y 0.4 m3 1 min 1 m ,,3,

a maíz amarillo importado US N02.

Dicho grano se almacenó con temperaturas promedio de 25°C y 30°C respectivamente en un silo experimental de 0,75 m de diámetro y 0,90 m de alto. La época de las pruebas comprendió de noviembre de 1997 a marzo de 1998, donde el fenómeno del niño afectó al país a partir de enero de 1998. Antes y después de cada prueba de aireación se extrajeron muestras del maíz para determinar su humedad relativa de equilibrio (HRE) por el método de punto de rocío y su correspondiente contenido de humedad de equilibrio (CHE) por el método del horno y analizar el efecto de la aireación sobre estas variables. La remoción de humedad del maíz amarillo provocada por proceso de aireación fue leve en todos los ensayos realizados. Además, no hubo gradientes de humedad entre los estratos del maíz almacenado significativos como para afectar su calidad. Para algunas pruebas realizadas con temperaturas promedio de maíz amarillo de 30°C hubo condensación en el silo experimental, indistintamente del caudal de aire aplicado, no así en las pruebas realizadas con grano a 25°C.

Para los mayores flujos de aire aplicado se dieron los mayores descensos tanto para la humedad relativa de equilibrio, como para el contenido de humedad final del granel, indistintamente de la temperatura del grano. En la mayoría de las pruebas hechas a mayor contenido de humedad inicial del maíz amarillo, mayores fueron los descensos en la humedad relativa de equilibrio. Los valores finales de las humedades relativas de equilibrio al finalizar el proceso de la aireación, estuvieron un ámbito adecuado (menores a 70% en todos los casos)para la conservación del granel a causa de hongos.

CAPITULO I INTRODUCCION

Es práctica común en muchas de las agroindustrias de Costa Rica aplicar aireación a los granos almacenados entre las trece y las quince horas del día; periodo en el cual la humedad relativa ambiente es baja y la temperatura es relativamente alta, con lo que el grano almacenado recibe un aire caliente y con mayor capacidad de secado, provocando pérdidas de peso y calentamiento de éste. Producto de este tipo de práctica se puede presentar sobresecado en el grano, sobretodo en las capas inferiores de los silos de almacenamiento, además un grano sobresecado es más susceptible al fisurado o quebramiento ocasionando pérdidas económicas en las agroindustrias. Todo lo anterior obedece a que se ha adoptado periodos de aireación provenientes de otros países con condiciones climáticas totalmente diferentes a la nuestra; además, que la práctica de aireación se ha hecho de manera empírica. Otro factor importante que ha provocado el tipo de práctica antes mencionado es que a la fecha hay muy pocos estudios de aireación en zonas tropicales. El buscar como alternativa las horas de madrugada, tempranas horas de la mañana o las últimas horas de la tarde para la práctica de la aireación, es disponer de un aire más húmedo y fresco para el grano, para así mantener la temperatura de éste en niveles aceptables y que este aire húmedo no ocasione pérdidas significativas en el peso del grano por disminuciones en el contenido de humedad. Es por lo anterior que surge la necesidad de realizar un estudio de la aireación bajo condiciones de humedad ambiente superiores a 80% y temperaturas frescas para el trópico (de 16 a 22°C). Como aspecto importante está el conocer el efecto de la aireación bajo condiciones tropicales (alta humedad relativa y baja temperatura) sobre las características higroscópicas de los granos.

El estudio de la viabilidad de la aireación durante estos periodos es de importancia estratégica. El presente trabajo busca estudiar una alternativa distinta en lo concerniente a la práctica de aireación para el almacenamiento y conservación de los granos a nivel tropical sin afectar la calidad de éstos.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Generales:

1- Analizar el efecto de la aireación bajo condiciones de alta humedad relativa y baja temperatura ambiente sobre la humedad relativa de equilibrio (HRE) y el contenido de humedad (CH).del maíz amarillo US N02.

2- Generar información sobre aireación en zonas tropicales.

1.1.2 Específicos:

1- Evaluar el efecto de la aireación bajo las condiciones mencionadas en el contenido de humedad del grano.

2- Analizar el comportamiento en la humedad relativa de equilibrio (HRE) del grano al someterle aireación con alta humedad relativa y baja temperatura.

3- Analizar la respuesta de enfriamiento del granel almacenado con dos tempe-

raturas promedio (30 y 25'C) 0,4 m3/ min 1 m ,,3,

usando caudales de 0,80 m3 1 min 1 m ..3 ,,

para las condiciones mencionadas.

y

CAPITULO 2 REVlSlON DE LITERATURA

2.1 La Humedad en los granos:

La humedad de los granos es el parámetro de mayor importancia si se pretende un almacenamiento seguro del granel y así evitar considerables pérdidas tanto económicas como de producto, sobretodo si se manejan volúmenes grandes de grano. La actividad biológica se produce solamente cuando hay humedad, esto según las especies de organismos y la cantidad mínima de humedad para el desarrollo de éstos. Como trae consigo un aumento de la respiración de los microorganismos, el incremento de la humedad causa elevación de la temperatura (Hall, 1971).

2.2 Tipos de agua presentes en el grano

Para comprender el papel que desempeña el agua de los granos en los procesos de secado y almacenamiento, es preciso primero comprender los principios básicos que intervienen en la fijación del agua por los componentes químicos del grano; una vez claro esto se puede apreciar el alcance de los diversos aspectos prácticos que tiene la relación entre el agua contenida en los granos y procesos de secado y almacenamiento (Marcal y Marques, 1991).

El agua se manifiesta en varias formas dentro de un grano, a saber:

2.2.1 Agua Absorbida

Se le conoce también como agua libre, y se localiza en la superficie del grano, en sus poros o en espacios intergranulares, se mantiene débilmente por fuerzas capilares. Este tipo de agua si no se maneja bien, afecta el almacenamiento, pues

puede favorecer la aparición de hongos y bacterias si se da un ambiente favorable a éstos. Esta agua se evapora fácilmente con secado y se presenta en forma líquida o gaseosa.

2.2.2 Agua Adsorbida

Esta ligada más fuertemente a la materia seca. Se mantiene unida por fuerzas físicas muy fuertes(intermoleculares o adhesivas) debidas a la atracción entre las moléculas del material y las del agua.

2.2.3 Agua de constitución

Agua que forma parte intrínseca de la composición química de la materia seca. Puede estar combinada con la sustancia por ligazones químicas y solo se puede eliminar bajo rigurosas condiciones de temperatura y tiempo. La remoción de este tipo de agua puede provocar cambios químicos en el producto por estar unida a las proteínas y carbohidratos.

2.3 Contenido de Humedad (CH)

El contenido de humedad de los granos está estrechamente relacionado con los procesos de secado y almacenamiento de granos. Por ejemplo, en el secado de productos almidonosos se debe llegar a niveles de CH entre 12 y 15 % b.h. para garantizar un almacenamiento seguro. Según sean las condiciones climáticas, así será el CH para almacenamiento. Climas fríos permiten conservar granos a niveles mayores(hasta 15%b.h.), pero en condiciones cálidas la conservación debe mantenerse entre 12 y 13%b.h., este comportamiento debido a las propiedades higroscópicas de los granos.

Otro factor que influye en el CH para la conservación de granos y semillas, es el tipo de producto por almacenar: de Dios (1996) menciona que los granos oleaginosos deben almacenarse de 10 a 11%. Para propósitos de la determinación del contenido de humedad, los principales componentes son el agua del grano y su materia seca. El contenido de humedad se expresa a menudo en porcentaje y hay dos formas de determinarla: contenido de humedad en base húmeda (CHbh)y contenido de humedad en base seca

(CHbs).Se expresan como sigue:

donde: P, : P Pt :

es el peso del agua (kg) : es el peso de la materia seca (kg

es el peso total del producto (kg)

El contenido en base húmeda se usa para fines comerciales y el contenido en base seca se usa en trabajos de investigación. El contenido de humedad se usa como parámetro de madurez o calidad en los granos (Brooker et al. , 1978).

2.4 Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE)

Los granos presentan la particularidad que al exponerlos bajo ciertas condiciones ambientales, dependiendo si el aire que los rodea está más o menos húmedo que éstos, se producirá un intercambio de humedad grano-aire o viceversa (comportamiento higroscópico). Al ocurrir dicho intercambio de humedad, se tiende hacia

un punto de equilibrio donde ya éste cesa; bajo tales condiciones se dice que el grano alcanzó un contenido de humedad de equilibrio (CHE) y la humedad del aire que rodea al grano se conoce como humedad relativa de equilibrio (HRE). La humedad de equilibrio se define como el contenido de humedad de un material higroscópico después de estar expuesto a un ambiente en condiciones controladas de temperatura y humedad relativa durante un lapso prolongado. Considerando la presión de vapor en los granos, Brooker (1978) define el contenido de humedad de equilibrio como el proceso en el cual la presión de vapor del agua dentro del grano es igual a la presión de vapor del aire circundante.

A menos que ocurra cambios en las condiciones ambientales (temperatura y humedad ambiente), suceda desarrollo microbial en el granel u otro factor ; el equilibrio entre grano y aire ambiente no se alterara.

2.4.1 Factores que afectan el contenido de humedad de equilibrio (CHE)

La diferencia en los valores del contenido de humedad de equilibrio de los productos agrícolas está influenciado por las siguientes causas ( Brooker et al. 1978; Marcal y Marques, 1991; Nember, 1980 citado por Benavides ,1996) : a) Composición química del material: impurezas, cenizas, contenido de fibra, aceite, grasa, proteínas y almidón. b) Madurez fisiológica del grano. c) Variedad del producto. d) Historial de manejo. e) Técnicas de medición de humedad relativa. f) Métodos de medición de contenido de humedad de equilibrio.

2.4.2 Adsorción y Desorción de humedad

Además de los factores antes mencionados, el historial previo de humedecimiento del grano afecta los valores del CHE, pues según las condiciones imperantes del aire ambiente al que está expuesto el grano, éste puede ceder (desorción) o adsorber humedad (adsorción) de dicho aire. Diferencias en los contenidos de humedad determinados para materiales expuestos a humedades relativas conocidas, ya sea ganando o perdiendo humedad se conoce como el efecto de Histéresis (Christensen, Miller y Johnston, 1992). Varios investigadores han tratado de explicar el fenómeno de la Histéresis en granos y semillas, pero hasta nuestros días las teorías más aceptadas fueron las desarrolladas por Kraemer y Taylor en 1931 y la de Chung y Pfost en 1967. Los primeros desarrollaron la teoría de la botella de tinta (ink bottle) en la cual se asume que el grano es un cuerpo poroso constituido por capilares en forma de botella, con cuellos estrechos de pequeño diámetro en su salida y una sección cilíndrica (cuerpo) de mayor diámetro. Durante el proceso de desorción, el vaciado de los capilares es controlado por los tubos de menor radio que no permiten escapar mucha agua por su mayor efecto capilar, resultando en una baja humedad relativa en la superficie del grano en contacto con el aire. Contrariamente en la adsorción los capilares no se llenan hasta tanto la humedad relativa correspondiente a los tubos de mayor radio sea alcanzada. Los diámetros menores inducen altos contenidos de humedad en el grano y baja humedad relativa del aire cercano a la superficie del grano; lo contrario sucede con los diámetros mayores. Por otra parte Chung y Pfost afirman que la causa de la menor humedad de equilibrio característico del proceso de adsorción es producto de una contracción en el volumen del grano por la pérdida de humedad durante el proceso de secado (desorción), reduciendo así la disponibilidad de sitios polares de atracción capaces de adherir más humedad, lo cual impide que cuando se somete al proceso de

adsorción se pueda adquirir o recobrar el agua perdida durante la desorción o secado. Para reducir el efecto de la histéresis diversos investigadores en el campo de las isotermas de equilibrio higroscópico han encontrado que al aumentar la temperatura la histéresis se minimiza. También Chung y Pfost encontraron que al aplicar tres ciclos sucesivos considerables de adsorción y desorción dicho fenómeno desapareció.

2.5 Importancia de la HRE y el CHE en el almacenamiento de granos

El conocer el contenido de humedad de un producto agrícola es de suma valía, ya que si se tiene un grano almacenado se puede saber la respuesta (ganancia o pérdida de humedad) de éste a determinadas condiciones de temperatura y humedad relativa. El deterioro ocasionado por hongos y bacterias se evita admitiendo en los almacenes únicamente productos cuyo contenido de humedad se halle en equilibrio con un aire que tenga menos de 60% de humedad relativa(en el caso de la mayoría de las especies, a las temperaturas tropicales)(Hall, 1971). Algunas especies del género Aspergillus restrictus son los de mayor resistencia a la baja humedad relativa, y pueden desarrollarse hasta con 65% (Castillo, 1978). Los géneros de hongos que se presentan en mayor grado en el almacenamiento son: Aspergillus y Penicillium que son capaces de desarrollarse con humedades relativas de 70 y 80% respectivamente (Stroshine y Tuite 1984, citados por Benavides 1996). En caso de humedades relativas mayores a 75% se acelera el desarrollo de hongos y la generación de calor, acelerando la respiración del granel con lo que la temperatura se incrementa y puede, en algunos casos, ocurrir oxidaciones químicas.

De lo anterior se puede afirmar que para granos con contenidos de humedad en equilibrio con humedades relativas entre 65 y 75 % se evita el deterioro por hongos o éste es muy lento.

2.6 Métodos para estimar el CHE

La literatura menciona la existencia de dos métodos para estimar experimentalmente el CHE que son el estático y el dinámico. En el método estático, las muestras se colocan en recipientes con humedad relativa y temperatura controladas, hasta alcanzar el equilibrio higroscópico sin que haya movimiento de aire; se requiere de un periodo de tiempo relativamente largo para que el material alcance el equilibrio. Por otro lado, el método dinámico consiste en hacer pasar aire, con humedad relativa y temperatura controladas a través de la muestra, o viceversa, hasta que no haya variación en la masa de la muestra. Este método permite obtener el equilibrio higroscópico en un lapso menor al del método estático para iguales condiciones de temperatura y humedad relativa. Actualmente para determinar las propiedades de equilibrio higroscópico se usa el método de punto de rocío, aquí una pequeña cantidad de aire se circula lentamente en sistema hermético cerrado, a temperatura constante, que contiene una muestra relativamente grande de material. la humedad relativa del aire es monitoreada con mediciones de las temperaturas de rocío y bulbo seco, en el instante en que éstas se estabilicen en el tiempo se dice que se alcanzó el equilibrio higroscópico, obteniéndose la HRE correspondiente con el contenido de agua de la muestra (Jiménez, 1995). El instrumento que se usa aquí es el Protimetro el cual se calibra por medio de sales saturadas o soluciones ácidas para crear varios microambientes con humedades relativas conocidas.

2.7 PROPIEDADES DEL AIRE ATMOSFERICO El aire atmosférico o húmedo es una mezcla de gases (principalmente Nitrógeno y Oxígeno); además, hay presencia de vapor de agua, humo, polvo y otros contaminantes. El conocer las propiedades del aire atmosférico tiene una gran importancia en el manejo y procesamiento de granos alimenticios. Operaciones como el secamiento o enfriamiento de granos, manutención de la calidad de éstos en infraestructuras de almacenamiento, manejo de los períodos de almacenamiento para vender los granos en épocas de mejores ofertas de mercado y otros factores se relacionan con las propiedades del aire húmedo que más adelante se definirán. Las propiedades termodinámicas de la mezcla de aire seco y vapor de agua revisten un gran interés en la etapa de postcosecha de productos agrícolas, por el efecto que tiene la humedad del aire atmosférico sobre el contenido de humedad de los productos (Marques y Marcal; 1991). 2.7.1 Presión de Vapor ( Pv ) Es la presión parcial que ejercen las moléculas de vapor de agua presentes en el aire húmedo. En el momento en que el aire se satura de vapor de agua se le Ilama Presión de vapor de Saturación ( Pvs ).

2.7.2 Humedad Relativa ( HR ) Se define como la razón entre la presión de vapor de agua en un momento dado (Pv) y la presión de vapor de agua en condiciones de saturación (Pvs) a la misma temperatura y presión atmosférica. Se expresa como decimal o porcentaje.

2.7.3 Razón de Humedad ( H ) Es la relación entre la masa de vapor de agua contenido en el aire húmedo por unidad de peso del aire seco. Se expresa en kg de agua por kg de aire seco.

2.7.4 Temperatura de bulbo seco ( Tbs ) La temperatura de bulbo seco es la verdadera temperatura del aire húmedo y con frecuencia se le llama solo temperatura del aire; es la temperatura del aire que se mide con un termómetro ordinario.

2.7.5 Temperatura de bulbo húmedo ( Tbh ) Es la temperatura del aire húmedo indicada por un termómetro cuyo bulbo está cubierto por una gasa o tela húmeda. La temperatura termodinámica de bulbo húmedo, es la temperatura de equilibrio que se alcanza cuando la mezcla de aire seco y vapor de agua pasa por un proceso de enfriamiento adiabático hasta llegar a la saturación.

2.7.6 Temperatura del punto de rocío ( Tpr, Tpd ) Temperatura a la cual la condensación del vapor de agua comienza, si una mezcla de aire y vapor de agua es enfriada a presión de vapor y humedad absoluta (razón de humedad) constantes.

2.7.7 Entalpía ( h ) La entalpía de la mezcla de aire seco y vapor de agua es la energía del aire húmedo por unidad de masa de aire seco, por encima de una temperatura de referencia, puesto que en ingeniería sólo interesa la diferencia de entalpía, el valor que se adopte de temperatura de referencia es inconsecuente.

2.7.8 Volumen Específico ( v ) Se define como el volumen que ocupa la mezcla de aire seco y vapor de agua por unidad de masa de aire seco. La densidad específica es el recíproco de su volumen específico

Desde tiempos atrás, la infestación de grano almacenado ha sido causante de perdida de grano almacenado, pues antes los productores almacenaban sus granos a contenidos de humedad poco apropiados (tal como venía del campo y sujeto a condiciones meteorológicas). Al aparecer el proceso de secado artificial de granos, por medio de secadoras se llevaba el grano a contenidos de humedad seguro para el almacenamiento (1 1-13 % b.h.) para evitar pérdidas de producto, pero aún a dichos contenidos las pérdidas persistían (aunque en menor grado). Debido a esto, los investigadores en materia de granos se esforzaron por buscar respuesta a tal deterioro y encontraron que fenómenos como la migración de humedad y el proceso de absorción de humedad causado por condiciones climáticas adversas puede ocasionar el ataque de plagas llevando a pérdidas totales de grano almacenado en niveles seguros de contenido de humedad. Como primer medida se puso en práctica el trasiego del grano que consiste en mover el producto almacenado de un lugar a otro al detectar altas temperaturas para homogeneizar parcialmente las temperaturas y remover el aire atrapado en el grano. El trasiego trajo desventajas, por ejemplo, el grano se manipuló aún más ocasionándole daño mecánico, por otra parte, se requirió equipo adicional de transporte para el grano, incrementando los costos a los almacenistas. No fue sino hasta después de la Il Guerra Mundial con el comienzo del desarrollo moderno de la aireación, cuando el trasiego fue reemplazado; así, bajaron los costos de producción y ventajas sobre la calidad del grano se obtuvieron. Dentro de las operaciones necesarias para el manejo de productos agrícolas (especialmente en granos), la aireación juega un papel importante en la calidad del producto manipulado, sobretodo si se manejan altos volúmenes de grano que requieren almacenarse lapsos relativamente considerables.

Por ejemplo, Calderwood, 1984, citado por Foster y Tuite (1992) afirma que el control de insectos por el método de aireación fue el factor más importante en el largo plazo del almacenamiento de arroz en cáscara. La aireación envuelve el movimiento de un volumen relativamente bajo de aire a través del grano para controlar su temperatura y reducir el riesgo de daños o desperdicios (Foster y Tuite, 1992). Brooker et al., 1978 afirman que la práctica de ventilar el grano almacenado con bajas velocidades de flujo de aire se conoce como aireación.

Tener a disposición un sistema de aireación bien diseñado junto con un correcto manejo, llevará consigo ventajas de gran beneficio para la calidad y conservación de granos y semillas a la hora de almacenarlos para su futura comercialización. El proceso de aireación tiene la finalidad de: a) Mantener condiciones uniformes de temperatura y humedad. b) Prevenir la migración de humedad. c) Enfriar el grano para reducir el crecimiento de moho y la actividad de insectos. d) Remover aquellos olores en el almacenamiento que no son persistentes. e) Distribuir fumigantes en la masa de grano. f) Remover el calor generado en el proceso de secado de granos. g) Sustituir el trasiego del grano. El Cuadro 2.1, adaptado de Sasseron (1980) citado por Chaves, (1988) muestra una comparación entre la aireación del grano y el trasiego para diferentes rubros.

Cuadro 2.1 Comparación entre el proceso de aireación y el trasiego. ITEM

Aireación Trasiego

Observaciones

- --

Quiebra de granos

Menor

Mayor

Facilidad de ejecución

Mayor

Menor

Costo de instalación*

Menor

Mayor

El trasiego exige una célula vacia

Costo de operación

Mayor

Menor

El trasiego exige movimiento de varios equipos

La aireación prolongada, puede exigir trasiego para quebrar los bloques de granos

Complemento de opera-

Sí

compactos o separar las concentraciones

ción

de finos causada por actividad de organismos

Tiempo de ejecución

Menor

Mayor

EI trasiego necesita varias

recirculacio-

nes, pues el grano queda expuesto poco tiempo con el aire

*Está referido a condiciones tropicales en plantas de proceso y no de la distribución o comerciali-

zación.

Referente a la funcionalidad de la aireación Sasseron, 1980 (citado por Chaves 1988) dice que ésta es complemento del secado. Los propósitos de mayor relevancia en la aireación son el enfriar el grano y prevenir la migración de humedad (Brooker et al., 1978). Cuando un producto se pone rancio o se fermenta, o hay olores asociados con ácidos orgánicos, estos olores rara vez desaparecen con el proceso de aireación (Foster y Tuite, 1992). En países con condiciones de clima frío (temperatura de 10°C o menos), el proceso de aireación permite mantener granos a altos contenidos de humedad por algunos días una vez cosechados, esto permite remover el calor traído de la cosecha antes de proceder al proceso de secado. Foster y Tuite (1992) dicen que si maíz y otros granos pueden enfriarse por debajo de 10°C con aireación, el maíz puede mantenerse a contenidos de humedad sobre 24 - 26% bh por unos días antes del proceso de secado. Se infiere de lo anterior que la aireación bien usada propicia las condiciones óptimas para preservar la calidad del grano, manteniéndolo libre del ataque de hongos y disminuyendo la actividad de insectos. Cabe destacar que no se mejora la calidad ni se pueden reparar daños en granos que ingresen en malas condiciones al almacenamiento.

2.8.2 Aireación con aire a humedades relativas mayores o iguales a la HRE ( Este apartado se tomó del capítulo 7 de SAUER, 41A edición,1992. Para profundizar en el

tema se recomienda su consulta).

El efecto de airear granos con aire a humedades mayores a la humedad relativa de equilibrio (HRE) provoca que al principio el aire por su mayor humedad, ceda un poco de ésta al grano hasta acercarse a condiciones de equilibrio. Si se procede adiabáticamente, el calor de condensación de la humedad adherida al grano calienta el aire. Después de cierto lapso, solamente el grano más cercano al aire de entrada (alcanza el equilibrio con éste aire más húmedo) puede enfriarse a la temperatura inicial del aire.

La reducción de temperatura posible con aire a mayor humedad que la HRE es menor con respecto a aire con humedad en equilibrio con el grano. También la diferencia de entalpia entre el aire de entrada y el de salida, además de la cantidad de aire por unidad de grano se reducen. Airear con aire con humedades menores a la HRE incrementa la reducción de temperatura y la humedad removida.

2.9 MIGRACIÓN DE HUMEDAD

La no uniformidad en la temperatura de la masa de grano genera corrientes de convección del aire que inducen la migración de humedad (Foster y Tuite, 1992). La migración de humedad es un fenómeno que consiste en la formación de corrientes convectivas de aire dentro de la masa de grano, originada por gradientes de temperatura, provocando sobresecado en algunas zonas y acumulación de humedad en otras (Chaves,1988). Hay fuentes internas y externas de calor que ocasionan cambios de temperatura en la masa de grano almacenado. Como las primeras podemos citar: la respiración, el crecimiento de moho, infestación de insectos y el mismo calor del producto. Como las segundas están: los cambios de calor en la atmósfera externa provocados por diferencias diarias de temperatura y cambios en las temperaturas estacionales (Hall, 1980). Además de las causas antes mencionadas, Sasseron, (citado por Chaves, 1988) agrega que el grano que sale de una secadora es conveniente enfriarlo hasta que la diferencia de temperatura entre el grano y el ambiente sea igual o inferior a 5 "C para evitar la migración de humedad.

Cuando se producen aumentos locales del contenido de humedad se crean condiciones favorables para el desarrollo de hongos, que son factor de deterioro del grano (Hall, 1971). Un granel a alto contenido de humedad y a temperaturas relativamente altas promueve el desarrollo de mohos e insectos, aumentando la velocidad de respiración

del producto, dañándolo y disminuyendo la viabilidad de la semilla, afectando así su calidad (Hall, 1980). Cuando se forma un foco de infección de alta temperatura y humedad, de no controlarse a tiempo el daño abarcará no solo su localización, sino todo el producto almacenado, pues durante el deterioro del grano se produce Con,calor y agua; estos dos últimos factores favorecen el crecimiento de insectos, hongos y mohos. Castillo (1978) afirma que las migraciones de humedad son provocadas por el gradiente de presiones de vapor de agua contenido dentro del grano y de la humedad del aire que le rodea en donde el agua se desplaza del sitio de mayor presión al de menor. El uso inadecuado o mal diseño de los sistemas de aireación pueden inducir migración de humedad. Así, por ejemplo, la aireación en silos altos con un ventilador que succiona desde la parte superior por una sola boca, ha producido con alguna frecuencia el fenómeno de la "tunelizaciónJJdel aire; en este caso, solo la parte central de la columna de grano recibe aire para la remoción de calor generada por el grano, mientras que en la periferia se continúa calentando, provocando un gradiente de temperatura que ocasiona el movimiento de humedad.

2.10 MOVIMIENTO DEL AIRE DEBIDO A LA CONVECCION

Anteriormente se mencionó que la migración de humedad en un granel es producto de gradientes o diferencias de temperaturas, ya sea por diferencias de temperatura dentro de la masa de grano o por diferencias de temperatura entre el grano almacenado y la temperatura ambiente. Las diferencias de temperatura dentro del granel causan corrientes de aire que se mueven del grano caliente al grano frío. La dirección de estas corrientes depende de cuán frío o caliente esté el grano respecto a la temperatura del aire exterior (Foster y Tuite, 1992). Cuando el grano almacenado en un silo está caliente y el aire ambiente está frío, el aire intergranular cerca de las paredes del silo se enfría y se mueve hacia

abajo a lo largo de las paredes; luego en el fondo, llega al centro donde el aire y el grano se encuentran calientes. Dadas estas condiciones el aire asciende por la masa de grano central cargándose de humedad y al llegar a la superficie que se encuentra fría, el agua se condensa provocando un aumento en el contenido de humedad. Este aire que sube por el centro, entra en contacto con la pared superior perdiendo temperatura y por tanto capacidad de absorción de agua, lo que genera migración de humedad desde la parte inferior y periférica hasta la parte superior (Figura 2.1).

GRANO HUMEDO Y D A Ñ A W ACUMULACION DE HUMEDAD

I

I

Figura 2.1: Corrientes de convección de aire en granos almacenados para condiciones de clima frío (izquierda) y caliente (derecha)

Para el caso contrario, donde temperatura exterior al silo es mayor a la del grano, ocurre lo contrario. El aire intergranular cercano a las paredes calientes del silo sube, luego desciende por el centro del silo donde el aire y el grano están fríos, llega al fondo donde se condensa la humedad y provoca el deterioro en la base del silo, este ultimo fenómeno solo se presenta en países de clima templado, donde las variaciones climáticas entre estaciones son muy notorias (Figura 2.1).

CAPITULO 3 MATERIALES Y METODOLOG~A 3.1 Materiales a ) Equipo de Pruebas

Ventilador centrífugo Marca DAYTON, placa 37140, 0.1 hp de potencia. Uso: proporcionar el aire forzado para pruebas de aireación. Autotransformador lmput 120 voltios, 50 / 60 Hz, Staco Energy Product Co Dayton OH USA, Placa 2972 para regular los caudales de aire. Tubería de PVC de 1.10 m de largo y O. 11m de diámetro para conducir el aire al silo. Plénum : Lámina de acero, área perforada 48 % Silo tamaño escala para almacenamiento de maíz amarillo, diámetro 0.75 m y altura total 0,9 m Horno de convección forzada, Cole Parmer, Placa UCR 77561, incertidumbre 0.5 "C. Uso: secar muestras de maíz para determinación del CH de las muestras. Desecador provisto con material deshidratante. Uso: guardar las muestras después de sacarlas del horno, y mientras se pesan. El grano, por ser higroscópico, puede absorber humedad cuando se saca del horno. Cámara de refrigeración para almacenar las muestras, marca Refrigeration Panels, Inc. cools, frezers and doors. Incubadora de baja temperatura marca Precision Scientific, modelo Freas 815. Uso: cámara de temperatura constante para la determinación de la HRE. e

Recipiente plástico cubierto con material aislante y con termopar tipo k para la medición de las temperaturas de las muestras.

Bolsas plásticas, estas tienen dos propósitos:

- hermetizar las muestras en el almacenamiento en la cámara de refrigeración

- garantizar que el grano extraído de los sacos, adquiera más rápido las temperaturas promedio de 25 y 30 OC para las pruebas de aireación. b) Materiales

Maíz amarillo importado US No2 suministrado por Cooperativa Dos Pinos R.L. c) Instrumentos

Digi-Sense, Termocouple Thermometer, Model No8528-20, Cole Parmer lnstruments Company, incertidumbre 0,05 OC. Termopares tipo K y T Uso: medir temperaturas del grano en el silo. Termo amemómetro de alambre caliente Veloci Calc., Modelo 8355, incertidumbre 0.05OC y 0.005m/s. Uso: medir la velocidad del aire. Higrotermómetro marca Pacer, modelo DH 300, incertidumbre 0.05OC y 0.05% Uso: medir humedad relativa y temperatura de salida del aire en el silo. Psicrómetro para la medición de humedad relativa ambiente. Marca TAYLOR SIBRON Corp. Placa 125928, incertidumbre 2.5 %. Balanza . Marca OHAUS, Modelo GT 2100, incertidumbre 0.005 g. Balanza electrónica de precisión marca Mettler, modelo AC 100 con precisión de 0.00005 kg. Uso: Pesar muestras para la determinación del contenido de humedad. Medidor de temperatura de punto de rocío, Marca Protimeter, Modelo DP 989M.

Uso: determinar la HRE de las muestras obtenidas antes y después de la aireación En el anexo se muestra fotografías del equipo usado. El silo experimental para las pruebas de aireación se muestra en la Figura 3.1

ensor de Humedad

Sección A-A Puntos de Medición de Temperatura Termopar (punto de medición de Temperatura) Lamina Perforada

Abanico Centrífugo Termómetro

Figura 3.1 : Silo experimental para las pruebas de aireación con sus puntos de monitoreo para la temperatura en distintas localidades del granel.

3.2 Metodología

Se desarrollaron pruebas de aireación en maíz amarillo importado, el cual se almacenó en un silo tamaño a escala (0,75 m de diámetro y 0,9 m de alto) cuya capacidad máxima de almacenamiento es 230kg, aproximadamente. Durante cada prueba se trabajó con temperaturas promedio (iniciales) del maíz de 25 o 30°C, utilizando aire nocturno y de madrugada a temperatura ambiente entre 22 OC y 16OC y humedades relativas superiores a 80%. Los caudales de aire usados durante las pruebas fueron 0,80 m3/ min / m ,,,3,

y

0.4 m3/ min / m.,3., Antes de iniciar cada prueba se tomó una muestra representativa, se midió su temperatura, que fue a la que se determinó la humedad relativa de equilibrio

(HRE) utilizando el método del punto de rocío (Protímetro) y por último su contenido de humedad en base húmeda por el método del horno de convección forzada ( Método de la Asociación de Químicos en Cereales, 44-15A ; 1968).

Finalizada la aireación del granel, por muestreo se realizó un muestreo para recolectar muestras en tres zonas del silo (una inferior de O m a 0,22 m, una zona media de 0,22 m a 0,44 m y una superior de 0,44 m a 0,7 m; todas respecto al plenum) a las cuales se determinó las variables previamente citadas y se hizo un análisis de los cambios observados. Además se estudió el comportamiento de los frentes de enfriamiento y secamiento (o humedecimiento) a través de la capa del grano. 3.2.1 Preparación de la temperatura del Grano Almacenado

La partida de grano recibido en sacos para realizar los ensayos de aireación se colocó en bolsas plásticas de 60 kg con el propósito de guardarlo en una cámara que estuvo primero a 25 y luego a 30 O C (según la prueba a realizar). Las pruebas de aireación iniciaron una vez que el maíz adquirió la temperatura deseada. 3.2.2 Monitoreo de la temperatura del grano almacenado

El silo diseñado para las pruebas de aireación cuenta con una altura efectiva para almacenar grano de 0,7 m, en la cual se colocaron termopares cada 0,l m para un total de 30 puntos de control distribuidos en el silo (Figura 3.1). Esta disposición permitió llevar un buen control del progreso del enfriamiento del grano y observar si éste procedía de manera homogénea. Las temperaturas del grano y las condiciones ambientales (temperatura y humedad relativa) se monitorearon cada hora durante la realización de las pruebas para el proceso de aireación.

3.2.3 Medición de la humedad relativa de equilibrio (HRE)

A cada muestra de maíz amarillo importado obtenida en los muestreos antes y al final de las pruebas de aireación, se le determinó su humedad relativa de equilibrio (HRE) a la respectiva temperatura. Una misma muestra se dividió en dos partes iguales de 180 ml, se depositaron en frascos de vidrio de 200 m1 cada uno, que se cerraron herméticamente con un tapón de hule para tener dos repeticiones. Luego se introdujo el sensor del protímetro en uno de ellos y se almacenaron en una cámara a temperatura controlada por espacio de 24 horas, con el fin de lograr el equilibrio higroscópico (Benavides, 1996). Cumplido este lapso, se tomaron temperaturas de bulbo seco y de rocío, así como la humedad relativa cada 2 horas. La Figura 3.2 muestra el arreglo experimental para hacer la determinación de la HRE(Jiménez et al. 1995).

Protimeter

I Recipiente de Vidrio

I

I

Figura 3.2: Determinador de temperatura de punto de rocío marca Protimeter para la determinación de la humedad relativa de equilibrio de las muestras

CAP~TULO4 RESULTADOS Y DlSCUClON 4.1 Pruebas con temperatura de grano de 25 "C y caudal de 0,8m3/minlm3,,,,,

La Figura 4.1 muestra el enfriamiento global del maíz amarillo producido por el proceso de aireación para las cuatro repeticiones realizadas. La primer repetición inició el 22 de diciembre de 1997 a las 7:45p.m. y finalizó el 23 de diciembre a las 7:45 a.m. para un lapso de 12 horas, usando maíz amarillo con contenido inicial de humedad 12,75 % b.h. y un espesor de 0,7 m sometido a condiciones ambiente promedio de 17,6 "C de temperatura y 84,5% de Humedad Relativa. La segunda repetición tuvo una duración de 13 horas, repartidas entre el 29 (7:15 p.m.) y 30 de diciembre (8:15 a.m.) de 1997, bajo condiciones promedio de temperatura y humedad relativa de 18,3"C y 86,9% respectivamente, usando una capa de granel de 0,7 m con un contenido de humedad inicial de 13,0% b.h. La tercera repetición se realizó del 10 de febrero de 1998 a las 7:30 p.m. hasta el 11 del mismo a las 7:30 a.m., para un lapso de doce horas. Aquí las condiciones ambiente promedio de temperatura y humedad relativa fueron 18,4OC y 90,2%, para enfriar una capa de grano de 0,65 m a 12,97 %b.h. Por último, la cuarta repetición comprendió del 3 de marzo de 1998 a las 6:30 p.m. y finalizó el 4 del mismo a las 7:30 a.m., para un total de 13 horas, donde la capa de grano usada fue de 0,65 m (12,88%b.h. al inicio) sometida a condiciones promedio de temperatura y humedad relativa de 19,O0Cy 84,6%, respectivamente.

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Figura 4.1 Variación de la temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente para Tg 125°C y Q = 0,8 m3/min/msgrano

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Podemos observar en la figura en mención, que la primer repetición durante todo el lapso del proceso de aireación el enfriamiento global del granel fue mayor, comportamiento que se aprecia en la mayor pendiente en la curva de enfriamiento. Para las dos primeras repeticiones el comportamiento de la curva concerniente a la humedad relativa ambiente es similar, notar que en las últimas dos horas se observa un ascenso en la humedad relativa, aunque la primer repetición tuvo menores variaciones de ésta. La humedad relativa de salida estuvo en un ámbito de 70% a 75%, donde ésta, en la tercera y cuarta repetición mostró constancia (menor variación). Se observa también que se logró obtener temperaturas ambiente alrededor de 17°C en todas las repeticiones con humedades ambiente superiores a 83%. El lapso de aireación fue de doce a trece horas. Si comparamos la primer y segunda repetición, las cuales tienen igual espesor de granel, el que durara más esta última, se debe a que tuvo una mayor temperatura ambiente promedio, idéntico comportamiento se da entre la tercera y cuarta repeticiones. Entre la primera y cuarta repetición la diferencia en la duración, a pesar que la Última tuvo menor espesor de maíz se debió a la misma causa. Los gradientes de temperatura iniciales, para cada repetición, entre el grano y el aire fueron los siguientes: para la primera fue 6,6"C (aire a 20,5"C y grano a 27,I0C), en la segunda 5,3OC (aire a 21 ,O°C y grano a 26,3"C), la tercera 4,l "C(aire a 21 ,O°C y grano a 25,l "C), y por Último, en la cuarta de 2,7OC(aire a

21,7"C y grano a 24,4"C).

Las tasas de enfriamiento fueron 0,54"C/h, 0,42"C/h, 0,35"C/h y 0,26"C/h para la primera, segunda, tercera y cuarta repeticiones respectivamente. Donde se observa que a mayor gradiente de temperatura inicial mayor fue la tasa de enfriamiento. En los gráficos de la Figura 4.1se observa para las dos primeras repeticiones a partir de la cuarta hora la temperatura del aire de salida es ligeramente mayor a la del grano. La causa es que esta última se midió muy cerca (a 0,002 m) de la capa superficial del granel en el silo experimental, además se observa en el Cuadro 4.1 que la capa a 0,60 m no ha sufrido un enfriamiento significativo, con lo que el calor que conserva ésta influye en el aire de salida y la lectura del censor de temperatura del aire de salida. La Figura 4.2 muestra el progreso del enfriamiento del granel en los distintos estratos monitoreados en el silo experimental. Podemos observar que la primera y segunda repeticiones muestran mayores separaciones entre una curva y otra a lo largo del proceso de aireación, aunque para la primera desde el inicio las diferentes curvas se empiezan a separar, producto del mayor gradiente inicial de temperatura entre grano y aire, además al concluir la aireación hay mayores diferencias de temperatura entre los distintos estratos homogeneizando mejor la temperatura para la segunda repetición. Para la tercera y cuarta repeticiones los perfiles de enfriamiento tuvieron menores separaciones entre las curvas para los diferentes estratos monitoreados. Al final del proceso de aireación para la segunda repetición se observa la tendencia de subir la temperatura del grano para las capas de 0,10 m a 0,30 m porque la temperatura ambiente empezó a ascender, además de ser los primeros estratos por las que atraviesa el flujo de aire aplicado.

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Figura 4.2. Perfil de enfriamiento a travbs de distintas capas del grano para Tg =2S°C y Q

0'8 mslminlm~rano

w

Cuadro 4.1Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg= 25 "C y Q = 0,8 m31 min I m3grano Repetición Hora Tiempo HRa

Primera

1945 20.45 2145 22 45 23 45 00-45 01 45 0245 03:45 04.45 05.45 06.45 07 45

7 8 9 10 11 12

19.15 20 15 21:15 22.15 23.15 00-15 01.15 0215 0315 0435 05.15 06.15 07 15 08.15 1930 20.30 21.30 22:30 23:30 00.30 01:30 02:30 03:30 04 30 05:30 06:30 07:30

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26,4 26,5 26,2 26,O 257 253 24,7 23,9 23,3 22,6 22,l 21,7 21,3 21,O

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26,4 26,3 26,l 25,3 24,2 23,5 22,8 22,O 213 21,O 20,7 203 20,4 20,5

26,3 26,2 25,2 23,9 22,9 22,3 21,7 21,l 20,8 20,4 20,2 20,2 20,3 20,6

26,5 25,5 23,6 22,7 22.0 21,6 21,2 20,5 20,3 20,l 20,l 20,3 203 20,9

26,3 26,2 25,5 24,9 24.3 23,8 23,2 22,5 22,O 21,5 21.2 21,O 20,9 20,9

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25,l 24,7 24,5 24,3 24,1 23,7 23,4 23,O 22,7 22,2 21,9 21,7 21,3

25,2 25,O 24,8 243 24,2 23,7 23,3 22,8 22,5 22,2 21,9 21,5 21,2

25,O 24,8 24,5 24.1 23,7 23,2 22,8 22,4 22,l 21,7 21.5 21,O 20,7

25,l 24,3 24,O 23,4 23,O 22,4 22,l 21,7 21,5 21,l 298 20,5 20,l

25,O 24,3 23,7 23,2 23,l 22,3 21,9 21,6 21,3 20,7 20,4 20,l 20,O

25,l 24,7 24,4 24,1 23,8 23,2 22,9 22,5 22,2 21,8 21,5 21,2 20,8

0,47 0,26 0,35 O,28 0,55 0,36 0,37 0,m 0,41 0,29 O,34 0,33

23,8 24,3

24,5 24,5

24,4 24,2

24,4 24,3

24,5 24,3

24,3 24,2

24,4 24,3

24,4 24,3

0,14

84 85 88 86 85 88 88 88 85 85 86 86 96 86 86,9

O 1 2 3 4 5 6 7 8

86 88 86 89 90 90 93 90 94 94 94 90 89 90,2 80 81 85 85 85 80 80 84

6

9

Promedio

Cuarta

0,lOm

26,7

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 2 3 4 5

Promedio

Tercera

0,20m

23 9 25,6 24,9 25,4 25,3 25.0 24,6 23,9 23,4 22,9 22.8 22,l 22,6

20,5 19,O 18,O 18,2 17,2 16,l 16,8 16,O 15,8 16,5 16,3 18,9 19.0

Promedio

Segunda

Ta

85 83 85 85 85 84 83 83 85 83 86 90 81 84.5

O

Promedio TE (tasa de enftiamiento)

Promedio TE('C1h)

17,6

88 89

89 89 85 85 84.6

Tsalida 0,60m 0,50m 0,40m 0,30m

19,O

En los distintos perfiles de la Figura 4.2 se observa como el frente de enfriamiento se mueve en la dirección del flujo de aire, es decir, desde los estratos inferiores hacia los superiores en el silo experimental, además hay mayor susceptibilidad o una respuesta más rápida en las capas más próximas al aire de entrada. El Cuadro 4.1 se registra los promedios de temperatura por estrato durante cada hora del lapso de aireación. Las diferencias de temperatura entre la capa a 0,60 m y a 0,lOm para las distintas repeticiones fueron: 2,3"C, 0,6"C, 1,7"C y 0,8"C para la primera, segunda, tercera y cuarta repetición respectivamente. En cuanto a la temperatura promedio final del grano; en la primera repetición hasta una profundidad de 0,40 m desde el plenum, la temperatura logró ser igual o inferior al promedio del grano (20,6"C), en la segunda hasta una profundidad de 0,50 m fue similar a 20,9"C, para la tercera repetición hasta 0,30 m se logró temperaturas menores o iguales a 20,8"C y por último en la cuarta repetición todos los estratos estuvieron muy similares a 21"C. Las repeticiones con menores gradientes de temperatura entre la capa a 0,60 m y 0,10 m fueron la segunda y la cuarta con 0,6"C y 0,8"C respectivamente, del Cuadro 4.1 se observa que la que logró mejor homogeneización de temperatura, fue la cuarta repetición, por sus menores diferencias de temperatura entre los distintos estratos, comportamiento que se reflejó en el perfil de temperaturas respectivo (Figura 4.2). Para la primera y segunda repeticiones durante la última hora del proceso de a¡reación, la temperatura promedio es ciertos estratos subió, por ejemplo en la primera el estrato a 0,10 m subió levemente su temperatura y en la segunda hasta

En los distintos perfiles de la Figura 4.2 se observa como el frente de enfriamiento se mueve en la dirección del flujo de aire, es decir, desde los estratos inferiores hacia los superiores en el silo experimental, además hay mayor susceptibilidad o una respuesta más rápida en las capas más próximas al aire de entrada. El Cuadro 4.1 se registra los promedios de temperatura por estrato durante cada hora del lapso de aireación. Las diferencias de temperatura entre la capa a 0'60 m y a 0,IOm para las distintas repeticiones fueron: 2,3"C, 0,6"C, 1,7"C y 0,8"C para la primera, segunda, tercera y cuarta repetición respectivamente. En cuanto a la temperatura promedio final del grano; en la primera repetición hasta una profundidad de 0,40 m desde el plenum, la temperatura logró ser igual o inferior al promedio del grano (20,6"C), en la segunda hasta una profundidad de 0,50 m fue similar a 20,9"C, para la tercera repetición hasta 0,30 m se logró temperaturas menores o iguales a 20,8"C y por último en la cuarta repetición todos los estratos estuvieron muy similares a 21"C. Las repeticiones con menores gradientes de temperatura entre la capa a 0,60 m y 0,10 m fueron la segunda y la cuarta con 0,6"C y 0,8"C respectivamente, del Cuadro 4.1 se observa que la que logró mejor homogeneización de temperatura, fue la cuarta repetición, por sus menores diferencias de temperatura entre los distintos estratos, comportamiento que se reflejó en el perfil de temperaturas respectivo (Figura 4.2). Para la primera y segunda repeticiones durante la última hora del proceso de aireación, la temperatura promedio es ciertos estratos subió, por ejemplo en la primera el estrato a 0,10 m subió levemente su temperatura y en la segunda hasta

Cuadro 4.2 Condiciones Higroscópicas del maíz amarillo producto del proceso de aireación

Repetición

Muestra

Temperatura

CHprom

DCH2

HREprom

DHRE3

Extraída

"C

%b.h.

%b.h.

%

%

25.1

12.75

Superior1

22,4

12,85

0,lO

66,20

-0,55

Inferior'

21 ,O

12,62

-0,13

62,50

-4,25

Inicio Primera

66.75

Inicio 25,7 13,OO 66,OO .---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------. Segunda

Superiori

21,1

12,91

-0,09

62,50

-3,50

Medio'

20,7

12,73

-0,27

61 ,O0

-5,OO

12,83

-0,17

62,17

-3,83

Final'

Inicio 25,2 12,97 67,OO .-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------.

Tercera

Superior'

21,7

12,78

-0,19

65,OO

-2,OO

Medioq

21,6

12,86

-0,ll

64,OO

-3,OO

12,80

-0,17

64,OO

-3,OO

Final'

Inicio 24,3 12,88 64,OO .------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Cuarta

l

Superior1

21,3

12,87

-0,Ol

64,OO

0,OO

Medio'

21,3

12,73

-0,15

61 ,O0

-3,OO

Final* 12,73 -0,15 62,23 Corresponde al promedicde las muestras extraídas al finalizar la aireación Diferencia en el contenido de humedad respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación Diferencia en la HRE respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación

-1,77

0,30 m empezó aumentó esta. Esto provocado por el ascenso que empezó a experimentar la temperatura ambiente. El Cuadro 4.2 muestra las condiciones higroscópicas del maíz amarillo provocados por la aireación, donde la pérdida en el contenido de humedad del grano respecto a la muestra inicial fue poca: 0,005 %b.h., 0,17% b.h., 0,17% b.h., y O, 15% b.h. para la primera, segunda, tercera y cuarta repetición respectivamente. Aquí las muestras antes de iniciar la aireación fueron cercanas a 13% b.h en equilibrio con humedades relativas de 64 a 67%. La tendencia en la pérdida de humedad (tomando la comparación entre la muestra inicial y la promedio de la inferior, media y superior) en el maíz fue de 0,2% b.h. Para la primera repetición el contenido de humedad fue superior a la de la muestra inicial producto porque la humedad relativa de salida registrada en la capa superior del granel (Figura 4.1) al final de la aireación, fue mayor a la de la humedad relativa de equilibrio inicial del granel, con lo que el grano tuvo que absorber humedad del aire que lo atravesó. Los descensos en la HRE para la primera, segunda, tercera y cuarta repetición fueron: 2,85%, 3,83%, 3,00% y 1,77% respectivamente, aquí se observa que a mayor contenido de humedad inicial, mayor fue el descenso en la HRE. Parece haber una tendencia a un descenso en la HRE del 3%, comportamiento que se dio en tres de las cuatro repeticiones realizadas. La pérdida en el contenido de humedad en el granel fue producto de un proceso adiabático, donde el calor que pierde el grano al enfriarse calienta el aire que lo atraviesa, adquiriendo éste capacidad de absorber agua, la cual se desplaza hacia las capas superiores.

4.2 Pruebas con temperatura de grano de 25'C y caudal 0.4m31minlm3,,,

La Figura 4.3 muestra el enfriamiento global del maíz amarillo producido por el proceso de aireación para las cuatro repeticiones realizadas. La primera repetición se realizó del 5 de enero 1998 y terminó el 7 del mismo mes usando una capa de maíz de 0,68 m (12,75% b.h, humedad inicial) bajo condiciones promedio ambiente de 17,4OC de temperatura y 90,6% de humedad relativa. La duración de la misma fue de 26 horas repartidas en dos etapas; la primera del 5 de enero de 1998 (6:OO p.m.) al 6 de enero (7:OO a.m.) y la segunda del 6 de

enero (6:OO p.m.) al 7 de enero de 1998(7:00 a.m.) La segunda repetición se compuso también de dos etapas. La primera etapa del 12 de enero de 1998 (5:45 p.m.) hasta el 13 del mismo(7:45 a.m.); la segunda del 13 de enero(6:OO p.m.) al 14 de enero de 1998(8:00a.m.), para 28 horas. La capa de grano fue de 0,67 m con un contenido inicial de humedad de 11,85%b.h, sometida a condiciones promedio ambiente de 18,7"C de temperatura y 85% de humedad relativa.

La tercera y última repetición, se compuso de dos etapas. La primera etapa del 16 de enero de 1998(6.00 p.m.) al 17 del mismo(8:OO a.m.), la segunda del 17 de enero (500 p.m.) al 18 de enero(7:OO a.m.), todo para un lapso de 28 horas. Se trabajó con una capa de maíz almacenado de 0,65 m (12,36%b.h. al inicio) bajo condiciones promedio de temperatura de 18°C y de humedad relativa de 86%.

%

0

5

0

0

0

0

0

0

~ g ~ $ g o o o o-~xa,~c3~~?~g$~ o o ~ o ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~~~;-~g~~~~~~~e , L1&l w'&*d6AA Horas del dia % pl'bd -.90 1 P*dlr,

g

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O

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11

C ~ d ~ a ~ ~ b b ~ b eb ~e d~b p4 ~ & * ~ ~ ~ C ~ . . . ..'& .- . . m 40 +. - - - - - - ,. - - - .... -

-

+Temperatura del gmno -&--Ternpenturo ambiente -Jt-Tsaltde-aire -x Humedad relabva ambiente -). HRsalida-atre

- -

50%. .

.

111

-

f

Horas del día

aaq d++e4dAb4 -.-.---dr? .------------------.....

Tiempo ( h )

;.la2

Hons del din

d ad@'b&-

100

90 89

-E

Figura 4.3 Variaciirn de la temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente para Tg =25"C y Q = 0,4 m31minlm3grano

De la Figura 4.3, para la primer repetición se nota más horas con humedades relativas ambiente superiores a 90%) la segunda repetición fue la que registró menos variaciones en la humedad relativa ambiente. Para todas las repeticiones se observa una mayor pendiente o tasa de enfriamiento durante la primera etapa, lapsos donde hubo mayores gradientes de temperatura entre grano y aire ambiente. Después de terminadas las primeras etapas, hay un ligero ascenso en la temperatura del grano durante el reposo que estuvo(donde no se le hizo nada al maíz) producto de las mayores temperaturas ambientales prevalecientes en dicho lapso. Las humedades relativas de salida estuvieron cercanas al 70%, en donde las dos primeras repeticiones tuvieron menores variaciones de ésta. Para la primera y tercera repeticiones se logró obtener temperaturas ambiente de hasta 15°C con humedades relativas superiores a 95%. El lapso de aireación fue de 26 a 28 horas, el hecho de que la primera repetición durara dos horas menos que las demás repeticiones, se debe a que durante las últimas seis horas de ésta, las temperaturas ambiente fueron cercanas a 15"C, con lo que hubo una respuesta más rápida de enfriamiento del maíz. Los gradientes de temperatura iniciales, para cada repetición, entre el grano y aire fueron los siguientes: para la primera fue 3,g°C (aire a 21"C y grano a 24,9"C), en la segunda 3,4"C (aire a 21,O°C y grano a 24,4"C), la tercera 4,0°C(aire a 21,O°C y grano a 25,0°C). Las tasas de enfriamiento fueron: 0,20°C/h (0,22"C/h primer etapa y 0,18"C/h segunda etapa); 0,14C/h (0,16"C/h primer etapa y O,lO°C/h segunda etapa) y

0,17"C/h (0, 17"Clh en cada etapa) para la primera, segunda y tercera repeticiones en su orden. Las mayores tasas de enfriamiento se debieron a que hubo menores temperaturas del ambiente, por eso la primera repetición fue la que a nivel general y por etapas fue la que mostró mayores pendientes en la curva de enfriamiento del granel, por sus menores temperaturas durante esta prueba. La Figura 4.4 muestra el progreso del enfriamiento reflejado en los diferentes estratos del maíz. En esta figura entre la tercer y cuarta hora de transcurrido el proceso de aireación, se nota como las primeras capas en el granel empiezan a enfriar más rápido que las demás, por eso se aprecia como las curvas de enfriamiento se empiezan a separar, pues son las primeras en estar en contacto con el aire. En la primera y tercera repetición al terminar la primer etapa, las diferencias de temperatura entre los estratos de 0,10 m a 0,40 m fueron mayores, por lo que hay mayor separación entre sus respectivas curvas de enfriamiento. El perfil con mejor homogeneización de temperatura fue el de la segunda repetición, donde se observa menores separaciones entre las curvas para los distintos estratos del silo experimental monitoreados. En los Cuadros 4.3 y 4.4 se muestran los promedios de temperatura del grano a través de cada estrato monitoreado. Las diferencias de temperatura entre la capa a 0,10 m y 0,60 m para las distintas repeticiones fueron: 1,4"C; 0,4"C y 1,5"C para la primera, segunda y tercera repetición respectivamente. En el Cuadro 4.3 en la primer repetición, las temperaturas para los estratos de 0,10 m a 0,30 m fueron iguales o inferiores a temperatura promedio final del maíz

- s , a n ; ; s H 9 p s g g s

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m

m

r

-

103

93

g -S

63

B

m

a

U

E x a

m 50

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314141516174819~21212324~i627B

Tiempo ( h ) Ambiente

---0-0.3 -0.1

m m

A

Tiempo ( h ) m

t 0 . 2m

JIumcdrd ambiente

g?Mgg$g~;g$gb$g

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141415161718IO2021~~24252e2728

Tiempo ( h )

Figura 4.4. Perfil de enfriamiento a través de distintas capas del grano para Tg =2S°C y Q = 0,4 mYminlm5grano

W

CD

Cuadro 4.3 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg= 25 "C y Q= 0,4 m3/ min / m3grano Repetición Hora Tiempo HRa

Ta

18'00 19:OO 2000 21 O0 2200 23:OO OO'M) 01~00 02:OO 03.00 04:00 05.00 06:Oü 07.00 18:OO

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13

86 85 86 85 85 92 90 90 92 85 84 84 84 86 83,5

21.0 21,O 19,2 19.0 18,8 17,5 17,2 17.0 16,8 16,7 16,7 16,O 16,O 16,5 21,O

90,6

17,4

17.45

O

84

0745 1800

14 14

Primera

Promedio

Segunda

Promedio TE(Tasa de enfriamiento)

Tsalida 0,601~1 0,501~10,40m 0,30111 0,201~1 0,lOm Promedio TE('C1h) 24,4 24,3 24,O 23,5 23,5 22.7 23,2 22,5 22,8 21,7 22,6 21,3 21,6 21,5 24,6

24,9 24,8 24,5 24.3 24,2 24,l 24,O 23,8 23,7 23,5 23,5 23,3 23,l 23,O 24,5

24,9 24,9 24,8 24,6 24,5 24,4 24,2 24,2 24,l 23.9 23,9 23,8 23,6 23,3 24,O

25,O 24.9 24,7 24,5 24,5 24,3 24.2 24.0 24,O 23,7 23,7 23,4 23,2 22,8 23,6

24,9 24.9 24.7 24,6 24,5 24.3 24,l 23,8 23,7 23,4 23,3 22,9 22,4 22,l 23,2

25,O 24,9 24,6 24,5 24,4 24,O 23,7 23,3 23,l 22,7 22,5 22,O 21,6 21.2 22,5

24,9 24,8 24,6 24,2 24,O 23,5 23,O 22,6 22,2 21.9 21,7 21,3 20,8 20,4 22,3

24,9 24,9 24,7 24,5 24,3 24,l 23,9 23.6 23,5 23,2 23,l 22,8 22,4 22,1 23,4

21,O

25,8

24,4

24,3

24,5

24,4

24,5

24,4

24,4

87 82

20,O 20.0

22,3 22.3

22,7 23.3

22,6 23,l

22,l 22,9

21,7 223

21,6 22,6

21,7 22,6

22,l 22,8

85.1

18.7

0,07 0,20 0,21 0:ll 0,23 0,24 0,25 0,13 0,29 O, 13 0,29 0,34 0,32

0,07

Cuadro 4.4 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg= 25 OC y Q= 0,4 m31 min 1 m3grano Repetición

Tercera

Hora

Tiempo HRa

Ta

Tsalida 0,60m 0,50m 0,40m 0,30m 0,20m 0,lOm Promedio TE(OC1h)

08:W

14

81,O

20,O

21.7

23.2

23,3

23,O

22.4

21.9

21.2

22.5

17:W

14

81,O

21,O

22.8

23,5

23,6

23.4

22-9

22,4

22,o

23,O

18:~

15

w,o

i9,o

22,6

23,4

23,4

n,o

22,4

22,2

z,i

z,8

86,O

18,l

Promedio TE(tasa de enfriamiento)

0,12

0,25

(20,9"C); para la segunda repetición todos los estratos lograron ser muy similares al promedio del granel (21,4"C). Para la tercera repetición de 0,10 m a 0,30 m la temperatura fue menor o igual al promedio final del grano (20,7"C). El comportamiento de las propiedades higroscópicas del granel se muestra en el Cuadro 4.5. Los contenidos de humedad iniciales estuvieron en un ámbito de 11,85%b.h a 12,75%b.hen equilibrio con humedades relativas de 64 a 64,5%. La pérdida en el contenido de humedad comparando el promedio de las muestras extraídas en la parte inferior, media y superior respecto a la muestra inicial fue poco: 0,002%, 0,005% y 0,009%b.h. para la primera, segunda y tercera repetición respectivamente. En la primera y tercera repetición hubo humedecimiento o mayor contenido de humedad respecto a la muestra inicial para las capas superiores, pues la humedad relativa de salida del aire estuvo alrededor de 70%, valor superior al de la muestra inicial(64 a 64,5%), con lo que el granel tuvo que empezar a adquirir humedad.

A pesar de lo anterior no se observan gradientes en el contenido de humedad que puedan afectar la calidad del granel. La HRE tuvo descensos de 2 a 2,7%, donde se obtuvo que a mayor contenido de humedad inicial mayores fueron los descensos en esta variable. La leve pérdida en el contenido de humedad se debió a un efecto conjunto de enfriamiento y evaporación (leve secado)del granel, donde el aire adquirió temperatura del grano, logrando así capacidad de secado.

Cuadro 4.5 Condiciones Higroscópicas del maíz amarillo producto del proceso de aireación para Tg=25'C y Q= 0.4 maI min I m3grano Repetición

Muestra

Temperatura

CHprom

OCH2

HREprom

OHRE3

Extraída

"C

%b.h

%b.h.

Oh

%

Inicio 24,9 12,75 64,5 ---------------------------------------------------------------Primera

Superior'

19,9

12,85

0,lO

64,O

-0,50

Medio'

20,3

12,72

-0,03

61 ,S

-3,OO

Inicio 24,O 11,85 640 ..................................................................................................................... Segunda

Superior'

21,5

11,84

-0,Ol

63,5

-0,SO

Inferior'

21,5

11,75

-0,lO

62,O

-2,OO

Inicio 24,5 12,36 640 .................................................................................................................. Tercera

Superior'

19,9

12,41

0,05

64,O

0,OO

Medio"

20,O

12,22

-0,14

61,O

-3,OO

12,27

-0,09

61.7

-2,33

Final1

' Corresponde al promedio de las muestras extraídas al finalizar la aireación Diferencia en el contenido & humedad respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación Diferencia en la HRE respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación

4.3 Pruebas para temperatura de grano de 30°C y caudal 0.8m3/min/m3,,,., La primer repetición constó de dos etapas; la primera del 11 de noviembre de 1997(8:30 p.m.) al 12 del mismo(8:30 a.m.) y la segunda de éste último a las 7:30 p.m. al 13 de noviembre de 1997 a las 7:30 a.m., para un total de 22 horas. La capa de granel fue de 0,67 m con un contenido de humedad inicial de 13,91%b.h.; las condiciones promedio de temperatura y humedad ambiente fueron 18,4"C y 97,1%. La segunda repetición inició el 2 de diciembre 1997 (6:30 p.m.) y finalizó el 3 del mismo (7:30 a.m.), la segunda etapa del 3 al 4 de diciembre de 1997 entre las 6:30 p.m. y 7:30 a.m. para un lapso de 26 horas. El espesor del granel fue de 0,64 m(13,40%b.h.) y las condiciones ambiente promedio fueron 18,7OC de temperatura y 92,7% de humedad relativa. La tercera repetición constó de dos etapas, la primera del 20 de noviembre de 1997 a las 9:00 p.m. a1 21 del mismo a las 7:00 a.m., y la segunda de este último a las 8:30 p.m. al 22 de noviembre de 1997 a las 7:30 a.m. El maíz tuvo una capa de 0,67 m con un contenido inicial de humedad de 13,42%b.h y se sometió a condiciones promedio de temperatura y humedad relativa promedio de 19,5 "C y 91,9%. La cuarta repetición duró 22 horas repartidas en dos etapas, la primera del 17 de febrero de1998 (9:OO p.m.) al 18 del mismo a las 7:00 a.m. y la segunda del 18 de febrero (7:30 p.m.) al 19 del mismo a las 7.30 a.m.

El espesor de granel fue 0,64m, con humedad inicial de 12,93% b.h., el cual se sometió a condiciones promedio ambiente de 19,8"C para la temperatura y 88,7% de humedad relativa.

Horas del día

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

t

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

,120

.................................................

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Tiempo ( h ) Horas del día

2

7

4

%

6

7

R

O

10 10 1 1

1:

Tiempo ( h )

5 6 7

8 9 10 1 1 12 13 13 IJ I S 16 17 18 19 20 21 22

z'i

?1 21 26

-

+Temperatura del gnno &Temperatura ambiente -X Humedad relativa ambmnte -+e- Tsalidp-aire ilc HRsalida-aire

- -

4

20 I

1 2 3 4

Tiempo ( h )

10 O

o

11 14 1 % 16 17 18 l o 20 21

10

Horas del día

. . . . . . . . . . . . ' ' " """" O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 1:

"

'

.

"

'

2-J

" .

13 16 15 16 17 18 19 20 2t

Tiempo ( h )

Figura 4.5 Variación de la temperatura del grano como respuesta a los cambios en las condiciones de temperatura y humedad ambiente para Tg =30°C y Q = 0.8 mYminlmfgrano

2

La Figura 4.5 muestra el enfriamiento promedio del maíz provocado por el proceso de aireación, se observa que en las primeras etapas de cada repetición hay una mayor pendiente en la curva de enfriamiento del granel. La tercera repetición tuvo la mayor tasa de enfriamiento en la primera etapa, pues el maíz en promedio inició con la mayor temperatura entre las distintas repeticiones. La cuarta repetición al final de la aireación fue la que tuvo mayor similitud entre la temperatura promedio del grano y la ambiente. El lapso de aireación fue de 21 a 22 horas, salvo el caso de la tercera repetición que duró 26 horas. Se observa que en las distintas pruebas se logró temperaturas ambiente cercanas a 17°C y humedades superiores a 90%. Los gradientes de temperatura iniciales, de cada repetición, entre el grano y el aire fueron: 10°C (aire a 20°C y grano a 30) en la primera, 1O,G°C(aire a 20,6"C y grano a 31,2"C) para la segunda, 13,2OC(aire a 20,8"C y grano a 34,0°C) en la tercera repetición y por ultimo 6,4"C(aire a 23,0°C y grano a 29,4"C) para la cuarta. Las tasas de enfriamiento fueron: 0,44"C/h (0,70°C/h primer etapa y 0,17"C/h segunda etapa); 0,40°C/h (0,68OC/h primer etapa y O, 11"C/h segunda etapa); 0,66*C/h (1,14°C/h primer etapa y 0,18"C/h segunda etapa) y 0,44"C(0,60°C/h primer etapa y 0,28OC/h segunda etapa) para la primera, segunda, tercera y cuarta repeticiones en su orden. Para este grupo de pruebas hubo condensación en el techo del silo para la primera y tercera repeticiones, en la primera se dio de las 2:30 a.m. hasta las 5 3 0 a.m., mientras que en la última en mención se dio de las 9:30 p.m. hasta las 7:00 a.m.

o 8

,N 8 o 8 N, g3

N

N

O

Horas del dla 3g 3g 8 z 8 g8

8 2 :a 2 a

Hons del día

O

* *,

33

.

,

I

-4

- - ~ . - ~ * v C c . -

100

40 O

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

.

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g

a

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8

8

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R

R

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8

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g

g

O 1 2 3 4 5 8 7 8 Q 1011121313141518171819~2IZaB21S~

nempo ( h

Tlempo ( h ) Horas del dla Horas del dia

15L . . . ' O

1

2

,

3

, . . . , . , . . .

,

d

5

6 7

8

9

' . .

' . .

L

.

,

L

8

.

A

,

,

.

S

.

4

10 10 f 1 12 13 14 15 16 17 18 19 M 21

Tiempo ( h )

Jm ,

,

,

.

,

.

,

<

,

.

.

%

.

.

.

.

. . .

. . i .

O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1010111213141518171819M~~

mempo( h

Figura 4.6 Perfil de enfriamiento a trav6s de distintas capas del grano para Tg =30°C y Q = 0,8 m31minlm3grano

En la tercera repetición se observa como durante la primera etapa, a partir de la cuarta a la séptima hora de transcurrida la aireación la humedad relativa del aire de salida fue mayor a la ambiente, lo que explica el fenómeno de condensación ocurrido. En la Figura 4.6 se presenta el progreso del enfriamiento del granel en los distintos estratos monitoreados, aquí se nota que desde que se inicia el proceso de aireación hay separación entre las diferentes curvas y donde se apreció el mayor distanciamiento entre los estratos del maíz fue en la tercera repetición, porque el granel tuvo la mayor temperatura inicial. Para la primer y tercera repetición, al finalizar la aireación se observa la tendencia ligeros ascensos en las temperaturas del granel en los estratos, esto provocado al aumento de la temperatura ambiente para la ultima hora de aireación. Se observa nuevamente el efecto de una respuesta más rápida a las condiciones ambiente por parte de los estratos más próximos a la entrada del aire en el silo y que el frente de enfriamiento se movió desde las capas inferiores hacia las superiores. En los Cuadros 4.6 a 4.7 se observa que para las tres primeras repeticiones la diferencia de temperatura entre el estrato a 0,10 m y 0,60 m fue de 0,6"C, mientras que en la cuarta repetición fue de 1,3"C. En todas las repeticims las temperaturas en los distintos estratos al terminar la aireación fueron muy s%milaresal promedio final del grano. La repetición con mejw homogeneización al concluir el proceso de aireación, fue la tercera, la cual tuvo las menores diferencias de temperatura para cada estrato respecto al promedio del granel.

Cuadro 4.6 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo Para Tg= 3 0 0y~ Q= 0,8 mi/ min 1-msgrano Repetición Hora Tiempo HRa

Primera

Tsalida 0,60111 0,50111 0,40m 0,30111 0,20111 0,10m Promedio TE("C1h)

07:30

11

99.1

19,l

23,7

23,7

22,9

22,5

21,8

21,4

21,3

22.3

20.30

11

96.0

M,O

23,l

23,8

23,5

23,l

22.4

22.1

22.1

22'8

21:30

12

46.0

19,5

23.2

23,4

23,l

22,7

22.3

22.1

22.5

22,7

0,16

06.30

21

90.0

19,O

21,O

21,4

21,4

21,3

21.1

20.5

20.2

21,O

0,11

07-30

22

90,O

19,5

21,O

21,3

21,2

21.1

20,8

M,6

20,7

21,O

0:03

97.1

18.4

91

19.4

23.3

23.7

23.3

22,5

21.8

21.4

21.4

22.4

0.15

92.7

18,7

Promedio

Segunda

Ta

07:30

13

Promedio TE(tasa de enfriamiento)

0,26

Cuadro 4.7 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del mafz amarillo-paraTg= 30°C y Q = 0,8 m31 min 1 m3grano Repetición

Hora Tiempo HRa

Ta

Tercera

07:oo

10

90

20,o

91,s

19,s

21:OO

O

86

22:OO

1

85

Promedio

Cuarta

Tsalida 0,601~1 0,SOrn

0,40rn 0,301~1 0,20m 0,lOm Promedio TE("C1h)

24,3

250

24,o

22.5

21,9

21,4

21.1

228

23

28

29,3

29,4

29,3

293

22

28

29,l

29.1

292

29,4

28,9

0.46

293

293

29,4

292

27,7

29.0

0.46

29,O

28,5

262

28,4

0.58

23:OO

2

90

21

28

28,8

28,8

00:OO

3

91

20

27

28,6

28,6

28,3

28.0

26,8

25,O

27.6

0,81

01:OO

4

91

20

27

28,3

28,2

27,6

27,O

25,7

24,O

26.8

0.74

02:OO

5

90

20

27

27,9

27,6

26.7

26,O

25,O

23.6

261

0,68

03:OO

6

91

19

26

27,3

26,8

25,8

25,O

24,2

23,l

25,4

0.77

04:OO

7

90

19

26

26.7

26,O

25.0

24.5

23,6

22,7

24.7

0,63

05:OO

8

91

19

25

26,O

253

24.3

23,9

23.1

22,5

242

0,56

06:OO

9

90

19

25

25.4

24.7

24,O

23.6

22.9

22,4

23,8

0,37

07:oo

10

85

20

25

24,g

24.2

23,4

23,l

22,7

22,1

23,4

0,41

19:30

10

84

23

26

25.8

252

24,7

24,5

23,9

24,2

24.7

88,7

19,8

Promedio TE(tasa de enfriamiento)

Cuadro 4.8 Condiciones Higroscópicas del maíz amarillo producto del proceso de aireación para Tg=30°C y Q= 0,8 rns1 min 1 mSgrano Repetición

Muestra Extraída ..Inicio .....................

Inicio Segunda

CHprorn

DCHZ

HREprom

DHREs

C

%b.h

%b.h.

%

%

O

30 132 91 . . ......---------------------------------

Superior1

Primera

Temperatura

Superior1

22,l

13,69

30

13,40

22,2

13,02

77,O -0,22

70,O

-7,OO

73,8 -0,38

65,5

-8,25

Inicio 34 13,42 75,O .__________-_---___~~---------------------------------------------------------------------------------------------------Tercera

Superior1

22,5

Final1

13,35

-0,07

67,8

-7,20

13,08

434

66,7

-8,30

Inicio 29,2 12,93 66,O .__________________--------------------------------------------------------------------------------------------------------Cuarta

Superior1

Final1

22

12,78

-0,15

62,5

-3,50

12,72

-0,21

61,5

4%

' Corresponde al promedio de las muestras extraídas al finalizar la aireación Diferencia en el contenido de humedad respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación Diferencia en la HRE respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación

El comportamiento higroscópico para el maíz se muestra en el Cuadro 4.8 donde se aprecia que la pérdida en el contenido de humedad del promedio final respecto a la muestra inicial fue mayor que para las pruebas realizadas a 25°C de granel, pero los contenidos de humedad iniciales también fueron mayores a los de las pruebas a 25°C. Las pérdidas en el contenido de humedad para la primera, segunda, tercera y cuarta repetición fueron 0,28; 0,44; 0,34 y 0,21%b.h. respectivamente. Además, para las muestras extraídas en la parte inferior, media y superior en el silo al finalizar la aireación, no hubo entre éstos, gradientes significativos en el contenido de humedad que causen algún deterioro al maíz amarillo. Siendo el mayor 0,55% b.h. para la tercer repetición entre la muestra inferior y superior. Los descensos en la HRE para las tres primeras repeticiones fueron cercanos al 8%, no así para la cuarta (4,5%). Las muestras iniciales con mayor contenido de humedad fueron las que tuvieron mayores descensos en la HRE. 4.4 Pruebas para temperatura de grano de 30°C y caudal 0.4m31minlm3 La primera repetición se efectuó en dos etapas; la primera del 21 de enero de 1998 a las 6:30 p.m. al 22 del mismo a las 7:30 a.m.; la segunda de éste último a las 6:00 p.m. y finalizó el 23 de enero a las 8:00 a.m. para un lapso de 27 horas. El espesor de maíz fue de 0,67 m con contenido de humedad inicial de 12,82%b.h expuesto a condiciones ambiente promedio de 18,6 "C para temperatura y 87,8% para humedad relativa. La segunda repetición constó de tres etapas, la primera comprendió de las 9:30 p.m. a 7:30 a.m., del 30/01/98 al 30/01/98, la segunda de las 7:30 p.m. a 7:30a.m.

del 31/1/98 al 1/1/98 y por ultimo la tercera etapa de las 7:30 p.m. a las 7:30 a.m. del 01al 02/01/98 para un total de 34 horas. Las condiciones ambiente promedio la temperatura y humedad fueron 89,4% y 19,5"C respectivamente para enfriar una capa de maíz de 0,65 m La tercera repetición tuvo una duración de 26 horas en dos etapas: la primera del 5 de febrero de 1998 (6:30 p.m.) al 5 del mismo (7:30 a.m.); la segunda del 5 de febrero de 1998 (6.30 p.m.) al 6 del mismo (7:30 a.m.). El espesor y contenido de humedad inicial del granel fueron 0,65 m y 12,74%b.h. La Figura 4.7 muestra el enfriamiento promedio del granel para las diferentes pruebas realizadas, donde se aprecia una velocidad de enfriamiento mayor para las primeras etapas. Las dos primeras repeticiones durante la primer etapa de enfriamiento, mostraron las mayores pendientes en la curva de enfriamiento, sin embargo, la segunda repetición tuvo la mayor tasa de enfriamiento porque la temperatura inicial del grano fue mayor que la primer repetición, con lo que empezó con una mayor diferencia de temperatura entre grano y aire. La primera y tercera repetición fueron las que al final del proceso de aireación mostraron menores diferencias de temperatura entre el promedio del granel y el ambiente, por eso se observa una mayor proximidad entre las respectivas curvas en la Figura 4.7. El lapso de aireación fue de 26 horas para la primera y tercera repeticiones, la segunda repetición duró más por su mayor temperatura ambiente promedio en la segunda etapa 20,4"C; en comparación la primera (17,6"C) y tercera (19,5"C) repeticiones.

oue~6,uilu!uil,ui p'o = 0 h 300g= 61 e ~ e d a)ua!quie piepawny A e~nje~aciuiaj ap sauo!qpuo3 se1 ua so!quieD sol e e)sandsa~ouio:, out216 lap e ~ n j e ~ a d w el a ) ap uo!x!JeA ~ ' ep~ n 6 ! j

Los gradientes de temperatura iniciales, para cada repetición, entre el grano y el aire fueron: 8,8"C (aire a 21°C y grano a 29,8"C) en la primera, 9,4"C(aire a 21 ,9"C y grano a 31,3"C) para la segunda y 8"C(aire a 22°C y grano a 30°C) en la tercera repetición. Las tasas de enfriamiento fueron: 0,37"C/h (0, 54"CIh primer etapa y 0,20°C/h segunda etapa); 0,36"C/h (0,65"C/h para la primer etapa, 0,23"C/h segunda etapa y 0,21"Clh tercera etapa) y 0,34"C/h (0,47"C/h primer etapa y 0,21"Clh segunda etapa) para la primera, segunda y tercera repeticiones respectivamente. En este grupo de pruebas hubo condensación en el techo del silo en las dos primeras repeticiones. En el caso de la primera repetición de las 1:35 a.m. hasta las 2:35 a.m., en la segunda de las 3:30 a.m. a las 5:30 a.m. La Figura 4.8 presenta el enfriamiento por estratos en el silo experimental. Para las primeras dos repeticiones la repuesta al enfriamiento durante la primera etapa fue mayor, por lo que se observan mayores separaciones entre las diferentes curvas para cada estrato monitoreado, donde al final de la primer etapa la diferencia de temperatura entre el estrato a 0,60 m y el de 0,10 m para la primera y segunda repetición fueron 5,3"C y 6,6"C (Cuadros 4.9 y 4.10). En los Cuadros 4.9 a 4.1 1 al final del proceso de aireación las diferencias de temperatura los estratos en mención para cada repetición fueron: 0,8"C; 1,3"C y 0,9"C para la primera, segunda y tercera repeticiones respectivamente. De lo anterior las pruebas con mejor homogeneización de temperatura en el granel fueron la primera y tercera. El perfil de enfriamiento se desplazó desde las capas inferiores en el silo hacia las superiores.

Horas del día Horasdel día

O 1 2 3 4

m

-0.1

m

A

& + + e +

J &J

@ + . ~ . 3 . P 4 - 9 . P + +

Tiempo ( h )

5 6 7 8 9 10 11 12 13 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Tiempo ( h ) O--Arribiente -O,.'

. . . . . . . . . . . . .'

a " . < * b

20

1O

-

1.......

15

0.6 m

m

.+0.4

.o..

Humedad ambiente

Horas del día

4

a

2

?

R

8

M

4

8

?

g

3

4

8

4

X

?

M

8

4

R

?

S

4

O

4

%

33

100

40

15 O

1

2

3

4

3

6

7

8

9

10 1 1 12 13 1 3 14 15 16 17 I R 19 20 11 2 2 21 24 25 16

Tiempo ( h )

Figura 4.8. Perfil de enfriamiento a través de distintas capas del grano para Tg =30°Cy Q = 0,4 m31minlm3grano

Cuadro 4.9 Promedio de temperaturas en grados centígrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg= 30°C y Q = 0,4 m31 min 1 m3grano Repetición

Primera

Hora

Tiempo HRa

Ta

Tsalida 0,60111 0,501~10,401~10,30111 0,20111 0,lOm Promedio TE("C/h)

02:30

8

90

17,O

23,4

27,6

27,8

26,5

24,9

23,O

21,O

25,l

0,47

03:30

9

88

17,6

25,O

27,4

27,3

25,8

24,O

22,2

20,s

24,6

0,58

04:30

10

90

16,s

24,2

27,O

26,8

25,2

23,4

21,7

20,4

24,l

0,49

0530

11

89

16,O

22,7

26,s

26,2

24,4

22,9

21,4

20,2

23,6

0,46

06:30

12

90

17,O

23,6

26,3

25,9

24'1

22,5

21,l

19,9

23,3

0,30

07:30

13

85

18,8

24,3

25,7

25,l

23,s

21,9

20,7

19,8

22,8

032

18:OO

13

82

21,l

25,O

26,O

25,l

24,3

23,l

22,l

22,4

23,8

87,8

18,6

Promedio TE(tasa de enfriamiento)

Cuadro 4.10 Promedio de temperaturas en arados centíarados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg= 30°Cy Q = 0,4 m/; min I msgrano Repetición Hora Tiempo HRa

Segunda

Ta

Tsalida 0,60111 0.50m

M:30

17

92

19,9

23,4

24,7

24,O

03 30

18

90

19.0

23,O

24.4

23,8

22.8

24,O

23,6

04 30

19

90

19,O

0530

20

85

19,9

22.8

23,7

23.4

06:30

21

85

19,2

22,2

23,4

23.2

07:30

22

84

20,8

22.4

23.2

23.1

19-30

22

9íl

21,8

25,l

24,7

24.1

20:30

23

90

21,l

24.6

24,4

23,9

21:30

24

85

21,O

24,l

24.3

23,9

22:30

25

90

19,5

23,5

24,O

23,7

23-30

26

90

19,O

22.9

23,8

23,5

00:s

27

93

18,5

22,6

23,5

23,3

01:s

28

94

19.4

22.5

23,3

23,2

02:30

29

97

19.0

22.3

23,1

23,l

03:30

30

97

18,O

21,8

22,9

22.9

049

31

94

17.0

21,6

22,6

22,8

05.30

32

94

16,3

21.1

22,2

22,5

06.30

33

94

16,5

21,1

21.9

22.2

07:30

34

90

19.0

215

21,6

21.9

89.4

19,s

Promedio TE(tasa de enfriamiento)

0,40111 0.30m

0,20111 O.1Om Promedio TE('C1h)

Cuadro 4.1 1 Promedio de temperaturas en grados centigrados para diferentes capas del maíz amarillo para Tg= 30°C y Q = 0,4 mi I min /msgrano R e p e t i c i ó n 0,1om Promaiio T E ( O C ~ )

Tercera

04:30

10

90

19,s

25,9

26.9

26,3

25,3

23.8

23.0

22,8

24,7

0,w

05:30

11

87

20,s

25,4

26,6

26,O

24.9

23.6

22,9

22,8

245

0,22

06:30

12

87

20.5

25,O

26.1

25.4

24,4

23,3

22,s

22,8

24,l

033

07:30

13

80

21,5

25,2

25,6

25,O

24,l

23.1

22.8

22,8

23,s

0,23

19:N

13

80

22.2

24,9

25,4

25,O

24,s

23,8

23,6

23,8

24,3

0,42

20:N

14

85

22,O

24,9

24,9

24,4

24,l

23.6

23,7

23,8

24,l

0.24

21:30

15

86

21,4

24,3

24,s

24,2

23,8

23,6

23,7

23.8

23,9

0,16

87,6

20,O

Promedio TE(tasa de enfriamiento)

El comportamiento higroscópico del maíz para este grupo de pruebas se muestra en el Cuadro 4.12. Comparando los resultados en mención con los del Cuadro 4.8 se aprecia que a menor flujo de aire aplicado menor fue la perdida en el contenido de humedad del granel. Las pérdidas en el contenido de humedad para la primera, segunda y tercera repetición fueron: 0,004% b.h.; 0,007 %b.h. y 0,29%b.h. respectivamente. Para las pruebas donde hubo condensación en el techo del silo hubo humedecimiento (parte superior en la primer repetición y parte media en la segunda repetición). El humedecimiento en la parte superior para la primer repetición fue influenciado por la humedad relativa del aire de salida, pues éste (Figura 4.7) tuvo una humedad mayor (alrededor de 77%) que la muestra inicial. Los gradientes de humedad entre las muestras inferior, media y superior fueron leves, con lo que no afectarían la calidad del granel.

Cuadro 4.12 Condiciones Higroscópicasdel maíz amarillo producto del proceso de aireación para Tg=30°C y Q= 0,4 m51 min 1 msgrano Muestra

Temperatura

CHprom

DCHZ

HREprom

DHREs

Extraída

"C

%b.h

%b.h.

%

%

Inicio

29,4

12,82

71,7

Inicio

29,6

13,43

71 ,O

21,8

13,93

29,6

12,74

Primera

Segunda

Medio'

Inicio

0,50

66,O

-5,OO

68,5

Tercera

Final1

12,45

4,29

64,7

' Corresponde al promedio de las muestras extraídas al finalizar la aireación Diferencia en el contenido de humedad respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación Diferencia en la HRE respecto a la muestra extraída antes de iniciar la aireación

3,83

En las anteriores tres repeticiones la reducción en la humedad relativa de equilibrio fue de 2,5 %, 5,3% y 3,8% para la primera, segunda y tercera repetición respectivamente, además hubo una leve reducción en el contenido de humedad del maíz, siendo el mayor para la tercera repetición(0,29% b.h).

CAPITULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES l.Para las pruebas realizadas a 25°C de temperatura promedio del maíz in-

distintamente del aire aplicado no se presentaron problemas de condensación en el silo experimental.

2. El frente de enfriamiento se movió desde las capas inferiores en el silo hacia las superiores en todas las pruebas. 3. Las capas de maíz más próximas a la entrada del aire, fueron las que presentaron mayor susceptibilidad a la acción de éste, prueba de ello es que su enfriamiento fue más rápido, pero ya al transcurrir el proceso de aireación hasta su culminación, los diferentes perfiles de enfriamiento evidenciaron que las diferentes curvas tendieron a juntarse producto de la homogeneización de la temperatura. 4. La humedad removida en el maíz producto del proceso de aireación en las

distintas pruebas realizadas fue leve. 5. Los gradientes de humedad entre las muestras extraídas del silo para los estratos superior, medio e inferior fueron leves, por lo que es de esperar que no afecten de forma adversa a calidad del maíz amarillo. 6. En el 60% de las pruebas para temperatura promedio del granel de 30°C, hubo problemas de condensación indiferentemente del caudal de aire aplicado.

7. A mayor caudal de aire aplicado, menor fue el lapso de aireación sin importar la temperatura del maíz. 8. Los descensos en la humedad relativa de equilibrio (HRE) fueron ocasionados por un efecto de enfriamiento acompañado de evaporación sufrido por el maíz. 9. La reducción en la HRE para las pruebas a 25°C de temperatura del maíz osciló entre 2 y 3% para el caudal de 0.4m3/min/m3,,,,

y de 3 a 4% para de

0,8m~/rnin/m~,,~,. Para 30°C de 2,5 a 5,356 para 0,4m3/min/m3g,anoy alrededor de 8% para 0,8rn~/rnin/rn~~,~~~; por lo anterior, los mayores flujos de aire aplicado ocasionaron mayores descensos en la humedad relativa de equilibrio, indistintamente de la temperatura del grano. 10. A mayor contenido de humedad inicial del granel, mayores fueron los des-

censos en la HRE.

11. Para el flujo de aire de 014m3/minlm3g,nose presentaron las menores pérdidas en el contenido de humedad sin importar la temperatura inicial del maíz.

5.2 RECOMENDACIONES

1. Hacer pruebas de aireación bajo las mismas condiciones realizadas en este trabajo para otros tipos de grano. 2. Estudiar el efecto de la aireación bajo condiciones de alta temperatura y alta humedad relativa sobre las propiedades higroscópicas de los granos,

pues en el país hay agroindustrias que almacenan grano bajo estas condiciones ambiente y estas pruebas se realizaron en el Valle Central. 3. Aplicar aireación a granos con temperatura de 30°C o mayores en horas

más tempranas de la tarde, por ejemplo 4:30 p.m., para que comience con un menor gradiente de temperatura grano-aire, y así evitar condensación en los depósitos de almacenamiento. Y en los días posteriores aplicar aire de noche o madrugada cuando haya menor gradiente aire-grano. 4. Comparar el efecto en la pérdida de humedad del grano aireando bajo condiciones de baja humedad relativa, respecto a condiciones de alta humedad relativa en trabajos posteriores, ya que aquí no se hizo. 5. Evaluar el proceso de aireación desde el punto de vista psicrométrico, ya

que es muy importante conocer las eficiencias del proceso y los consumos energéticos(diferencias de entalpía) para la toma de decisiones a nivel ingenieril. 6. La elección del flujo de aire a usar, depende del propósito. Si se desea en(aquí hay que friar más rápido el granel,puede usar el de 0,8 m3/min/m3grano sopesar el mayor costo por consumo eléctrico de los abanicos). Si se pretende menor perdida de peso se puede usar el de 0,4rn~/rnin/rn~~~.~~.

LITERATURA CITADA

BROOKER, 0;BAKKER-ARKEMA, F ; HALL, C. W. 1978.Drying cereal grains 2. ed. Westpor, Conn. Avi. 265p. BENAVIDEZ, F. 1996. Relaciones de humedad de equilibrio para cultivares nacionales de Zea mays, Phaseolus vulgaris y Ot-yza sativa . Tesis, San José, Costa Rica, Universidad de Costa Rica, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Agrícola. 82p. CARMONA, G ; CHAVES, J 1984. Sistema de secado de granos a nivel de laboratorio, Tesis, San José, Costa Rica, Universidad de Costa Rica, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Agrícola. 155p. CASTILLO, A. 1978. Almacenamiento y secamiento de granos 1. ed. Bogotá, Colombia, Editorial Agrosíntesis. CHAVES, J.A. 1988. Cuantificación del volumen de aire más apropiado para la mantención del grano en la zona de Barranca. Tesis, San José, Costa Rica, Universidad de Costa Rica, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Agrícola. 128p. GUILLEN, A. 1990. Evaluación del Sistema de secado y puesta en marcha del Sistema de Secaireación en Planta Térraba , Tesis, San José, Costa Rica, Universidad de Costa Rica, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Agrícola. 135p. HALL, C. W. 1980. Drying and storage of Agricultura1 Crops. Westport, Conn. Avi. 381p. HALL. D. 1971. Manipilación y almacenamiento de granos alimenticios en zonas tropicales y subtropicales. Italia, FAO. 400p. JIMÉNEZ, R; ZELEDÓN, M; ALIZAGA, R. 1995. Moisture content / relative humidity equilibnum of oil palm( Elaeis guineensis)kemels produced in Costa Rica. ASD Oil Palm Papers, 10 : 16-26. MARQUES PEREIRA, J.A ; QUEIROS, D. M. DE. 1991. Principio de secado de granos: Psicrometría higróscopica. Santiago, Chile, FAO( Chile ).68p. (Tecnología Postcoseca No 8) SAUER, D. B. 1992. Storage of cereal grains and their products 4. ed. . Minesota. American Association of cereal Chemist. 615p. ( Monograph Series )

ANEXOS

EQUIPO UTILIZADO PARA LA REALIZACION DE LAS PRUEBAS

Humedad Relativa de Equilibrio(%)

Relación entre la temperatura y el CHE para maíz amarillo a distintas Temperaturas (modelo Chung-Pfost)