Back to Home Page of CD3WD Project or Back to list of CD3WD Publications

Secado en lecho fijo

Indice - Precedente - Siguiente

Descripci�n y aspectos generales. El secado de lotes de granos y semillas en un secador de lecho fijo es una operaci�n simple. El costo inicial para la instalaci�n de este sistema de secado puede estar al alcance de la gran mayor�a de los agricultores, ya que es m�s bajo que el de un secador comercial. Otro aspecto interesante de este tipo de secador es su versatilidad, puesto que se pueden secar diferentes granos y semillas: caf� en "cereza", frijol en vaina, ma�z en mazorca, yuca en trozos y cacahuate en rama o desgranado. Este tipo de secador tambi�n puede ser utilizado para curar bulbos de ajo y cebolla. Las partes que componen el secador de lecho fijo son: i) la c�mara de secado, ii) un piso de l�mina o chapa met�lica perforada, iii) una c�mara de distribuci�n del aire con expansi�n gradual, iv) un ventilador para mover el aire y v) un horno de calentamiento. La construcci�n en su mayor parte es de alba�iler�a (figura 24).

C�mara de secado. La c�mara de secado se encuentra arriba de la chapa perforada y en ella se coloca el material que va a ser secado. Sus dimensiones var�an en funci�n de la cantidad de granos que se va a secar. En el Brasil, por lo general se utiliza una capa de granos de 0,40-0,60 m de altura, ya que si se secan los granos con una altura superior se pueden presentar problemas de falta de uniformidad en el secado. Para evitar este problema se recomienda revolver los granos a intervalos regulares, de modo que al final del proceso su contenido de humedad sea uniforme. Si la capa de granos es muy alta, es dif�cil revolver los granos en forma manual. La altura de la c�mara de secado es de 0,70 m y debe estar provista de puertas en sus paredes laterales con el objeto de permitir la descarga y el envasado del producto, y se deben colocar deflectores en sus esquinas para evitar la canalizaci�n del aire.

Figura 24. Vista general del secador de lecho fijo.

L�mina chapa perforada. La c�mara de secado est� separada de la c�mara de distribuci�n de aire por una l�mina o chapa met�lica perforada de 1,5 mm de espesor. Esta chapa debe tener perforaciones circulares de hasta 1,5 mm de di�metro, en un m�nimo del 10 por ciento de su superficie total. La chapa perforada tiene el objetivo de sustentar el producto y permitir el paso de aire por la masa de granos.

C�mara de distribuci�n de aire con expansi�n gradual. La c�mara de distribuci�n de aire est� debajo de la chapa perforada. La altura de esta c�mara se dimensiona de modo que la velocidad del aire proveniente de la expansi�n gradual sea la menor posible, para evitar p�rdidas de la presi�n del ventilador y facilitar la distribuci�n del aire en la masa de granos. Generalmente, esta c�mara se construye con una altura de 0,5 m, lo que facilita el proceso de envasar los productos durante la descarga del secador. La expansi�n gradual es la parte del secador de lecho fijo que conecta el ventilador con la c�mara de distribuci�n del aire. Su principal funci�n, por lo tanto, es reducir la velocidad del aire que sale del ventilador. La expansi�n se debe calcular de modo que el �ngulo de abertura sea el menor posible para que la p�rdida de presi�n del ventilador no sea muy elevada; sin embargo, se debe tener en cuenta la longitud de la expansi�n para que el ventilador no quede muy lejos de la c�mara de distribuci�n del aire, y para no aumentar innecesariamente el tama�o del conjunto.

Ventilador. El tipo de ventilador m�s empleado en el secador de lecho fijo es el centr�fugo de aspas inclinadas hacia atr�s. Las dimensiones del ventilador se calculan en base al flujo de aire que se desea pasar por la masa de granos y la altura de la capa de granos. El flujo de aire que se utiliza para el secado de granos en este tipo de secador var�a de 10 a 30 m� de aire por cada metro c�bico de producto. La temperatura del aire de secado var�a entre 35�C a 70�C. Se recomienda que el ventilador est� conectado al motor por medio de correas o bandas de transmisi�n, ya que el aire de secado (aire caliente) pasa por el ventilador. La presi�n que el ventilador suministra al aire se debe calcular considerando el producto que presenta mayor resistencia al paso del aire.

Horno para calentamiento del aire. Para calentar el aire se puede utilizar cualquier tipo de horno o quemador. El combustible que se utiliza depende del tipo de horno o quemador y pueden ser los subproductos agr�colas, la le�a, derivados del petr�leo, gas metano, propano, etc. En el Brasil, donde est� prohibida la quema de combustibles derivados del petr�leo para el secado de productos agr�colas, se emplea la le�a como combustible en la mayor�a de los hornos de los secadores. En los pa�ses con problemas de deforestaci�n se recomienda utilizar otros productos como la cascarilla de arroz, paja, residuos de mazorcas, etc.

Dimensiones del secador. En el cuadro 16 se recomiendan algunas dimensiones para el secador (ancho y largo de la c�mara de secado) las cuales se calcularon en base a l�minas o chapas perforadas de 2 m x 1 m. De esta manera se evita, en la mayor�a de los casos, cortar las chapas en pedazos menores.

CUADRO 16: Dimensiones del secador de lecho fijo. Recomendaciones

Tama�o del secador Dimensiones Area de la chapa perforada (m�) Capacidad m�xima de c�mara de secado (m�)*
  Largo (m) Ancho (m)    
1 6,0 4,0 24,0 16,8
2 5,0 4,0 20,0 14,0
3 6,0 3,0 18,0 12,6
4 5,0 ** 3,0 15,0 10,5
5 4,0 3,0 12,0 8,4
6 4,0 ** 2,5 10,0 7,0

* Para la altura de la c�mara de secado de 0,70 m.
** Tama�o del secador para el cual es necesario cortar la chapa perforada de 2 x 1 m.

Capacidad del secador. En el cuadro 16 se mostr� la capacidad en metros c�bicos para diferentes tama�os de la c�mara del secador de lecho fijo, considerando una altura de 0,70 m. En el cuadro 17 se presentan las alturas m�ximas de la capa de granos que se recomiendan para el secado de varios productos y sus respectivas capacidades; en el cuadro 18 las caracter�sticas del ventilador.

CUADRO 17: Capacidad m�xima de secado por lote para diferentes tama�os de secador, en funci�n del espesor m�ximo recomendable de la capa de granos

Producto Espesor m�ximo de la capa de granos (m) Tama�o del secador - Capacidad m�xima por lote (kg)
    1 2 3 4 5 6
Ma�z desgranado

(750 kg/m�)

0,5 9.000 7.500 6.750 5.625 4.500 3.750
Caf� cereza

(600 kg/m�)

0,5 7.200 6.000 5.400 4.500 5.625 3.000
Arroz con c�scara

(600 kg/m�)

0,4 5.760 4.800 4.320 3.600 4.500 2.400
Frijol (750 kg/m�) 0,5 9. 000 7.500 6.750 5.625 3.600 3.750
Raspadura de mandioca (700 kg/m�) 0,4 6.720 5.600 5.040 4.200 5.625 2.800
Cacahuate con c�scara

(240 kg/m�)

0,6 3.456 2.850 2.592 2.160 4.200 1.440
Sorgo (750 kg/m�) 0,5 9.000 7.500 6.750 5.625 4.500 3.750

CUADRO 18: Caracter�sticas ventilador (flujo de aire y presi�n est�tica) recomendable para cada tama�o de secador

VENTILADOR *

Tama�o del secador Espesor m�ximo de la capa de granos Flujo del aire (m� min.-1m� de grano) Flujo total del aire (m� min.-1) Presi�n est�tica (mm de columna de agua) Potencia del motor el�ctrico (Hp)**
1 0,5 20 240 80 10,0
2 0,5 20 200 80 7,5
3 0,5 20 180 80 7,5
4 0,5 20 150 80 5,0
5 0,5 20 120 80 5,0
6 0,5 20 100 80 4,0

* La presi�n est�tica fue calculada utilizando como referencia el arroz con cascarilla.
** Para una eficiencia del 50 por ciento del conjunto motor-ventilador.

Para elegir el tama�o del secador de una finca, centro de acopio, etc., es necesario considerar la cantidad de producto que se desea secar en cada lote, ya que en algunos casos puede ser necesaria la construcci�n de m�s de un secador de lecho fijo, dependiendo de la cantidad de producto que se cosecha diariamente. El ventilador del secador de lecho fijo se dimensiona en base al flujo de aire que se va a utilizar en el secado y del espesor de la capa del producto. En el cuadro 18 se proporcionan las caracter�sticas del ventilador para los tama�os de secadores mostrados en el cuadro 16.

Materiales necesarios para el secador de lecho fijo. Para un secador de 4 m de largo por 3 m de ancho con capacidad de 7,4 m�, con una altura de la c�mara de secado de 0,70 m, se requieren los materiales que se detallan a continuaci�n. En esta lista no est� incluido el material para el techo y la instalaci�n el�ctrica.

Construcci�n del secador. El secador de lecho fijo debe ser instalado, si es posible, cerca del almac�n (figuras 25 a 30).

Figura 25. Preparaci�n del lugar donde se va aconstruir el secador de lecho fijo.

Figura 26. Diagramas de la base del secador.

Figura 27. Diagramas que muestran la forma de acoplar el ventilador al secador.

Figura 28. Estructura met�lica y piso perforado del secador.

Figura 29. Construcci�n de la puerta de descarga del secador.

Figura 30. Construcci�n de la puerta del horno y de la puerta de inspecci�n.

Figura 31. Construcci�n del registro de la entrada del aire de combusti�n.

Figura 32. Construcci�n del horno de combusti�n.

En el secador de lecho fijo se puede utilizar cualquier tipo de combustible para calentar el aire (por ejemplo: quemadores de aceite combustible, aceite diesel, c�scara de arroz, etc.), para lo cual basta con reemplazar el horno de le�a. La construcci�n del secador se realiza, en la forma descrita con anterioridad, hasta la parte correspondiente al horno. La construcci�n del quemador o generador de calor se efectuar�a de acuerdo con el combustible disponible.

Figura 33. Parte superior del horno de combusti�n.

Figura 34. Terminado del horno de combusti�n

Figura 35. Instalaci�n del term�metro.

Figura 36. Vista general del secador ya terminado.

 

Operaci�n del secador de lecho fijo. La operaci�n del secador de lecho fijo es simple; sin embargo, deben tenerse en cuenta algunos detalles para evitar que el producto se da�e.

  1. La capa de granos de la c�mara de secado debe nivelarse siempre durante el proceso de secado
  2. Para iniciar el proceso de secado no es necesario cargar el secador hasta la altura m�xima recomendable; se puede iniciar con una capa de producto de 0,10 m de espesor.
  3. Se recomienda la instalaci�n de un term�metro en el secador para medir la temperatura del aire de secado. Este term�metro puede ser del tipo car�tula, que est� provisto de un tubo de cobre flexible y un bulbo de longitud suficiente para quedar expuesto al aire de secado. Se debe observar peri�dicamente la temperatura del aire de secado. El control de la temperatura se realiza abriendo o cerrando las puertas de entrada del aire fr�o y la puerta localizada en el recipiente para la ceniza. En el cuadro 19 se recomiendan las temperaturas m�ximas del aire para el secado de algunos productos agr�colas; tambi�n se muestran los intervalos de tiempo necesarios para mezclar la masa de granos. Estos consejos son �tiles para evitar da�os t�rmicos al grano y falta de uniformidad en el secado.
  4. Con el objeto de lograr un almacenamiento seguro, el grano se debe enfriar despu�s del per�odo de secado. Para ello, en la �ltima hora del secado se recomienda no agregar m�s le�a al horno, dejando que se queme la le�a existente y abriendo todas las entradas de aire fr�o. De esta manera, la temperatura del aire de secado disminuye gradualmente, al igual que la temperatura del producto. El grano est� en condiciones de ser almacenado cuando su temperatura es igual a la del medio ambiente o superior en un m�ximo de 3�C.
  5. La humedad del producto se debe determinar antes del secado, durante el secado y despu�s que el grano est� fr�o. De esta manera se puede saber si el producto alcanz� el contenido de humedad final deseado, o si qued� h�medo o demasiado seco. La determinaci�n de humedad del grano se puede efectuar utilizando los determinadores de humedad que existen en el mercado. El CENTREINAR desarroll� un determinador de humedad simple y barato que funciona a base de la destilaci�n y recolecci�n del agua del grano. Informaciones sobre la construcci�n y operaci�n de este determinador de humedad simple, llamado LATATA, est�n disponibles en la publicaci�n de la Serie CENTREINAR N� 7.

CUADRO 19: Temperatura m�xima del aire para el secado de algunos productos agr�colas, en funci�n de su uso, e intervalos de tiempo para mezclar el grano

Producto Finalidad Temperatura m�xima 0�C Intervalo para revolver el grano hs.
Ma�z Semilla 40 2
  Consumo 60 2
Arroz con c�scara Semilla 45 2
  Consumo 50 2
Frijol Semilla 40 2
  Consumo 45 2
Caf� Consumo 50 3
Soja Semilla 40 2
  Consumo 60 2
Raspadura de mandioca Consumo 60 2
Cacahuate con c�scara Semilla 30 -
  Consumo 35 -
Sorgo Semilla 40 -
  Consumo 60 -

 

Secado de arroz en secador de lecho fijo. Por lo general, la cosecha de arroz se lleva a cabo cuando los granos a�n est�n muy h�medos para evitar el excesivo desgrane de las espigas y la p�rdida del grano. Es com�n encontrar niveles de humedad superiores al 26 por ciento en arroz cosechado en zonas h�medas o lluviosas. El secado, por lo tanto, constituye la operaci�n m�s importante en el procesamiento del arroz, pues de esta operaci�n depender� su calidad y futura comercializaci�n. Es importante se�alar que el producto debe tener buena calidad al salir del campo, ya que su procesamiento posterior no puede mejorarla, sino solamente mantenerla hasta el consumo. Un buen secado puede incrementar el porcentaje de granos enteros en los molinos hasta en 68 6 70 por ciento, en comparaci�n con el rendimiento industrial que produce entre el 54 y el 56 por ciento.

El secado del arroz en el secador de lecho fijo tambi�n es sencillo; sin embargo, la configuraci�n del secador difiere en comparaci�n con aquellos para otros tipos de granos (Figuras 37, 38 y 39). En relaci�n con la construcci�n, el �nico cambio propuesto en el secador es la existencia de dos c�maras de secado independientes, conectadas a un mismo ventilador y horno. Otro aspecto que difiere es la presencia de una v�lvula o compuerta para el flujo de aire, que sirve para desviar todo el aire para una de las c�maras de secado, bloqueando el paso hacia la otra.

Figura 37. Vista general del secador de lecho fijo para arroz.

Figura 38. Plano del secador de lecho fijo para arroz.

Figura 39. Corte con los detalles del secador de lecho fijo para arroz.

El secado de arroz debe recibir cuidados especiales para que el producto que se obtiene sea de buena calidad. As�, se recomienda que la temperatura del aire de secado sea de 50�C como m�ximo y la altura de la capa de granos, no mayor de 0,40 m. Adem�s, el secado debe ser efectuado de tal modo que el producto pase por diversos per�odos de reposo. Por lo general, el producto es sometido a secado durante un per�odo de dos horas; despu�s se revuelve el grano y se deja en reposo (sin secado) durante dos horas.

Este proceso se repite hasta que el arroz est� seco (contenido de humedad cercano al 13%, base h�meda). Un resumen del proceso de secado, en el que se utilizan las dos c�maras de secado y la v�lvula de flujo de aire, se muestra en el cuadro 20.

CUADRO 20: Esquema de la operaci�n de secado de arroz en el secador de lecho fijo con dos c�maras de secado y compuerta para el flujo de aire

Pasos de la operaci�n Operaci�n c�mara 1 Compuerta para el flujo del aire Operaci�n c�mara 2
1 Llenado Abierta c�mara 1  
2 Secado (1 hora) Abierta c�mara 1 Llenado
3 Reposo (1 hora) Abierta c�mara 2 Secado (1 hora)
4 Secado (1 hora) Abierta c�mara 1 Reposo (1 hora)
      mezcla de los granos
5 Reposo (1 hora)

mezcla de los granos

Abierta c�mara 2 Secado (1 hora)

Repetir el proceso hasta que el producto en la c�mara 1

alcance el contenido de humedad deseado

  Enfriado Abierta c�mara 1 Reposo ( 1 hora) mezcla de los granos
  Descarga Abierta c�mara 2 Enfriado

Secador de lecho fijo modelo Tailandia. El secador de lecho fijo desarrollado y usado en Tailandia para el secado del arroz, es un modelo semejante al representado anteriormente (con una c�mara de secado). Este modelo puede emplear combustibles l�quidos para calentamiento del aire y tambi�n hornos que queman cascarilla de arroz (figura 40).

Figura 40. Secador de lecho fijo modelo Tailandia.


Indice - Precedente - Siguiente