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El contenido de humedad de los granos de cereales expuestos al aire ambiental var�a constantemente como consecuencia de la variaci�n de la humedad relativa del aire. Cuanto mayor sea la h.r., mayor ser� el contenido de humedad del grano. El cambio se realiza con relativa lentitud, pero con suficiente tiempo se obtiene un nuevo valor de humedad relativa y se alcanza un contenido de humedad pr�ximo al valor de equilibrio.
Figura 6.5: Movimiento del aqua
Esta caracter�stica de equilibrio (equilibrio del contenido de humedad referido al grano y equilibrio de la humedad relativa referida al aire que rodea el grano) es muy �til, porque puede utilizarse en la pr�ctica para ajustar el contenido de humedad del grano durante el secado y el almacenamiento.
Se han medido los contenidos de humedad en equilibrio en una gran variedad de granos. Algunos de ellos se indican en el Cuadro 5. Estos valores se han determinado exponiendo los granos a atm�sferas de diferentes humedades relativas y midiendo el contenido de humedad del grano despu�s de varias semanas de exposici�n. Evidentemente, hay muchos otros factores que intervienen en la determinaci�n del valor de equilibrio del grano, pero los valores tabulados constituyen una gu�a de extrema utilidad.
CUADRO 5. Contenidos de humedad de equilibrio de diversas semillas
| Semilla | Humedad relativa del aire (%) | ||||||
| 40 | 50 | 60 | 70 | 75 | 80 | 90 | |
| Trigo | 10,7 | 12,0 | 13,7 | 15,6 | 16,6 | 17,6 | 23,0 |
| Ma�z | 11,0 | 12,0 | 13,0 | 15,0 | 15,5 | 16,0 | 20,0 |
| Centeno | 10,0 | 11,6 | 13,2 | 14,8 | 16,1 | 17,3 | 24,6 |
| Guisantes | 9,4 | 11,1 | 13,1 | 15,5 | 17,2 | 19,5 | 27,7 |
| Frijoles | 9,1 | 11,1 | 13,1 | 15,8 | 18,0 | 20,4 | 28,0 |
| Hierba | 8,9 | 10,3 | 11,6 | 13,9 | 15,4 | 17,4 | 23,3 |
| Cebollas | 8,3 | 9,6 | 10,8 | 12,6 | 14,1 | 16,2 | 23,5 |
Fuente: K A. McLean. ASAE YEAR BOOK.
Durante el secado se transfiere agua del interior del grano a la superficie del mismo, transform�ndolo en vapor de agua y dispersando luego este vapor de agua en la atm�sfera.
Para el secado es necesario disponer de tres elementos:
6.4.1 Contenido de humedad. Es el exceso de agua contenida en el grano que, si permanece en �l, provocar� su deterioro. El exceso de agua que hay que eliminar al secar el grano, haci�ndolo pasar de un contenido de humedad a otro, puede deducirse del Cuadro 4. Dicha eliminaci�n no constituye una p�rdida de alimento.
6.4.2 Fuentes de energ�a. Para evaporar el agua, es decir, para transformar agua liquida en vapor de agua, se utiliza energ�a. Para evaporar el agua del grano se necesita el doble de energ�a que para evaporar agua hirviendo en un puchero. El agua se evapora a cualquier temperatura por debajo del punto de ebullici�n, pero la energ�a necesaria para convertir el agua l�quida en vapor de agua es aproximadamente la misma que para hacerla hervir. Las principales fuentes de energ�a son la energ�a solar, utilizada bien directamente, como en el secado al sol, o bien indirectamente como en el secado en h�rreo, y la energ�a derivada de material combustible, como la madera, el carb�n, el gas o el petr�leo. En todos los casos, salvo en el secado directamente al sol, la energ�a se transfiere al aire (haciendo aumentar su temperatura) y a trav�s de �l al grano, donde evapora el agua y se enfria al mismo tiempo.
Figura 6.6: Variaci�n tipica de la temperatura y la humedad relativa (ibad�n, Nigeria)
Durante el d�a, la temperatura del aire ambiental aumenta como consecuencia directa del calentamiento del sol. El aire almacena la energ�a solar que puede utilizarse luego para secar el grano hacia la mitad del d�a. En la Secci�n 6.2 se ha mostrado el efecto del aumento de la temperatura del aire con la humedad relativa. As�, durante las horas del medio d�a, aumenta la temperatura del aire, pero se reduce tambi�n la humedad relativa. Este aire tiene por tanto una capacidad mayor de secado por el aumento de temperatura, y por tanto dispone de m�s energ�a para la evaporaci�n. Adem�s, al reducirse su humedad relativa, puede absorber m�s vapor de agua. En la Figura 6.6 se muestra el efecto combinado del aumento de la temperatura y la reducci�n de la humedad, y puede verse tambi�n su interacci�n.
6.4.3 Receptor de vapor. Hay que alejar el agua evaporada de las proximidades del grano; de lo contrario, aumenta la humedad relativa, como ya se ha indicado, y cesa la evaporaci�n, aunque el grano est� h�medo y se disponga de energ�a. En la pr�ctica, el aire que circunda al grano se sustituye con nuevo aire por difusi�n (como en los h�rreos), o artificialmente, es decir, extray�ndolo mediante un ventilador (como en un horno o en un secador con corriente constante de aire) o mediante secador de convecci�n (como en los secadores del tipo Brook).
La difusi�n del aire en condiciones de quietud es un proceso muy lento. Es una de las razones por las que en ambientes en que el secado resulta dif�cil se recomienda un h�rreo muy estrecho.
Los dise�os de secadores y sus m�todos de construcci�n se prestan a una amplia variedad de posibles combinaciones para satisfacer los requisitos examinados en la Secci�n 6.4. Un determinado secador ser� �til s�lo si se demuestra t�cnicamente eficiente a bajo costo. A nivel de granja y de aldea significa que se debe hacer el mayor uso posible de materiales y de expertos disponibles en el lugar. Puede que un secador sea excelente desde el punto de vista t�cnico, pero si es demasiado costoso no ser� m�s �til que uno de bajo costo que no se ajuste perfectamente a los principios fundamentales del secado.
Hay muchos tipos de secadores y muchos modelos de cada tipo. Es importante recordar, al seleccionar un modelo, que debe:
El secado puede constituir una operaci�n separada del almacenamiento, o pueden combinarse ambas operaciones.
Figura 6.7: Secado como operaci�n separada del almacenamiento
6.5.1 El secado como operaci�n separada del almacenamiento. Este tipo de secado constituye una operaci�n totalmente aparte de las operaciones de almacenamiento que puedan realizarse despu�s. Es importante, porque el grano se mezcla despu�s que ha sido secado. Los granos demasiado secos absorber�n la humedad de los granos demasiado h�medos. Una vez mezclados despu�s del secado, se obtendr� el contenido medio de humedad que conviene. En las operaciones de almacenamiento-secado, no tiene lugar el mezclado, porque el producto se halla ya almacenado. Despu�s del secado no deber�a haber diferencias de contenido de humedad; los granos no deben estar ni demasiado secos ni insuficientemente secos.
Figura 6.8: Secado y almacenamiento combinados
En el secado al sol, los �nicos requisitos para exponer el grano al aire libre son disponer de una superficie nivelada y de suficiente mano de obra para extender y revolver el material, y para recogerlo en caso de lluvia o cuando el grano ya est� seco. La superficie de secado mas barata es una playa de tierra apisonada, que sin embargo tiene la desventaja de contaminar el grano y de transferirle la humedad del suelo. Si se trata de peque�as cantidades, con una lona alquitranada o una tela de pl�stico se evitan estas dificultades, y cuando amenaza lluvia o durante la noche pueden doblarse los extremos para cubrir el grano. El secado m�s r�pido se obtiene extendiendo sobre una tela de pl�stico negra una capa de grano de 40 mm y revolvi�ndolo frecuentemente. Las exigencias de mano de obra constituyen una impar tante limitaci�n.
Figura 6.9: Secador de convecci�n natural, vista general
Otro m�todo es el secador de convecci�n con calor a�adido. El secador Brook (Figura 6.9) es un ejemplo de secador de convecci�n. Se extiende el producto en una capa delgada sobre una base perforada. La base forma el techo de una c�mara impelente que contiene una fuente de calor. Conviene que los lados de la base per forada se alarguen lo m�s posible hacia arriba, pero teniendo en cuenta que para cargar y descargar el producto hay que superarlos, a no ser que se trate de lados desmontables (con lo cual aumenta el costo). El aire entra por la c�mara impelente a trav�s de los orificios que hay en sus extremos, se calienta y pasa a trav�s de la base perforada y luego por entre el producto que ha de secarse, por convecci�n natural.
Otro tipo es el horno secador con ventilaci�n forzada. En su forma m�s simple. consta de una base perforada colocada encima de una c�mara impelente. Un venti Iador hace pasar el aire a trav�s del producto extendido sobre la base perforada Normalmente se calienta el aire antes de hacerlo pasar por el producto. Despu�s de haberlo secado, se saca el producto, se deja enfriar y se almacena. Con este sis tema, los productos se secan r�pidamente, pero los costos de construcci�n son mu, elevados. Se requieren tambi�n componentes que no se encuentran f�cilmente al alcance del agricultor. Presupone, adem�s, la compra de combustible para acciona' el ventilador y gastos de mantenimiento del equipo. Hay muchos ejemplos de este tipo de secador. En la Figura 6.10 puede verse una ilustraci�n de un secador t�pico
En el secador de aire forzada y flujo continuo de grano, se hace pasar un flujo continuo de grano por el secador, y al mismo tiempo una corriente de aire caliente que lo atraviese. El grano puede moverse por gravedad entre dos paredes perforadas, o por una base inclinada perforada. En algunos secadores el grano pasa sobre una superficie horizontal perforada empujado por paletas que se mueven lentamente. Hay que controlar con mucho cuidado la temperatura del aire para evitar que se da�e al grano. Para este tipo de secador se necesitan hornos especialmente dise�ados y ventiladores costosos. Son aptos s�lo para operaciones en gran escala y grandes cantidades de grano. En las Figuras 6.11, 6.12 y 6.13 se muestran ejemplos de secadores de flujo continuo de grano.
Figura 6.10: Horno secador con ventilaci�n forzada
Figura 6.11: Secador en cascada
Figura 6.12: Secador en cascada de varias hileras
Figura 6.13: Secador de doble flujo continuo
Leyenda de las Figuras 6.11, 6.12 y 6.13
1. Compartimientos de grano
2. Mecanismos de producci�n y regulaci�n del flujo de grano
3. Calentador del aire
4.
5. Mecanismos de control (e indicaci�n) de las temperaturas del aire caliente
6
7. Descarga del grano
6.5.2 Secado y almacenamiento combinados. En este grupo, se utiliza la misma estructura para el almacenamiento y el secado. Dicha estructura est� dise�ada de forma que el producto pueda secarse durante la parte inicial del periodo de almacenamiento. En la mayor�a de los secadores de producto almacenado, no se saca el producto de la estructura hasta que se necesite para consumirlo. En algunos, sin embargo, la estructura se utiliza para el secado por lotes.
Uno de estos secadores es el de producto almacenado con ventilaci�n natura/; el ejemplo m�s com�n de este grupo es el h�rreo, que se examina detalladamente en la Secci�n 10.
El grupo de los secadores de producto almacenado con ventilaci�n forzada comprende sistemas de arcones ventilados y secado de producto almacenado en el suelo. Ambos se utilizan para grandes cantidades de grano a granel. Se necesita considerable pericia y experiencia para hacer funcionar con �xito estos sistemas. En las Figuras 6.14 y 6.15 se muestran ejemplos de este tipo de secador.
La Figura 6.11 muestra un secador de grano de lecho apersianado y flujo continuo, que funciona seg�n el principio de la cascada.
Se trata de un secador de flujo por gravedad ayudado por la corriente descendente del lecho apersianado y con espesor controlado mediante una serie de presas cil�ndricas. El indice de extracci�n de humedad se controla mediante un accionador de velocidad variable en el elevador de salida, que levanta el grano homog�neamente de toda la profundidad del lecho en la base de la secci�n de enfriamiento. Esta m�quina sirve para todo tipo de granos y la mayor parte de los materiales granulares fluidos. Al ser una m�quina casi totalmente autolimpiadora, tiene una gran aceptaci�n entre los que se ocupan de semillas. Este secador es particularmente id�neo Para secar guisantes. frijoles. caf� y arroz.
Figura 6.14: Almacen de secado a traves del suelo
La mayor�a de los modelos constan de un solo cuerpo, lo que hace que la instalaci�n sea extremadamente sencilla y r�pida. Los modelos normales tienen una capacidad de secado de 2,5 a 12,5 toneladas por hora. Existen tambi�n secadores en cascada m�s peque�os y m�viles. Se fabrican tambi�n, a petici�n, secadores en cascada de varias hileras (v�ase Fig. 6.12) cuando las condiciones del lugar lo aconsejan.
La Figura 6.13 muestra un secador de grano de lecho apersianado y flujo continuo funcionando con el principio del doble flujo.
El flujo de grano en estas m�quinas circula movido suavemente por un transportador de cadena de rodillos de velocidad variable y de gran capacidad. El secador de doble flujo es apto para la mayor�a de los granos y productos granulares, incluidos granos de muy elevado contenido de humedad, como el arroz y el ma�z. A mitad del recorrido, se revuelve y mezcla completamente el material seg�n cae del lecho superior al inferior. Se puede aprovechar el fuerte efecto limpiador de la corriente de aire que pasa a trav�s de la cortina de grano en este punto.
Los puntos de entrada y salida en este modelo se encuentran al mismo lado, lo que simplifica la instalaci�n. El resto del secador generalmente se coloca fuera del edificio para economizar espacio, y asegurar que el aire h�medo y el polvo se dispersan en la atm�sfera. Los soportes del techo est�n dise�ados de forma que puedan cubrirse con seis paneles de amianto. Se dispone de modelos est�ndar con una capacidad de 4 a 85 toneladas por hora. Pueden suministrarse secadores de doble flujo m�viles con una capacidad de producci�n de 21 toneladas por hora. Pueden proporcionarse tambi�n, a petici�n, secadores de flujos m�ltiples.
Figura 6.15: Zona de secado en un barril de almacenamiento con ventilaci�n inferior
