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POSTCOSECHA DE GRANOS: MANEJO
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Ricardo Muñoz C.
Ingeniero Agrónomo M.S.
Sicrometría, en términos simples, es el estudio del comportamiento del aire húmedo,
es decir la mezcla de aire seco
y vapor de agua.
El aire húmedo es el medio
usado en los procesos de sesecado, seca-aireación y aireación de los granos (IPA La
Platina NQ 42, 1987) y son sus
características sicrométricas
las que influyen en los procesos de acondicionamiento y
almacenaje de granos, entre
otros factores.
En los procesos de acondicionamiento, y en especial los
que extraen humedad, como
es el secado, interesa manejar
la tasa de remoción de la
humedad del grano que depende de la capacidad del aire
para evaporarla. Tal capacidad
está dada por las propiedades
del aire por ejemplo temperatura y humedad relativa.
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En el manejo de conservación
de granos durante el almacenaje es importante el proceso de aireación, cuyos objetivos principales son bajar y
homogeneizar la temperatura
y prevenir la migración de
humedad de la masa de granos. En este caso conocer las
características del aire permitirá estar alerta para airear en
el momento oportuno.
PROPIEDADES DEL AIRE
Son varios los conceptos que
definen las características del
aire. Así, para medir la cantidad de vapor de agua se utilizan: la presión de vapor, la
humedad relativa y la humedad absoluta. En tanto que
para la temperatura se usan:
la de bulbo seco, bulbo
húmedo y la de punto de rocío.
Adicionalmente, en los estudios de secado, con frecuencia se usan las propiedades
de entalpía y volumen
específico (ver definiciones en
el recuadro).
IPA La Platina N' 62
POSTCOSECHA DE GRANOS: MANEJO
CARTA SICROMETRICA
El estudio de las variables que
influyen en las operaciones
señaladas puede realizarse
mediante el uso de algún tipo
de diagrama o carta sicrométrica, que permite analizar
las complejas relaciones entre
las propiedades del aire y encontrar soluciones a los diferentes problemas que se presentan en las tecnologías de
acondicionamiento y almacenaje de granos, además de
otras aplicaciones.
DEFINICIONES
DE CONCEPTOS
Presión de vapor (Pv): es la
presión parcial ejercida por las
moléculas de vapor de agua en
el aire húmedo. Cuando el aire
está completamente saturado
con vapor de agua, su presión
es llamada presión de vapor
saturado (Pvs).
Temperatura bulbo seco
(Tbs): es la temperatura del
aire húmedo indicada por un
termómetro ordinario.
Temperatura bulbo húmedo
(Tbh): es la temperatura de
equilibrio obtenida con un termómetro normal con una cubierta de tela en su bulbo que,
al ser mojada y estar en contacto con el aire, sufre 1,m proceso de enfriamiento adiabático por la evaporación del agua.
El caudal de aire que pasa sobre la tela debe ser de al menos
una velocidad de 270 m/mln.
IPA La Platina N• 62
Existen diversas cartas sicrométricas en uso, que difieren con respecto a la presión atmosférica, rango de temperaturas, número de propiedades graficadas, elección
de coordenadas, temperatura
de referencia para entalpia y
unidades de medida empleadas. La carta más usual, es la
que describe el sistema a
presión de una atmósfera,
cuyas coordenadas son rectangulares con graduaciones
uniformes; la temperatura del
aire (bulbo seco) en la abscisa
Temperatura del punto de
rocío (Tpr): es la temperatura a la cual ocurre condensación del vapor de agua, cuando el aire es enfriado a una
humedad y a una presión atmosférica constante.
Entalpía (E): es la cantidad
de calor contenido en el aire
húmedo por unidad de peso
seco, a una cierta temperatura.
Volumen específico (V): es el
volumen de aire húmedo por
unidad de peso de aire seco.
Humedad relativa (HR): es la
razón de presión de vapor (Pv)
del vapor de agua en el aire y
la presión de vapor de agua
saturado (Pvs) a la misma
temperatura y presión atmosférica.
Húmedad absoluta (HA): es
el peso de vapor de agua contenida en el aire húmedo por
unidad de peso de aire seco.
También es llamada razón
de humedad o humedad
especffica.
(eje horizontal) y la humedad
absoluta en la ordenada (eje
vertical). Las líneas de humedad relativa entalpía, volumen
específico, temperatura bulbo
húmedo integran este diagrama. La Figura 1 muestra
un esquema simplificado de
la carta sicrométrica, cuyas variables están expresadas en
unidades del sistema internacional.
Para conocer todas las condiciones del aire ambiental
mediante el uso de la carta
sicrométrica, basta determinar
dos variables por ejemplo: la
temperatura de bulbo seco y
la temperatura de bulbo
húmedo que se miden con un
sicrómetro (Fotos 1 y 2). El
termómetro cuyo bulbo se
cubre con una tela humedecida con agua, señala siempre una temperatura menor a
la indicada por el termómetro
de bulbo seco, excepto cuando
el aire alcanza un nivel de saturación (100 por ciento de
humedad) en que ambos
marcan la misma temperatura.
APLICACION
Secado
Un esquema de secador de
granos de tipo camada fija o
estacionaria (Figura 2) servirá
para ilustrar las diferentes condiciones del aire. En ella se
indican los puntos O, 1 y 2 que
se explican a continuación.
El punto O corresponde a la
condición de aire ambiente
antes de ser tomado por el
ventilador e impulsario a través
de un intercambiador de calor.
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Figura 1. Cana sicrométrica utilizada en acondicionamiento y almacenaje de granos para conocer el
componamiento del aire.
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IPA La Platina N' 62
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Salida aire
de secado
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Masa de granos
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Entrada aire
de secado
Figura 2. Secador de cama fija indicando Jos
puntos en que es necesario conocer /as condiciones del aire: ambiente (O), de secado antes de entrar a la masa de granos (1) y a la
salida (2).
Foto 1. Sicrómetro de voleo. Mide
la temperatura de bulbo húmedo
y de bulbo seco.
El punto 1 señala la situación
después de haberle aplicado
energía mediante un intercambiador de calor, para ser usado como aire de secado y
antes de entrar a la masa de
granos (plenum).
El punto 3 se refiere a las
condiciones del aire de se-
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cado después de haber pasado por la masa de granos.
Foto 2. Sicrómetro con ventilación forzada a) vista lateral muestra una
carta sicrométrica b) vista frontal, se observan /os termómetros de
bulbo seco y bulbo húmedo.
La condición del aire ambiente se valora, generalmente,
determinando las temperaturas de bulbo húmedo y la de
bulbo seco. Estos datos se
localizan en el diagrama sicrométrico (Punto o Figura 1)
para poder conocer las restantes propiedades. Por ejemplo, si un sicrómetro registra
una temperatura de bulbo seco
de 20ºC y una de bulbo
húmedo de 15ºC, en la carta
se leerá lo siguiente: humedad relativa 60 por ciento, volumen específico 0,84 m'/kg,
humedad absoluta 8,6 g/kg y
entalpía 42 kj/kg. Con estos
antecedentes y una vez fijadas
las condiciones de temperatura del aire para un proceso
de secado se puede determi-
IPA La Platina N• 62
nar, por ejemplo, los requerimientos de energía para calentar el aire. Para conocer las
características del aire de
secado se mide la temperatura con el termómetro de
bulbo seco. Cuando la temperatura alcanza el nivel deseado (en este caso 45ºC)
calentado en forma indirecta, la humedad absoluta se
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POSTCOSECHA DE GRANOS: MANEJO
mantiene constante. Así se
ubica en la carta el punto 1
(Figura 1), obteniéndose las
demás propiedades en la misma forma que en el punto O. Al
calentar el aire disminuye su
humedad relativa por lo tanto
aumenta su capacidad para
extraer humedad del grano.
La condición del aire a la salida de la masa de grano será
un indicador de la eficiencia
con que se está conduciendo
el proceso. La temperatura del
aire caliente que entra a lamasa húmeda de granos no será
igualaladesalida, puestoque
parte del calor es utilizado en
evaporar el agua del grano;
derivando que el aire salga
con menos temperatura y
mayor humedad.
El aire de salida estará más
húmedo mientras mayor sea
la humedad del grano y el
tiempo de contacto que haya
tenido con él y al comienzo
del proceso las humedades
relativa y absoluta serán mayores que al final.
El grano alcanzará un contenido de humedad en equilibrio con las condiciones de
temperatura y humedad del
aire (ver artículo de humedad
de equilibrio en este mismo
número), situación que indica
que el aire de secado no es
capaz de extraer más humedad, por lo tanto es necesario
detener el proceso. Sin embargo, en la práctica para
detener el proceso de secado
se mide el contenido de humedad del grano hasta obtener el
30
deseado de acuerdo a su
objetivo: cumplir con normas
de comercialización o almacenamiento.
aire que lo rodea y tendrá una
humedad relativa de equilibrio
en función de la humedad del
grano.
Si se asume que el secado
ocurre en forma adiabática, es
decir, sin pérdida o ganancia
de energía, entonces el aire
de secado entrante tiene la
misma energía (entalpia) que
el aire de secado a la salida de
la masa de granos. Así si la
temperatura del bulbo seco a
la salida es de 30ºC, desde el
punto 1 de la carta se sigue
una línea de entalpía constante y se encuentra el punto 2
que representa las condiciones
del aire a la salida, el cual
aumenta en términos de la
humedad absoluta a 14,8 g de
agua/kg de aire seco, debido
al transporte de agua extraída
de los granos.
Suponiendo que en un silo con
granos, cuya humedad es de
13 por ciento en equilibrio con
una h"umedad relativa de 60
por ciento, se ha presentado
un calentamiento residual desde el secado (ya sea por respiración de insectos o del grano
o por conducción de la radiación solar a través de las paredes del silo) y el grano alcanza
una temperatura de 30ºC, se
ubica en la carta el punto 3.
En el secado estacionario de
granos, si no se toman medidas pertinentes previo y durante el proceso en lo que
respecta a capacidad (altura
de granos adecuadas) y manejo (mezcla de la cama de
granos), las capas inferiores
se sobresecarán y las capas
superiores estarán más húmedas al final del proceso de
secado.
Almacenamiento
Un silo proporciona un ambiente relativamente hermético, donde el espacio ocupado por aire en la masa de
granos oscila entre 30 y 40 por
ciento, por tanto, el grano influenciará las condiciones del
Considerando cambios ambientales que derivan en una
disminución de la temperatura
del aire a humedad absoluta
constante, se puede llegar a
un punto donde el agua pasará
de fase vapor a fase líquida,
alcanzando una temperatura
de punto de rocío. En este
ejemplo en que la temperatura es de 30ºC y la humedad
relativa es de 60ºC el punto de
rocío es de 21ºC (Punto 4).
Este punto se ubica en la carta
siguiendo la línea de humedad constante hasta la intersección con la humedad
relativa de saturación (100 por
ciento). Si las paredes del silo
se enfrían por debajo de 21 ºC,
se presentará condensación
de agua en las paredes y zona
superior del silo.
El manejo de esta información
sicrometría y humedad de
equilibrio permite aplicar crite-rios correctos de manejo,
como es el momento preciso
de airear los granos.
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