Juan Rodriguez Juan Rodríguez Tucumán 6 y 7 de abril de...
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Secado a Alta Temperatura
Juan Rodriguez
Juan Rodríguez
Tucumán
6 y 7 de abril de 2010
EEA INTA Balcarce
Secadoras Continuas
Flujo Cruzado Flujo Mixto Columnas Flujo Mixto
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Flujo de Grano
Flujo de Aire
Homogeneizado
Flujo Abertura-Abertura
EEA INTA Balcarce
Secadoras de Columnas
Flujo Cruzado
EEA INTA Balcarce
Secadora de Columnas
++
Ventilado r
Rosca de entrada
Columna Columna de Granode Grano
Ventiladory
Quemador
Tolva de Húmedo
Plenum de Aire Caliente
Plenum de Aire Frío
Rosca de Descarga
MedidorDe grano
++
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Secadoras de Caballetes
Flujo Mixto
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Flujo Mixto
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Secadora de Secadora de CaballetesCaballetes
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Secadora Columnas-Flujo
Mixto
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Secadoras de Columnas con Flujo Mixto
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Flujo de Grano
Flujo de Aire
Homogeneizado
Flujo Abertura-Abertura
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Secado y Calidad del Grano
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Problema:A mayor temperatura de secado =
mayor capacidad
Pero…
Menor calidad de grano
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Temperatura del Grano I
• La máxima temperatura que alcanza el grano durante el proceso de secado es el principal factor que puede afectar la calidad del grano!!!!
• Temperatura del aire de secado ≠ Temperatura del grano
• Altas temperaturas del grano pueden causar:
– Reducción del contenido de proteína disponible
– Incremento de granos figurados (maíz y arroz)
– Arrugado de la superficie del grano
– …
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Temperatura del Grano II
• …
– Reducción del rendimiento de “grits” y harinas en la molienda seca de maíz
– Reducción del rendimiento de almidón en la molienda húmeda de maíz
– Reducción del rendimiento y la calidad de aceites de oleaginosas
– Reducción de la calidad panadera del trigo
– Reducción de la viabilidad de la cebada y semillas en general
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Granos Fisurados
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Susceptibilidad a la Rotura (Granos Fisurados)
Daño interno:
• Micro fisuras en el endosperma que resultan en granos frágiles y partidos
• Excesivas fuerzas de compresión o tensión durante el secado, enfriado o rehidratado del grano
• Secado seguido de enfriamiento brusco
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CeroSimpleDobleMúltiple
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Granos Fisurados vs. Método de Secado
0
20
40
60
80
Low-T
emp
Batch
, 113
FBat
ch, 1
40F
Batch
, 176
FDrye
ra., 1
40F
Dryera
., 176
FDrye
ra., 2
12F
(Fuente: Brown et al., 1979)
En silo a baja temperatura
Alta temperatura(Columnas)
Seca-aireación
A mayor temperatura, mayor porcentaje de granos fisurados
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Efecto de la Remoción de Humedad en Granos Fisurados
0%
10%
20%
30%
40%
11% 13% 15% 18%Humedad FinalHumedad Final
FisuradosFisurados
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65.525.032.58.032.0Caballetes
52.619.727.15.847.6FCC
87.845.838.63.411.3Columnas
Total (%)Múltiple (%)Doble (%)Simple (%)Ninguna (%)Secadora
Granos de maíz fisurados después de secados en secadoras comerciales de columnas, flujo concurrente y caballetes
(Fuente: Montross et al. 1994)
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Efecto de la Temperatura de Secado en la Calidad Panadera del Trigo
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La temperatura del grano es muy difícil de controlar porque es diferente a la temperatura de secado
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Temperatura del Aire vs. Temperatura del Grano en una Secadora de Flujo Mixto (Foster,1964)
53382311Dif.
93776549Grano
1431158860Aire
Temperatura (°C)
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Tipo de Grano – Uso Final – Máxima Temperatura de Grano
60-77AlimentoGirasol
77-90Extracción Aceite
43Semilla (> 24%)Trigo
49Semilla (< 24%)
49-65Harina
49Extracción Aceite
38SemillaSoja
71-82Balanceado
54-60Molienda Húmeda
38-43ºCSemilla & Molienda SecaMaíz
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Máxima Tasa de Secado
Menos de 2% / horaArroz
Menos de 3% / horaSoja
Menos de 4% / horaTrigo
Menos de 5% / horaMaíz, Sorgo, Girasol
Perdida Humedad %Grano
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Problema:
Variabilidad en la Temperatura y Humedad del Grano dentro
de la Secadora
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Temperatura del Grano: Secadoras de Columnas
• En las secadoras de columnas se produce un importante gradiente de temperatura y humedad del grano a través de la columna
• Ancho de Columna:
– Columna ancha >> mayor eficiencia y mayor gradiente
Flujo del grano
Grano Caliente y Sobresecado
Grano Frío y Húmedo
Grano a la humedad deseada
Aire Caliente y Seco
Aire Frío y
Húmedo
Gradiente
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Secadora de Columnas – Maíz de 25 a 19% - Temperatura 110ºC
DistanciaDistancia TemperaturaTemperatura ContenidoContenido GranosGranos
De la entradaDe la entrada GranoGrano HumedadHumedad FisuradosFisurados
CentCentíímetros metros °°CC %% %%
1.3 102 10 48
7.6 78 20 11
14 51 24 10
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Secadoras de Columnas Modificadas
Inversión del flujo de aire
•Dos módulos de secado:
•Flujo de aire se invierte en el segundo modulo
•Reduce el gradiente de temperatura
•Reduce el gradiente de humedad (hasta 3.5 puntos)
Aire Caliente y Seco
Aire Caliente y Seco
Aire Frío y
Húmedo
Aire Frío y
Húmedo
Menor gradiente
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Secadoras de Columnas Modificadas
• Se pueden poner en práctica una o mas modificaciones a la vez
• Sin embargo en las secadoras de columnas siempre habrá gradiente de temperatura, humedad y calidad del grano
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Secadoras de Caballetes
• Las secadoras de caballetes (flujo mixto) producen un secado mas uniforme del grano:
– Menor gradiente de humedad, temperatura y calidad del grano
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Secado Combinado
Seca-Aireación
Enfriado en Silo
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Secado
Enfriado
Secado(Todo Calor)
Grano Frío y Seco (listo para ser almacenado en un silo)
Grano caliente (40-50ºC) y Húmedo (1.5-3% por encima de Humedad Final)
Modificación
Seca-Aireación: Modificación de la Secadora
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Secuencia del Proceso de Seca-Aireación
Secado a Todo Calor
Estabilización(Tempering)
Enfriado y Secado Final
AlmacenajeFinal
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Proceso de Estabilización (Tempering)
Gradiente de Temperatura
Gradiente de Humedad
Alta Temperatura
Baja Temperatura
Alta Humedad
Baja Humedad
4-12 horas
Estabilización
Salida de la Secadora
Temperatura
Humedad
Reducción del Gradiente
Después de la Estabilización
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Seca-Aireacion: Enfriado y Secado Final• El calor del grano se utiliza
para remover la humedad remanente (1.5-3%)
• Sistema de aireación bien dimensionado:
– Buena distribución del aire
– Suficiente caudal de aire (0.5-0.75 m3/min/t)
• Adecuado dimensionamiento de las bocas de venteo y extractores de aire (problemas de condensación)
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Seca-Aireación: Beneficios
• Eliminación de la zona de enfriado de la secadora
– Incrementa la capacidad de secado de la secadora (mas volumen destinado a secado)
• Incremento de la temperatura del aire de secado sin sobrecalentar el grano
– Disminuye el tiempo de residencia del grano en la secadora (humedad del grano a la salida es > 15%)
• Estabilización (tempering) reduce variabilidad en la humedad final del grano y también reduce % granos fisurados
• MEJOR CALIDAD DE GRANOS Y MENORES COSTOS DE SECADO
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Enfriado en Silo
• Es una variación de la seca-aireacion
• La secadora funciona a todo calor
• El grano sale de la secadora caliente y húmedo
• Se traslada a un silo y el enfriado comienza sin el periodo de estabilización
• No es tan eficiente como la seca-aireacion
Secado a Todo Calor
Estabilización(Tempering)
Enfriado y Secado Final
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Cálculo Costos de Secado
• Costo de secado depende de:
– Tipo de combustible (GN, GLP o Gasoil)
– Precio de combustibles y de electricidad
– Eficiencia energética de la secadora
– Otros:
•Híbrido o variedad
•Ambiente
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Ejemplo
• Secadora 120 t/h
• Valor secadora: $ 470000
• Vida útil: 25 años
• Maíz de 20 a 15,5%
• Total t secadas por año: 25000
• Eficiencia energética de 1500 kcal/kg agua evaporada
• Considera gasto de mantenimiento y costo de mano de obra
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Precios de Energía
• Electricidad: 0,2 $/kw
• GN: 0,12 $/m3
• GLP: 1,53 $/l
• Gasoil: 3 $/l
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Costo de Secado por T y por Punto
Costo de Secado para Diferentes Combustibles
0.49
6.78
4.68
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
Gas Natural Gas Licuado de Petroleo Gasoil
Combustible
Cos
to d
e S
ecad
o ($
) po
r T
onel
ada
y P
unto
de
Hum
edad
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Variación Precio Energía
Variación Relativa Costo Secado y Costo Energía
-50%
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
-50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50%
Variación Costo Energía
Var
iaci
ón C
osto
Sec
ado
(%)
Electricidad
Gas Natural
GLP
Gasoil
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Calculador Costos Secado
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GRACIAS!!!!