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XXXI CONGRESO DE LA INDUSTRIA
ARROCERA23-24 de Octubre 2006 – Bogotá - Colombia
Novedades en Sistemas de Secado de Arroz
Ing. Agr. Guillermo Finocchietto
SISTEMA DE SECADO
de ArrozComponentes
1. Maquinas de limpieza de grano
2. Almacenaje en silo húmedo
3. Secadora con/sin recirculado
4. Silos de tempering
5. Silos de almacenaje
6. Mecanizaciones
Clasificación de los sistemas de secado
• Estacionarios:
• albercas
• silos • -Con aire ambiente
• -Con aire precalentado
• Secadoras :- Columnas » - Flujo cruzado
» - Flujo mixto
» - Bafles o caballetes (LSU)
» - Recíclicas
» - Lecho Fluidizado
Distribución de humedad de granos
individuales en el momento de cosecha
0
5
10
15
20
25
30
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Humedad de grano (% b.h)
Porcentaje
Mezcla de granos con diferentes humedades
Porcentaje de granos fisurados cuando el arroz cáscara se equilibra a tres niveles de humedad durante 7 días
020406080
100
18-8,0 18-11,2 18-12,4
Mezcla de humedades
Porcentaje
Calrose
Nato
Saturn
Dawn
Bluebelle
Humedad de equilibrio del arroz a diferente
temperatura y humedad relativa
16,716,917,117,317,517,717,991
16,116,216,416,616,81717,289
15,515,615,81616,216,416,687
1515,115,315,515,715,916,185
14,514,714,915,115,315,515,783
14,114,314,514,614,915,115,381
13,713,914,114,314,514,714,979
13,413,513,713,914,114,314,677
1313,213,413,613,81414,375
12,312,512,612,813,113,313,570
11,611,81212,212,412,612,765
1111,211,411,611,81212,360
10,410,610,81111,211,511,755
9,91010,210,510,710,911,250
44403632282422% H.R.
Temperatura
•Sistema de secado con aire
Calcular demanda del sistemaDefinir caudalesCalcular presiónSeleccionar ventiladorsegún curvaCalcular superficie de chapay distribución de aire
Secado con aire en silo:
Natural o con calentamiento - Transiciones
• Ventilador centrifugo insuflando
• Ventilador axial insuflando aire precalentado
Secado con aireDefinir tiempos de secado según avance de frente
Secado en silo: evacuación de aire
Secado en silo: distribución de aire
Sistema de secado con aire
• Conocer características
climáticas de la zona
• Usar instrumental
meteorológico
Secado con aire - Albercas
Túnel de aire
grano
carga
descargaestructura
Secado de granos con aire
Curva de secado de granos
ENERGÍA NECESARIA PARA EVAPORAR AGUA A DIFERENTES CONTENIDOS DE HUMEDAD
0
500
1000
1500
2000
21 20 19 18 17 16 15 14
HUMEDAD DE GRANO
kCAL/kG DE AGUA
KCAL./KG
VARIACIÓN
Línea Tg de ajuste para dos variedades de arrozTemperatura de transición vítrea – Contenido de humedad
Simulación de la distribución del contenido de humedad para dos
duraciones de secado en grano de arroz.
Temperatura de secado 60ºC y 17 % de H.R. - (Siebenmorgen et al.)
Curva Tg
Estado del grano según temperatura y humedad(Siebenmorgen et al.)
9080
7060504030
20100
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Tempe
ratura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
estado cauchoso
estado vitreo 29,7
29,1
Tg
Secadoras de Lecho FluidizadoDistribución de humedad en el grano de arroz durante el secado
(Cnosen y Siebermorgen)
9080
7060504030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
superficie punto medio
Estado Inicial
Tg9080
7060504030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
superficie
centro
Tg
Clasificación de los sistemas de secadoPor el tratamiento al grano
Por su comportamiento con respecto a la Tg
1 - Columnas o flujo cruzado
• alta temperatura
• secado desuniforme
• bajo rendimiento en grano entero
• con o sin tempering
• problemas de limpieza en interior de maquina por acumulacion de residuos
• No recomendable para el secado de arroz
Secadoras de columnas de flujo cruzado Uniformidad de secado y evolucion con respecto a Tg
9080
7060504030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
Tg79
37,9
33,2
lado plenum
lado salida de aireFINAL
Secadoras de bafles, caballetes o LSU
• Flujo concurrente, cruzado y contracorriente
• Tendencia a distribucion de aire desuniforme
• Flujo de granos diferencial
• Mayores cuidados de limpieza
• Secado mas parejo que columnas
• Menor potencia instalada
EVOLUCION SISTEMAS DE SECADO
SECADORAS EN TORRE DE FLUJO CONTINUO
Caballetes
Columnas
Mixto
Secadoras reciclicas
Secado por batchbatch o lote de granoo lote de grano
Zonas: 1 - secado ( 6- 10 minutos )
2 – tempering en zona superior
Recirculación permanente
Extracción de humedad prom. 1% / vuelta
Tiempos operativos:
• 1 hora de carga
• 1 hora de enfriamiento
• 1 hora de descarga
• Tiempo para limpieza de la cascada
Se pierde energia por calentamiento /
enfriamiento en cada lote de secado
Poluciona
Capacidad de la mecanizacin aumenta
con el tamaño de la secadora
Corte de Secadoras reciclicas
Cascada
Deposito de tempering
Horno
Secadoras recíclicasUniformidad de secado y evolución con respecto a TG
9080
706050
4030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
Tg
40
15,2
24,7
21,2
24,7
22
Secadoras de bafles, caballetes o LSUFactores de mejora
1. Dist. de aire en la torre
2. Diseño de caballetes
3. Control de polucion
4. Sistema de descarga
5. Limpieza
Secadora de bafles
Corte
Secadoras de bafles-caballetes
Evolucion en la distribucion de aire
Secadoras de bafles- LSU – Uniformidad de secadoCapas 1 a 4 : descenso lento
Capas 1 y 2: descenso rápido
Secadoras de bafles, caballetes o LSU
Evolución en el diseño de sección de canales
Secadoras de flujo mixto - columnas
Secadoras de columnas – flujo mixtoDistribución del aire de secado -1
• Doble
quemador en
altura:
distribución
de calor en la
máquina.
•Un ventilador por módulo
•Caudal uniforme
Secadoras de columnas de flujo mixto
Distribución del aire de secado - 2
Secadora de columna de flujo mixto
Flujo de grano y distribución de aire
Ancho de columna: 20 cm
Distancia vertical entre
entradas/salidas de aire: 30 cm
2 tiempos de reposo / 1 de secado
Secadoras de flujo mixtoUniformidad de secado y evolucion con
respecto a Tg
9080
7060
50
4030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
Tg
99,1
Factor de mejoras de secadorasSistemas de descarga
• Molinete.
• Oscilante.
• Columna individual.
• Válvulas.
• Con placa de barrido.
Factores de mejoras en secadorasControl de descarga de basculante
Variador de frecuencia Variador de amplitud
Secadoras: montaje y posibilidad de aumento de capacidad de
secado
Posibilidades de expansión de una secadora
Aumento de capacidad desde
A- 4,5 T/H - 21 % a 13 %
B - 11 T/H - 21 % a 13 %
Secadoras de Lecho Fluidizado
Primera etapa de secado: 18 % a 15.5 %
Ingresoaire ambiente
Quemador Ventiladorcentrifugo
Camara de secado
Ciclon
Ingreso arroz 24 %
Salida arroz 18 %
A segunda etapade secadoIngreso: 17 %Egreso: 15.5 %
Silotempering
Silotempering
Silotempering
Secadoras de Lecho Fluidizado
Segunda etapa de secado: 18 % a 16 %
Ingresoaire ambiente
Quemador Ventiladorcentrifugo
Camara de secado
Ciclon
Ingreso arroz 24 %
Salida arroz 18 %
Primera secadora lecho fluidizado 25 % a 18 %
Primer tempering
Segunda secadora lecho fluidizado 18 % a 16 %
Secadoras de Lecho FluidizadoPrimera etapa de secado: 24 % a 18 %
9080
7060504030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
superficie
centro
punto medio
111,5
>35,9
Tg
Secadoras de Lecho FluidizadoSegunda etapa de secado: 18 % a 15.5 %
9080
7060504030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
superficie punto medio75,4
17,5
Tg
70,3
17,5
Secadoras de Lecho FluidizadoTercera etapa de secado: 15.5 % a 12.5 %
Soponronnarit (2000)
9080
7060504030
201004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Temperatura (ºC
)
Contenido de humedad (%b.h.)
superficie
centro13,2
Tg
38,3
40,1
33,2
32,9
final
Enfriamiento del grano:Cambio en las propiedades del aire ambiente
en contacto con el grano caliente
Sistemas de secado:1 - Secado por tandas recirculado
Sistemas de secado2 – Secado continuo sin tempering
Sistemas de secado:3 - Secado continuo con tempering y 1 secadora
Sistemas de secado4 – Secado continuo con tempering y dos
secadoras
Ensayos de Uniformidad de secado en secadoras de
flujo continuo -1
Nombre: BOCHATAY(Enc. secado: Malloraz Gustavo) Dirección:
Localidad:Pronunciamiento. (Entre Rios) CP Teléfono: 03442/496236
MODELO MAQUINA: TC58 Capacidad: 24tn Combustible: Horno a leña
(Con separadores, 3 ventiladores) Flujo continuo, todo calor
HORARIO H. ENT. H. SAL. Te. GRANO Ts. GRANO BASCULANTE DIF. DE HUMEDADES
TOMA 1 15,15hs 18,60% 12,50% 22°C 33°C 17Hz 48°c 6,10%
TOMA 2 15,45hs 19,30% 12,80% 22°C 33°C 18Hz 50°C 6,50%
TOMA3 16,15hs 18,60% 12,70% 22°C 33°C 18Hz 50°C 5,90%
TOMA4 16,45hs 17,30% 12,50% 22°C 33°C 19Hz 48°C 4,80%
TOMA5 17,15hs 17,30% 12,70% 22°C 33°C 22Hz 48°C 4,60%
TOMA6 17,45hs 18,00% 12,40% 22°C 33°C 22Hz 48°C 5,60%
TOMA7 18,15hs 18,00% 12,50% 22°C 33°C 20Hz 51°C 5,50%
LA DINAMICA DE SECADO UTILIZADA EN ESTE CASO ES DE INGRESAR EL CEREAL COMO VIENE DE CHACRA, PASANDO POR PRELIMPIEZAY SECAR FLUJO CONTINUO, DISMINUYENDO DE ESTA MANERA LOS TIEMPOSMUERTOS DE CARGA Y DESCARGA DEL SECADOR (UNA SOLA PASADA POR EL SECADOR)
CAPACIDAD DE SECACADO APROX: 4,8Tn/h HUMEDAD PROMEDIO MAXIMA POR HORA: 2 Puntos.HUMEDAD PROMEDIO EXTRAIDA EN LA PASADA: 5/6 Puntos.
TEMP. DE AIRE
Cliente
Ensayos de Uniformidad de secado en secadoras de flujo continuo -2
Nombre: LITO JACOB Dirección:
Localidad:San Salvador (Entre Rios) CP Teléfono: 0345/154019307
MODELO MAQUINA: TC80 Capacidad: 30tn Combustible: G. N.
(Con separadores) Flujo continuo todo calor
HORARIO H. ENT. H. SAL. Te. GRANO Ts. GRANO BASCULANTE DIF. DE HUMEDADES
TOMA 1 16hs 22,50% 22,50% 24°C 24°C 15Hz 47°c 0,00%
TOMA 2 17hs 22,50% 19,50% 24°C 26°C 15Hz 47°C 3,00%
TOMA3 18hs 22,50% 17,00% 24°C 27°C 15Hz 47°C 5,50%
Se interrumpe el secado por problema en rebalse hasta las 19:15.TOMA4 20hs 22,40% 17,50% 24°C 27°C 15Hz 47°C 4,90%
TOMA5 20:20hs 22,50% 17,00% 24°C 28°C 20Hz 52°C 5,50%
TOMA6 20:50hs 22,80% 17,00% 24°C 30°C 20Hz 52°C 5,80%
TOMA7 21:10hs 22,50% 17,90% 24°C 31°C 20Hz 52°C 4,60%
TOMA8 21:40hs 22,70% 16,50% 24°C 32°C 20Hz 6,20%
LA DINAMICA DE SECADO UTILIZADA EN ESTE CASO ES DE INGRESAR EL CEREAL COMO VIENE DE CHACRA, SIN PRELIMPIAR Y SACARLE LOS PRIMEROS PUNTOS Y LUEGO LLEVARLO A UN PROCESO DE TEMPERING,
PARA TERMINARLO POSTERIORMENTE HASTA LOS VALORES DE HUMEDAD COMERCIAL. (UNA SOLA PASADA POR EL SECADOR)
CAPACIDAD DE SECADO APROX: 13/14Tn/h HUMEDAD PROMEDIO POR HORA: 2 Puntos.HUMEDAD PROMEDIO EXTRAIDA: 5/6 Puntos.
TEMP. DE AIRE
52°C
Proyectos en desarrollo en secado: Uso del OZONO (O3)
• Secado de granos con generadores de ozono de alta capacidad (en etapa experimental)
• Basado en la higroscopicidad del ozono y no en salto térmico.
• Otras aplicaciones
• Tratamiento sanitario de cereales (control de insectos, hongos y microorganismos)
• Blanqueamiento de arroz