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