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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
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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
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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
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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
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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
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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
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•Sistema de secado con aire
Calcular demanda del sistemaDefinir caudalesCalcular presiónSeleccionar ventiladorsegún curvaCalcular superficie de chapay distribución de aire
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Secado con aire en silo:
Natural o con calentamiento - Transiciones
• Ventilador centrifugo insuflando
• Ventilador axial insuflando aire precalentado
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Secado con aireDefinir tiempos de secado según avance de frente
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Secado en silo: evacuación de aire
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Secado en silo: distribución de aire
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Sistema de secado con aire
• Conocer características
climáticas de la zona
• Usar instrumental
meteorológico
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Secado con aire - Albercas
Túnel de aire
grano
carga
descargaestructura
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Secado de granos con aire
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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
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Línea Tg de ajuste para dos variedades de arrozTemperatura de transición vítrea – Contenido de humedad
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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.)
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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
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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
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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
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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
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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
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EVOLUCION SISTEMAS DE SECADO
SECADORAS EN TORRE DE FLUJO CONTINUO
Caballetes
Columnas
Mixto
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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
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Corte de Secadoras reciclicas
Cascada
Deposito de tempering
Horno
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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
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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
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Secadora de bafles
Corte
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Secadoras de bafles-caballetes
Evolucion en la distribucion de aire
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Secadoras de bafles- LSU – Uniformidad de secadoCapas 1 a 4 : descenso lento
Capas 1 y 2: descenso rápido
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Secadoras de bafles, caballetes o LSU
Evolución en el diseño de sección de canales
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Secadoras de flujo mixto - columnas
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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
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Secadoras de columnas de flujo mixto
Distribución del aire de secado - 2
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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
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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
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Factor de mejoras de secadorasSistemas de descarga
• Molinete.
• Oscilante.
• Columna individual.
• Válvulas.
• Con placa de barrido.
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Factores de mejoras en secadorasControl de descarga de basculante
Variador de frecuencia Variador de amplitud
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Secadoras: montaje y posibilidad de aumento de capacidad de
secado
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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 %
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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
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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 %
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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
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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
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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
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Enfriamiento del grano:Cambio en las propiedades del aire ambiente
en contacto con el grano caliente
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Sistemas de secado:1 - Secado por tandas recirculado
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Sistemas de secado2 – Secado continuo sin tempering
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Sistemas de secado:3 - Secado continuo con tempering y 1 secadora
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Sistemas de secado4 – Secado continuo con tempering y dos
secadoras
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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
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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
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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