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Cuadro 13. Capacidad de silos, en toneladas, para arroz (masa específica aparente igual a 600 kg.m-3)
Diámetro del silo (m) |
|||||||||
| Altura de la capa de granos (m) | 2,3 | 3,7 | 5,5 | 6,4 * | 7,8 | 8,2 | 9,1 | 10,1 * | 11 |
| 0,25 | 0,62 | 1,6 | 3,6 | 4,8 | 7,2 | 7,0 | 9,8 | 12,0 | 14,0 |
| 0,50 | 1,2 | 3,2 | 7,1 | 9,7 | 14,0 | 16,0 | 20,0 | 24,0 | 29,0 |
| 0,75 | 1,9 | 4,8 | 1,1 | 14,0 | 22,0 | 24,0 | 29,0 | 36,0 | 43,0 |
| 1,00 | 2,5 | 6,5 | 14,0 | 19,0 | 29,0 | 32,0 | 39,0 | 48,0 | 57,0 |
| 1,25 | 3,1 | 8,1 | 18,0 | 24,0 | 36,0 | 40,0 | 49,0 | 60,0 | 71,0 |
| 1,50 | 3,7 ** | 9,1 | 21,0 | 29,0 | 43,0 | 48,0 | 59,0 | 72,0 | 86,0 |
| 1,75 | 4,4 | 11,0 | 25,0 | 34,0 | 50,0 | 55,0 | 68,0 | 84,0 | 100,0 |
| 2,00 | 5,0 | 13,0 | 29,0 | 39,0 | 57,0 | 63,0 | 78,0 | 96,0 | 114,0 |
| 2,25 | 5,6 | 15,0 ** | 32,0 | 43,0 | 65,0 | 71,0 | 88,0 | 108,0 | 128,0 |
| 2,50 | 6,2 | 16,0 | 36,0 | 48,0 | 72,0 | 79,0 | 98,0 | 120,0 | 143,0 |
| 2,75 | 18,0 | 39,0 | 53,0 | 79,0 | 87,0 | 107,0 | 132,0 | 157,0 | |
| 3,00 | 19,0 | 43,0 | 58,0 | 86,0 | 95,0 | 117,0 | 144,0 | 171,0 | |
| 3,25 | 21,0 | 46,0 | 63,0 | 93,0 | 103,0 | 127,0 | 156,0 | 185,0 | |
| 3,50 | 23,0 | 50,0 ** | 68,0 | 100,0 | 111,0 | 137,0 | 168,0 | 200,0 | |
| 3,75 | 24,0 | 53,0 | 72,0 ** | 108,0 | 119,0 | 146,0 | 180,0 | 214,0 | |
| 4,00 | 57,0 | 77,0 | 115,0 | 127,0 | 156,0 | 192,0 | 228,0 | ||
| 4,25 | 61,0 | 82,0 | 112,0 | 135,0 | 166,0 | 204,0 | 242,0 | ||
| 4,50 | 64,0 | 87,0 | 129,0 | 143,0 | 176,0 | 216,0 | 257,0 | ||
| 4,75 | 68,0 | 92,0 | 136,0 ** | 151,0 ** | 185,0 | 228,0 | 271,0 | ||
| 5,00 | 71,0 | 97,0 | 143,0 | 158,0 | 195,0 | 249,0 | 285,0 | ||
| 5,25 | 75,0 | 101,0 | 151,0 | 166,0 | 205,0 | 252,0 | 299,0 | ||
| 5,50 | 78,0 | 106,0 | 158,0 | 174,0 | 215,0** | 264,0 | 314,0 | ||
| 5,75 | 111,0 | 165,0 | 182,0 | 224,0 | 276,0 | 328,0 | |||
| 6,00 | 116,0 | 172,0 | 190,0 | 234,0 | 288,0** | 342,0** | |||
* Dimensiones todavía no comercializadas en Brasil.
** Relación diámetro: altura más próxima de 5:3.
La presión estática para el flujo de aire de 0,0375 m³/s y una altura de la capa de granos de 5 m según el cuadro 8 es:
Pe = 2,88 KPa
De ese modo, aceptando 1,25 como coeficiente de seguridad para el flujo del aire, el ventilador debe tener las siguientes especificaciones:
Q = 12,5 m³/s
Pe = 2,88 KPa
La potencia del motor eléctrico, Nv en watts, para el ventilador se calcula en función del flujo de aire [Q, en m³/s] de la presión estática [Pe, en KPa] y de la eficiencia del sistema [n, expresado en decimal] usando la siguiente ecuación:
Admitiendo 50 por ciento como eficiencia del sistema, la potencia del motor eléctrico es:
Esta potencia es muy elevada cuando se trata de secar tan sólo 200 ton de maíz. Una de las opciones para reducir este valor es llenar el silo por capas en lugar de llenarlo en una sola etapa. En el llenado por capas, el flujo de aire que se utiliza generalmente es menor que el volumen que se requiere para el secado en una sola etapa.
El flujo de aire recomendable para el llenado por capas es de 0,0125 a 0,0156 m³/s por metro de capacidad estática del silo secador. La presión estática que el ventilador tiene que vencer se calcula en base a la altura final de la capa de granos. La cantidad máxima de producto que puede ser colocada en cada etapa de llenado, se calcula sobre la base del flujo de aire mínimo.
Ejemplo 3. Determinar el flujo, la presión estática y la potencia de un ventilador para el silo del ejemplo 2, suponiendo que el llenado se realiza por capas.
Solución. Suponiendo un flujo de aire de 0,0125 m³/s/m³ para el llenado por capas, el flujo de aire que el ventilador tiene que proveer es:
Q = 0,0125 x 267 = 3,33 m³/s
La presión estática para un flujo de aire de 0,0125 m³/s/m³ y una altura de la capa de granos de 5 m, según el cuadro 8 es:
Pe = 0,56 KPa
De esa manera, admitiendo 1,25 como coeficiente de seguridad para el flujo de aire, el ventilador tendrá las siguientes especificaciones:
Q = 4,16 m³/s
Pe = 0,56 KPa
Admitiendo 50 por ciento como eficiencia del sistema de movimiento de aire, la potencia del motor eléctrico debe ser:
Esta potencia es inferior al valor encontrado en el ejemplo 3, por lo que el sistema es más viable.
Ejemplo 4. ¿Cuál es la cantidad máxima de maíz que puede ser introducida en el silo de los ejemplos 2 y 3 en cada etapa del llenado?
Solución. El flujo de aire mínimo para un contenido de humedad inicial de 22 por ciento según el ejemplo 3 es de 0,0375 m³/s/m³. Como la capacidad de aire nominal del ventilador es de 3,33 m³/s la cantidad máxima de producto que puede ser colocada en cada etapa es:
o sea, que con una densidad de 0,75 ton/m³ se tiene:
Por lo tanto, cada capa de producto que va a ser introducida en el silo con un contenido de humedad inicial de 22 por ciento, no debe ser mayor de 66,7 tan de maíz. Solamente se podrá añadir otra capa cuando el frente de secado alcance la superficie de la masa de granos. El secado de la nueva capa de granos se lleva a cabo con el mismo volumen de aire, sin que se deteriore el producto.
Ejemplo 5. Si los contenidos de humedad inicial de los ejemplos 2 y 3 son 22 por ciento y 18 por ciento ¿cuáles serán las cantidades máximas de producto que podrán ser introducidas en cada etapa de llenado?
Solución. Para una temperatura de 25°C con humedad relativa de 67 por ciento y contenido de humedad inicial de 20 por ciento, el flujo de aire mínimo según el cuadro 5 es:
qmin = 0,025 m³/s/m³
De esa manera, la cantidad máxima del producto que podría ser introducida en el silo en una etapa serfa:
m = 133,3 x 0,75 = 100 t de maíz
Para el contenido de humedad inicial de 18 por ciento, el flujo mínimo de aire según el cuadro 5 es:
qmin = 0,0125 m³/s/m³
Así, la cantidad máxima de producto que podría ser introducida en el silo sería:
m = 267 x 075 = 200 t de maíz, para el llenado en una sola etapa.
A través de estos ejemplos se puede observar que para silos de mayor capacidad, el secado a bajas temperaturas es interesante solamente si el llenado se realiza por capas. En el caso de proyectar un silo secador para secar y almacenar varios productos, el ventilador tiene que calcularse tomando en consideración el producto que opone más resistencia al paso del aire y con más requerimientos para el secado oportuno.
Ejemplo 6. Calcular un silo para el secado de soja y trigo a bajas temperaturas, con capacidad para 177 tan (277 m³) suponiendo que en vista del lugar donde se va a instalar el equipo y al contenido de humedad inicial, el flujo de aire mínimo necesario es de 0,05 m³/s/m³ y que el llenado del silo se realizará por capas.
Solución. En el cuadro 12 las dimensiones de un silo que más se aproximan a la relación de 5 es a 3 son:
Suponiendo un flujo de aire de 0,0125 m³/s/m³ para el llenado por capas, el ventilador tendrá que proveer la siguiente cantidad de aire:
Q = 0,0125 x 227 = 2,83 m³/s
Según los cuadros 9 y 10, las presiones estáticas que el ventilador tiene que vencer son:
Para la soja : Pe = 0,40 KPa
Para el trigo: Pe = 1,64 KPa
Ya que el trigo es el producto que ofrece mayor resistencia al flujo del aire, el ventilador tiene que ser calculado de acuerdo con sus características. Suponiendo un coeficiente de seguridad de 1,25 para el flujo de aire, la especificación del ventilador será la siguiente:
Q = 3,54 m³/s
Pe = 1,64 KPa
La potencia aproximada del motor eléctrico, suponiendo una eficiencia del sistema de 50 por ciento, es:
La cantidad máxima de producto que puede ser puesta en el silo en cada etapa para un flujo de aire nominal de 2,83 m³/s y un flujo de aire mínimo de 5,00 m³/s/m³, es:
m = 56,7 x 0,75 = 42,5 t de maíz
En todos estos ejemplos se consideró que los ventiladores estaban conectados directamente al "plenum" de los silos y que la pérdida de carga debida al paso de aire por la lámina perforada y el sistema de distribución de aire era insignificante.
Como en el sistema se introducen elementos que ocasionan pérdidas significativas de la carga del ventilador, se debe incluir esa pérdida de carga en el valor de la presión estática.