ES2632103T3 - Procedimiento e instalación para el control de humedad en granos - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para el control de humedad en granos, semillas y material a granel similar para ser aplicado a una instalación de control de humedad, comprendiendo dicha instalación al menos un silo contenedor (1) de material a granel, comprendiendo dicho silo: un piso base plano (9) de material rígido sobre el cual se posiciona y sostiene la pared perimetral (2) de dicho silo contenedor (1), un piso elevado (10) con respecto a dicho piso de base (9), contenido dentro de la pared perimetral (2) de dicho silo, en donde dicho piso elevado comprende una pluralidad de orificios (12) que definen pasajes de aire con una superficie relativa de 15% a 30% de la superficie total del piso elevado (10), una cámara de aire (18), definida entre dicho piso de base (9) y dicho piso elevado (10), un medio insuflador de aire (19) para insuflar una corriente de aire hacia dicha cámara de aire (18) conectado a través de dicha pared perimetral (2), un medio de calefacción de aire (20) conectado previo al ingreso de la corriente de aire a dicha cámara de aire (18), al menos un medio sensor de temperatura del aire (25) en al menos un punto de lectura de temperatura ubicado en el interior de la cámara de aire (18), y al menos un medio sensor de temperatura (23) ubicado externamente a dicho silo y al menos un medio sensor de humedad relativa de aire ambiente (24) ubicado externamente a dicho silo, un medio de control electrónico (21) conectado operativamente con dicho medio insuflador de aire (19), con dicho medio de calefacción de aire (20), con dicho medio sensor de temperatura (25) ubicado dentro de la cámara de aire (18), a dicho medio sensor de temperatura de aire (23) ubicado externamente a dicho silo, y a dicho medio sensor de humedad relativa de aire ambiente (24) ubicado externamente a dicho silo; incluyendo dicho medio de control electrónico (21) un medio de registro inicial de datos de dicho medio sensor de temperatura (25) ubicado dentro de la cámara de aire (18), de dicho medio sensor de temperatura de aire (23) ubicado externamente a dicho silo y de dicho medio sensor de humedad relativa de aire ambiente (24), ubicado externamente a dicho silo, un medio de registro de valor deseado para registrar una humedad deseada del material a granel y un medio de modelado y cálculo para modelar de manera predictiva los cambios de humedad y temperatura del material a granel y calcular los tiempos de encendido y apagado, y controlar la potencia de funcionamiento de dichos medio de insuflado y calefacción de aire, en donde el procedimiento comprende establecer una división por capas del material a granel contenido en dicho silo (1), determinando de esta manera una pluralidad de capas de material a granel; medir la humedad inicial de al menos la capa inferior de dicha pluralidad de capas de material a granel; registrar dicha humedad inicial de al menos dicha capa inferior en dicho medio de registro de datos iniciales de dicho medio de control electrónico (21); registrar un valor deseado de humedad del material a granel en dicho medio de registro de valor deseado de dicho medio de control electrónico (21); caracterizado porque el procedimiento además comprende medir valores iniciales de temperatura de al menos la capa inferior de dicha pluralidad de capas del material a granel; registrar dichos valores de temperatura iniciales de al menos dicha capa inferior en dicho medio de registro de datos iniciales de dicho medio de control electrónico (21); establecer un caudal circulante de aire de dicho medio insuflador de aire (19); registrar dicho caudal circulante de aire en dicho medio de registro de datos iniciales de dicho medio de control electrónico (21); determinar por medio de dicho medio predictivo de modelado y cálculo un rango de humedad que comprende un límite inferior de humedad deseado y un límite superior de humedad deseado, obtenidos tales límites en base a un rango de tolerancia preestablecido alrededor de dicho valor deseado de humedad registrado en el material a granel; determinar mediante dicho medio predictivo de modelado y cálculo el accionamiento de una etapa seleccionada del grupo que comprende una etapa de secado, una etapa de mantenimiento y una etapa de rehumedecimiento; en donde dicha etapa es seleccionada de acuerdo con el valor de humedad de dicha primer capa inferior seleccionada a partir de los granos contenidos en dicho silo, en base a la comparación de dicho límite inferior de humedad deseado y dicho límite superior de humedad con respecto a dicho valor de humedad de dicha primer capa inferior; registrar la humedad relativa ambiente por medio de dicho medio sensor de humedad relativa ambiente (%)(24) y la temperatura ambiente (°C) obtenida mediante dicho medio sensor de temperatura ambiente (23) a la que está siendo expuesta dicho material a granel, calcular mediante dicho medio de control electrónico el Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE) de dicho tipo de material a granel, como un indicador del contenido de humedad al cual se estabilizará dicho material a granel con el transcurrir del tiempo, establecer la activación de dicho medio insuflador de aire (19) y dicho medio de calefacción de aire (20) en base a la temperatura del aire y el Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE) del material a granel y el valor deseado de humedad registrado en dicho medio de registro de valor deseado de humedad, en base a una pluralidad de tablas o fórmulas que relacionan la temperatura del aire en la cámara de aire, el CHE, la humedad relativa (%) y la temperatura ambiente.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento e instalacion para el control de humedad en granos Campo de la Invencion

La presente invencion se relaciona con el area de metodos para el acondioionamiento y control de la humedad de materiales a granel, tal como metodos para el secado de granos o semillas almacenados en silos; mas especificamente la presente invencion se relaciona con un metodo novedoso para el control de la humedad en granos con la capacidad de llevar a cabo un novedoso procedimiento predictivo de control de la humedad de granos mediante una control de ciclo abierto.

Descripcion del arte previo

Con el objeto de comprender mejor el objeto y alcance de la presente invencion es conveniente describir el estado del arte mas cercano conocido en referenda a la utilizacion de instalaciones o silos destinados al almacenamiento y secado de granos asi como los procedimientos normalmente utilizados para obtener el control de la humedad y el almacenado temporal del grano cosechado.

En principio, los inventores de la presente, han observado una notable falta de oferta en el mercado en lo referente a instalaciones acondicionadoras de la humedad de los granos con aire natural y/o baja temperatura. En general, han observado que las instalaciones actualmente disponibles en el mercado no estan especialmente adaptadas a las diversas zonas climaticas, no se encuentran especialmente disenados para su facil limpieza y acceso por parte de los operarios y no proporcionan ciclos de trabajo que prioricen un trato mas suave al grano con el objeto de preservar de mejor manera sus cualidades, especialmente cuando se trata del acondicionamiento de granos de alto valor, a costa de una velocidad de secado mas lenta. Asimismo, han observado que existen posibilidades de mejora en cuanto a la optimizacion del proceso, para obtener un proceso economicamente mas rentable con temperaturas de trabajo mas bajas (que prioricen la calidad del grano) con respecto a las secadoras de granos actualmente disponibles en el mercado.

El objetivo de las instalaciones de acondicionamiento o control de la humedad de granos tienen por objetivo llevar y mantener el contenido de humedad de los granos dentro de un rango comercialmente y tecnicamente aceptable. En este sentido puede ser posible tanto aportar como quitar humedad del mismo para llegar al porcentaje de humedad optimo, sin embargo, por lo general la tarea mas frecuente consiste en disminuir el contenido de humedad en el grano, el cual por lo general proviene de la cosecha con un exceso de humedad desde el punto de vista comercial y de su conservacion. Por lo antes mencionado este tipo de instalaciones es conocido en la jerga simplemente como “secadoras de granos” incluyendo bajo esta denominacion instalaciones que solo permiten reducir la humedad de los granos. Por otra parte, aquellas que tambien tienen la capacidad de aumentar y/o homogenizar el contenido de humedad de la masa de granos se los conoce como sistemas de acondicionamiento. Por tal motivo, a los fines practicos el termino “secadora de granos”, puede entenderse indistintamente como referido tambien a un acondicionador o regulador de humedad en granos tal como un entendido en la materia asi lo comprende.

Las secadoras de granos pueden clasificarse como de alta temperatura, temperatura intermedia o de baja temperatura. Las secadoras de alta temperatura son las mas difundidas en el mercado, y estan compuestas por columnas o camaras de secado dispuestas de manera vertical (torres) en donde el grano ingresa humedo por la parte superior y sale seco por la parte inferior. Normalmente estas secadoras son de alta capacidad de secado pero no priorizan la calidad del grano. Las secadoras de baja temperatura generalmente consisten en un silo con caracteristicas especiales, donde el secado/acondicionamiento se realiza de manera lenta y uniforme con aire a temperatura ambiente o ligeramente calentado sobre la temperatura ambiente. Estas secadoras/acondicionadoras se caracterizan por su excelente calidad de secado.

Constructivamente, las secadoras de granos o instalaciones de secado de grano que utilizan silos metalicos, por lo general resultan del tipo elevado sobre columnas, siendo estos primeros los de menor tamano, capacidad de procesamiento y almacenado; o bien resultan del tipo que utilizan silos metalicos de mayores dimensiones, que generalmente son soportados sobre el terreno, previa construccion de una obra de ingenieria civil que oficia de soporte y piso de la estructura inferior del propio silo, incluyendo en la misma obra de ingenieria civil la confeccion de doble piso y el posible diseno embutido de tuberia y conductos necesarios para su funcionamiento.

A grandes rasgos, un procedimiento tipico de secado de granos se inicia con la carga del propio grano a secar dentro del silo. Dicha carga de grano se obtiene por elevacion y volcado del grano gracias al uso de un tornillo sin fin, elevador a cangilones, noria, chimango, cinta transportadora o lo similar a modo de elevador de grano, de manera tal de introducir el grano generalmente por el centro del techo del propio silo. Una vez ingresado el material a granel dentro del silo, ya sea que dicho silo se encuentre o no lleno, una variedad de ventiladores, extractores, sensores de temperatura, humedad, calentadores y persianas de apertura y cierre de conductos entre otros dispositivos son conectados por lo general al silo con el objeto de hacer pasar de manera mas o menos continua una

oorriente de aire a traves de la masa de granos, en donde dicha oorriente de aire arrastra humedad de la evaporation del agua oontenida en el propio grano almacenado. Por lo general, la construction involuora la incorporation de un doble piso, o doble fondo en la propia obra civil, o bien una serie de rejillas, tubos de soplado de aire entre otras opoiones para forzar la circulation de aire, generalmente de abajo haoia arriba a traves de los granos almaoenados y lograr un efeoto de arrastre de humedad de los mismos.

No obstante, el control ejeroido sobre este prooeso de circulacion de aire, resulta tan simple oomo el enoendido y apagado manual de un ventilador y la medicion manual de la humedad del grano por parte del personal que oontrola la instalacion, y tan oomplejo oomo la inoorporaoion de oomputadoras y multiples sensores de control oontinuo por retroalimentacion y oiolo oerrado. Ejemplos de metodos y dispositivos oonooidos pueden hallarse en las patentes US 4583300, US 4750273, US 4916830, US 5167081 y US 5551168.

Se oonooe un metodo un metodo del preambulo de la revindication independiente 1 a partir del dooumento US 4750273A.

Resulta asimismo conocido que el aire de ingreso al silo es tomado de la propia atmosfera, por lo que las condiciones de temperatura y humedad de dioho aire ingresante son las propias del olima reinante. Esto implioa que el aire atmosferloo puede incluso estar tanto o mas humedo que la propia masa de granos. En tal sentido las opoiones de aoondioionamiento de dioho aire ingresante son las de modifioar su temperatura y/o humedad, para lograr obtener el efeoto de absoroon de humedad de la masa de granos por donde circulara dicha oorriente de aire y produoir el efeoto de secado en los granos. Cabe destacar que el inoremento de la temperatura del aire, resulta una praotioa que provooa el desoenso de la humedad relativa del aire y de esta manera se inorementa su poder de absoroion de humedad de la masa del grano.

Por lo general, y en base a la experiencia de los especialistas en el tema, la humedad promedio de la masa de granos deseada para un determinado tipo de grano y un determinado destino de uso resulta conocida para una persona experta en el arte. Por tal motivo el prooeso de secado de grano busca obtener una lectura de humedad promedio de la masa de granos optima, tanto para la conservation del grano oomo para su comercializacion o industrialization. A modo de ejemplo, el maiz pisingallo debe presentar un contenido de humedad promedio de la masa de granos en el orden de 14,5% de humedad para ser considerado apto para su comercializacion, se entiende por lo tanto que valores superlores de humedad oomo por ejemplo 18% no permitirfan aloanzar la oalidad necesaria para su comercializacion, debiendo entonces someter a los granos demasiado humedos a un prooeso de secado en una instalacion destinada a tal fin. Por lo general, para poder obtener el contenido de humedad deseado, es decir el valor optimo para la conservacion y posterior oomeroializaoion es necesario quitar humedad del grano, siendo este el procedimiento mas comun. No obstante de manera general, el acondicionamiento del grano implioa mantener a dicha masa de granos dentro de un rango de humedad promedio, lo que puede tambien implioar la inoorporaoion de humedad si dicha masa de granos se enouentra demasiado seco. Este ultimo caso es muy poco representativo de los procesos de acondicionamiento de granos y puede darse en situaciones muy particulares tabs oomo en olimas o regiones muy seoas y/o por una prolongada exposition al sol y el viento seco del cultivo previo a la cosecha.

Es por los motivos arriba expuestos que los inventores de la presente invention, detectaron la neoesidad de disponer de un procedimiento de operaoiones que permita el secado de granos con la mas baja temperatura de aire posible en comparacion con las actualmente utilizadas en el meroado, proporoionando un secado relativamente lento con el objeto de incrementar la uniformidad en el secado del grano, manteniendo la viabilidad oomo semilla y disminuyendo la oantidad de granos fisurados, todo esto llevado a cabo mediante un control prediotivo de lazo abierto novedoso y de probada efioaoia.

Breve descripcion de la invencion

Es por lo tanto objeto de la presente invention proveer un metodo de aouerdo con la revindication independiente 1 para el control de humedad en material a granel almacenado en un silo oontenedor, proporoionando un modo simple y efeotivo de asentamiento de la instalacion, sin neoesidad de obras de ingenieria oiviles oomplejas, faoilitando el montaje por medio de la adoption de un piso base generalmente plano de material rigido sobre el oual se posioionan y sostiene la pared perimetral de dioho silo oontenedor; asimismo proveer un modo facil y efeotivo de sostener dioho material a granel mientras se insufla aire a traves de un medio de insuflado de aire.

Es tambien objeto de la presente invention, evitar la medicion oontinua y direota de la humedad de los granos El contenido de humedad en el grano es medido por oapas solo al oomienzo del prooeso y antes de oomenzar con el control de la humedad, prooediendo con el procedimiento de manera prediotiva y no por retroalimentacion direota de la medicion de humedad del material a granel al oual se le esta aplioando el procedimiento de control de humedad.

A tal fin, un medio de control electronico se enouentra ooneotado operativamente con dioho medio insuflador de aire, con dioho medio de calefaccion de aire y con diohos medios sensores, en donde dioho medio de control electronico inoluye un medio de registro inioial de datos de diohos medios sensores, un medio de entrada del valor deseado de humedad del material a granel y un medio de modelado y calculo de tiempos de enoendido y apagado asi oomo de control de la potenoia de funoionamiento de al menos dioho medio de calefaccion de aire.

De aouerdo con una realization preferida de la invention, el metodo para el secado de granos utiliza una instalacion para el control de humedad en granos en donde dioho medio insuflador de aire pueda ser llevado a la practica de manera oonveniente, adoptando un ventilador centrifugo, con una caudal de circulation de aire en funcion del peso

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de material a granel en el rango de aproximadamente 1 a 2 m3/(min.t}, y adoptando como dioho medio de calefaccion de aire comprende un quemador de gas.

Es ademas objeto del metodo de la reivindicacion 1 proveer un procedimiento para el control de la humedad en granos para ser aplicado con la instalacion de control de humedad, adoptando una division por capas del material a granel contenido en dicho silo, como forma de discretizar el modelado y calculo, determinando de esta manera una pluralidad de capas de material a granel y asi poder registrar los valores de humedad y temperatura inicial de al menos la capa inferior de dicha pluralidad de capas, medicion que es conveniente y facil de obtener; luego a partir de esos valores calcular los cambios de temperatura y humedad ocasionados por poder de reduccion de humedad y la temperatura del flujo de aire circulante;

Asimismo a fines de modelar y calcular el avance de las etapas de trabajo sin recurrir a procesos de retroalimentacion directo de medicion de la humedad en el material a granel, se registra el valor inicial de humedad de al menos dicha capa inferior, y se registra el caudal circulante en dicho medio de registro inicial de datos de dichos medios sensores de dicho medio de control electronico; asimismo con el objeto de realizar dicho modelaje y calculo se registra el valor deseado de humedad del material a granel en dicho medio de registro de valor deseado de dicho medio de control electronico;

Adicionalmente, de acuerdo con una forma de realizacion preferida de la invencion, con el objeto de modelar y calcular el avance de las etapas de trabajo sin recurrir a procesos de retroalimentacion directo de medicion de la humedad en el material a granel, se establecio un rango de humedad el cual comprende un limite inferior de humedad deseado y un limite superior de humedad deseado obtenido en base valores de tolerancia preestablecidos para ser mayores y menores que dicho valor deseado de humedad del material a granel registrado y se determina mediante dicho medio de modelado y calculo de tiempos de encendido y apagado asi como de control de potencia de funcionamiento de al menos dicho medio de calefaccion el accionamiento de una etapa de proceso, siendo las posibles etapas de progreso como a continuacion:

- Una etapa de secado que comprende el encendido del medio insuflador de aire y si la humead del aire ambiente es superior a la calculada humedad requerida para bajar la humedad del material a granel, el encendido del medio de calefaccion, y en donde esta etapa de secado es activada si dicho valor de humedad de dicha primer capa inferior de material a granel es superior a dicho limite superior de humedad;

- Una etapa de mantenimiento que comprende el encendido del medio insuflador de aire y en donde esta etapa de mantenimiento es activada cuando dicho valor de humedad de dicha primer capa inferior de material a granel se encuentra comprendido dentro del rango determinado por dichos limites superior e inferior de humedad; o

- Una etapa de rehumedecimiento que comprende el apagado de dicho medio insuflador de aire si la humedad relativa del aire ambiente es inferior a la indicada para rehumedecer el material a granel, o el encendido de dicho medio insuflador si la humedad relativa del aire ambiente es la indicada para rehumedecer a dicho material a granel y en donde esta etapa de rehumedecimiento es activada si dicho valor de humedad de dicha primer capa inferior de material a granel es inferior a dicho limite inferior de humedad.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida de la invencion, el procedimiento comprende una etapa de secado y una etapa rehumedecimiento de manera tal de ser accionadas de manera predictiva, y para tal fin se adopta el calculo periodico de la variacion de temperatura de cada una de dichas al menos una capa, y la lectura del valor de temperatura de dicho sensor de temperatura en dicha camara de aire, sin necesidad de nuevas mediciones de humedad en dicha primera capa de material a granel, determinando mediante el uso de dicho medio de modelado y calculo, el grado de avance de la etapa activa, hasta que dicha etapa alcanza el cien por ciento de avance, valiendose ademas de ecuaciones de equilibrio que comprenden, al menos una ecuacion de balance de calor entre el aire y el material a granel, al menos una ecuacion de balance de masa entre el aire y el material a granel, y al menos una ecuacion de equilibro entre el contenido de humedad de equilibrio (CHE) del material a granel y la humedad relativa de equilibrio (HRE) del aire y tal como se describira en detalle a continuacion.

Breve descripcion de los dibujos

A los fines de aportar mayor claridad y sustento a la presente descripcion y proveer un ejemplo de realizacion de una forma preferida de la invencion, se proveen figuras anexas que a continuacion se detallan:

La Figura 1 es una vista en perspectiva y en corte parcial de la instalacion para el control de humedad de la presente invencion de acuerdo a un modo preferido de realizacion ilustrando ademas un detalle ampliado referenciado como Detalle -1A-, con el objeto de apreciar de mejor manera el interior del silo.

La Figura 2 es una vista lateral y en corte parcial de la instalacion planteada como ejemplo de realizacion en dicha Figura 1, tomadas desde una posicion mas a la izquierda a dicha Figura 1, de manera de mejor ilustrar las instalaciones de calefaccion e insuflacion de aire.

La Figura 3 es una vista lateral, y en corte paroial de la instalacion de control de humedad de acuerdo con el ejemplo de realizacion preferido de la presente invencion, ilustrando ademas un detalle -3A- ampliado de dichas instalaciones de calefaccion e insuflacion de aire y los sensores externos.

La Figura 4 es una vista superior y en corte parcial, ilustrando parcialmente el piso de apoyo del material a granel, el ingreso de aire a la camara de aire debajo del piso y una de las posiciones preferidas del sensor de temperatura, entre otros detalles.

La Figura 5 es una grafica que ilustra el contenido de humedad promedio del maiz pisingallo en funcion del paso del tiempo;

La Figura 6 es una grafica que ilustra la relacion entre el contenido de humedad relativa de equilibrio del maiz a una temperatura de 15sC en funcion de la humedad del grano;

La Figura 7 es una grafica que muestra la relacion de dichas variables durante el proceso de secado y acondicionamiento de granos; y

La Figura 8 muestra un diagrama de flujo del proceso de secado y acondicionamiento, desde la carga del silo con grano humedo hasta la descarga del grano seco.

Descripcion detallada de la invencion

Con el objeto de explicar de manera suficientemente clara una de las formas en que puede llevarse a cabo la presente invencion, se describira detalladamente una forma de realizacion de la presente invencion a modo de ejemplo preferido.

Cabe destacar, que la informacion aqui revelada, permite a una persona entendida en el arte, llevar a la practica la presente invencion, y ademas llevar a la practica otras formas de realizacion equivalentes gracias a lo aqui escrito e ilustrado.

Componentes generales de la instalacion

El procedimiento de control de humedad de granos de acuerdo con un ejemplo preferido de realizacion de la presente invencion presenta un aspecto general tal como el ilustrado en la Figura 1, en donde se distingue un silo (1) con forma generalmente cilindrica confeccionado de manera preferida con laminas de acero zincado (conocidas tambien como chapas de zinc) conformadas y abulonadas entre si de manera tal de obtener la pared curva (2) que definen lateralmente el recinto de almacenado de granos; siendo todo esto coronado en la parte superior con un techo conico (3) tambien con laminas de acero zincado. Una pluralidad de parantes o columnas (4) de refuerzo, se disponen en el exterior sobre el contorno de la pared perimetral (2) adicionando resistencia estructural al silo. Se observa tambien una escalera exterior (5) que se eleva llegando hasta por sobre el techo del silo, en donde se disponen una variedad de plataformas de inspeccion (6a), (6b) con baranda de seguridad. Esta ultima rodea un embudo o tolva (8) de carga donde de manera preferida descarga su contenido la boca de descarga de algun tipo de elevador de granos (7) autopropulsado hacia el interior del silo (1).

Particularmente, la pared perimetral (2) del silo (1) de la presente invencion esta soportada sobre un piso base (9), generalmente plano y rigido. Se entiende por el termino “rigido” como teniendo suficiente rigidez estructural, tal como en el caso del hormigon armado, con el objeto de conformar una losa que permita apoyar de manera firme la estructura completa del silo y soportar su peso. La pared perimetral (2) se encuentra asegurada a la losa (9) mediante bulones de expansion y la union entre ambas se encuentra sellada ya sea con el uso de selladores de silicona, burletes de goma y/o tambien mediante una gran arandela de goma entre otras opciones.

En la figura 1, y a los fines ilustrativos, se han retirado algunas de las chapas de zinc, con el objeto de permitir observar el interior del silo, acompanando tambien un detalle ampliado referenciado como Detalle lA. En el interior del silo (1), es posible entonces observar la existencia de un piso elevado (10) suspendido de manera preferida a una altura de aproximadamente 0,57 metros con respecto al nivel de la losa de hormigon armado (9); esto es posible de obtener de manera conveniente incorporando un armazon de soporte (11) intermediario entre el piso de hormigon (9) y dicho piso elevado (10).

El piso elevado (10), es colocado de manera ventajosa a una distancia predefinida respecto de la losa (9), evitando construcciones de ingenieria civiles previas frecuentes en los silos de secado tradicionales. Basta simplemente con proveer una superficie lisa (9) tal como la descripta para llevar a cabo la conformacion de este piso elevado (10) mediante la colocacion de dicho armazon de soporte (11).

En particular, dicho piso elevado puede ser confeccionado con chapa de acero de espesor suficiente para soportar el peso del grano a secar, e incorpora una pluralidad de orificios (12) que oficiaran de pasaje de aire a los fines de la presente invencion, pero no permitiran la caida de granos a traves de ellos. Para tal fin un diametro preferido de perforacion de dichos orificios es llevada a la practica con agujeros circulares de aproximadamente 4 mm;

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adioionalmente, la superficie total pertorada que permitira el paso de alre, se enouentra de manera preferlda en el rango de 15% a 30% del area total del piso elevado (10), y de manera aun mas preferida es de por lo menos un 20% del area total del piso elevado (10).

Por otro lado, dicho armazon de soporte (11) se oonfeooiona de manera preferida con tubos soldados a modo de rejilla y/o retioulado, que oopia la forma generalmente oiroular del piso elevado (10) y suporta dioho piso, estando el maroo (11) soportada por varas o parantes (13) oontenidos dentro del silo y soldados a las interseooiones de la rejilla, las bases apoyan sobre la losa (9). De manera general, entonoes, el armazon de soporte (11) posee una rejilla superior oonfeooionada de tubos metalioos soldados y sostenida por una pluralidad de varas o parantes (13) a modo de oortas oolumnas de tuberia metalioa soldada. Esta oonformaoion es espeoialmente ventajosa para obtener un rapido montaje e inoluso adaptaoion de silos preexistentes para transformarlos en instalaoiones de oontrol de humedad de granos para su uso en prooedimientos de seoado de granos de aouerdo oon la presente invenoion.

La adopoion de un piso elevado (10) oon orifioios (12) separado una oierta distanoia oon respeoto de la losa (9), permite obtener una oamara de aire (18) oonfinada lateralmente por la pared (2) del silo (1). Dioha oamara o espaoio oonfinado a los fines de la presente invenoion se denominara simplemente oomo plenum durante la desoripoion; termino ampliamente difundido y oonooido por los entendidos en el arte.

De esta manera, dioho plenum, ofreoe un espaoio oerrado en donde el aire se reparte uniformemente y se eleva ligeramente su presion para forzar su paso haoia arriba a traves de dioho piso elevado (10) que inoluye orifioios. Esta oamara de aire (18) sera tambien utilizada, oomo se desoribira mas adelante, para disponer de espaoio sufioiente oomo para realizar la extraooion del grano que desoarga desde una booa de desoarga oentral y otra lateral del piso elevado (10).

Generalmente, la extraooion del grano se obtiene oon la ayuda de un tornillo sin fin barredor (14) ubioado en el interior del silo (1) y por sobre el piso elevado (10), su utilizaoion y funoionamiento resulta oonooida por los entendidos en el arte, y se basa en la rotaoion del tornillo sin fin alrededor del eje oentral del silo (1) generando un efeoto de barrido al tiempo que el propio tornillo gira empujando el grano haoia el oentro del piso elevado (10). Dioho piso elevado (10) inoorpora una booa de desoarga oentral a traves de la oual el grano es desoargado haoia abajo de dioho piso elevado (10). Dioha booa de desoarga no siempre se enouentra abierta, y para tal fin presenta una oompuerta deslizante tipo guillotina (no ilustrada) que permite la apertura de dioha booa de desoarga al momento de neoesitar extraer el grano. En partioular, la desoarga se realiza introduoiendo una ointa transportadora por la puerta de aooeso (15) al plenum, y prooediendo a abrir las oompuertas tipo guillotina dispuestas para las booas de desoarga oentral y lateral (30) (ver ubioaoion de las mismas en la figura 4).

Siendo uno de los objetos de una forma de realizaoion preferida de la invenoion permitir un mejor aooeso y limpieza del interior del silo (1), se dispone de una puerta de aooeso (16) oon un tamano preferido de 1,8 metros de altura y 0,5 metros de anoho, para permitir el ingreso de una persona y los elementos de limpieza oomodamente. Siendo que dioha puerta de aooeso (16) se enouentra elevada, se provee una esoalera, esoalon y/o peldanos adeouados fijos, removibles y/o replegables (no mostrados) para poder aooeder oomodamente a la misma.

La desoripoion detallada del prooedimiento de seoado de grano de la presente invenoion se oompletara a oontinuaoion.

Procedimiento de secado de grano

Resulta evidente que, siendo objeto prinoipal de la presente invenoion el seoado de los granos; la primera oonsideraoion es en referenda a que el silo (1) debe oontener al menos una oarga inioial de granos, o que por lo menos debe realizarse una etapa de oarga o llenado del silo (1) oon el material a granel, partioularmente en este oaso, granos provenientes de la aotividad agrioola (ooseoha).

De manera preferida e ilustrado en la Figura 2, se observa un silo (1) oon grano en su interior, en partioular y a los fines de la presente invenoion, el oontenido total de granos dentro del silo, sera oonsiderado oomo depositado en oapas (G1, G2, G3, eto.), a saber, la primer oapa de granos (G1) o oapa inferior, es la que se enouentra en oontaoto oon el piso elevado (10); la segunda oapa de granos (G2), es la oapa inmediatamente por enoima de la oapa (G1); la teroer oapa de granos (G3), que es la oapa inmediatamente por enoima de la oapa (G2), y asi suoesivamente. El numero de oapas puede variar dependiendo del tamano del silo (1) y de la oantidad de granos dentro del mismo, no obstante en una realizaoion preferida, el espesor de oada oapa se estableoe en aproximadamente 1 metro. A modo de ejemplo, en la Figura 2 de una forma de realizaoion preferida, se disponen 5 oapas de 1 metro oada una (G1, G2, G3, G4 y G5).

La division en oapas resulta importante a los fines de la presente invenoion ya que en prinoipio es neoesario estableoer la temperatura y humedad promedio de los granos oontenidos en al menos la primera oapa para aplioar el modelo prediotivo a la instalaoion de la presente invenoion. Aun mas preferiblemente en oada oapa oontenida dentro del silo.

Para la capa de granos (Gi), se obtiene la temperatura promedlo (Ti) y la Humedad del grano (Hi), medlante un dlsposltlvo de medicion de humedad (humedimetro) o lo similar antes o luego de estar cargado en el silo, luego se procede de igual manera con cada capa. La experimentacion ha demostrado que los valores de temperatura (sC) TI, T2, T3, etc. y (%) HI, H2, H3, etc. son en general suficientemente uniformes para asumir que toda la capa posee la misma temperatura y porcentaje de humedad.

Siendo que la instalacion se encuentra conformada de manera tal de permitir el ingreso de aire hacia el plenum (18), la corriente de aire introducida se proporciona a traves de al menos un ventilador (19) que actua como medio insuflador de aire, cuya boca de salida de aire se inserta a traves de la pared (2) y dentro de dicho plenum. De esta manera se obtiene una elevacion de la presion dentro del plenum y una corriente de aire ascendente a traves de los granos.

Por defecto, el ventilador (19) es alimentado con la tension de alimentacion normal, es decir con el 100% de potencia, y determina el caudal de aire circulante de acuerdo con la condicion de perdida de carga que ofrece la masa de granos dentro del silo (1), tal como un entendido en el arte podra apreciar, valiendose de las curvas Presion-Caudal propias del ventilador en uso, y midiendo la presion estatica dentro del plenum, es posible determinar el caudal de aire circulante que puede ser aplicado al secado.

Una vez obtenido el caudal de aire circulante, y sabiendo el numero de toneladas de granos contenidas en el silo, es posible determinar el cociente de dividir dicho caudal por la masa total de granos, expresado dimensionalmente como (m3/min.t), en donde el caudal se expresa de manera preferida en metros cubicos por minuto y la masa total de granos en toneladas. Un valor tipico de caudal para este tipo de instalacion es de aproximadamente 1 a 2 m3/min.t, que resultan caudales relativamente bajos en comparacion a las instalaciones de secado tradicionales. Asimismo, en base a la experiencia obtenida en diferentes zonas climaticas del pais, para un ventilador (19) tipo centrifugo, una potencia de aproximadamente 15 hp resulto suficiente para una instalacion tipica de secado de aproximadamente 120 toneladas de maiz, pudiendo lograrse con dicha potencia caudales de aire de aproximadamente 1,5 m3/min.t. Siendo el ventilador un dispositivo mecanico en movimiento, el roce de sus aspas y demas componentes, de por si determinan un incremento de la temperatura del aire ingresando al plenum con respecto al aire ambiente, asimismo la circulacion forzada del aire por entre los granos tambien genera una friccion que resulta en un incremento de presion estatica que determina una aportacion adicional de temperatura por compresion del aire; ambas situaciones deben ser contempladas.

La resistencia estimada al aire (Presion estatica en Pa) en base al caudal del aire circulante, dependiendo del tipo de grano y la altura total de las capas de granos puede calcularse en base al estandar ASAE D272.4. (American Society of Agricultural and Biological Engineers).

El incremento de la temperatura se determina mediante la siguiente ecuacion:

AT (° C) = 0,00111 ■ P( Pa)

En donde QT es la variacion de temperatura (Incremento sC), P es la presion estatica medible o calculable (Pascales) y 0,00111 es una constante de calculo, todo esto conformando una ecuacion que sirve y se ajuste de manera conveniente como para todo proposito y para todo tipo de granos.

A modo de referenda, bajo condiciones normales de trabajo, un ventilador de un silo secador puede producir un incremento en la temperatura del aire de entre 1,5 a 4°C.

Es posible entonces calcular cual es la reduccion en la Humedad Relativa en el plenum para dicho incremento de temperatura QT; de acuerdo con el estandar ASAE D271.2.

A modo de ejemplo se incorpora una Tabla 1 de referenda que relaciona la diferencia de presion con respecto a la presion ambiente (Pa) tomando la presion ambiente como valor cero de referenda, y observando la humedad relativa (%) y la temperatura (0C) correspondientes para cada diferencia de presion respecto al plenum.

TABLA 1.

Ambiente Plenum

Diferencia de presion al ambiente (Pa)

0 500 1000 1500 2000

Humead Relativa (%)

60 57,9 56,2 54,2 52,7

Temperatura(°C)

25 25,6 26,1 26,7 27,2

Asimismo es posible oaloular el Contenido de Humedad de Equilibrio (tambien referido por sus siglas “CHE”) del grano, en base al estandar ASAE D245.5. A saber, el oontenido de humedad en equilibrio, es el oontenido de humedad “del propio grano” que tiende a estabilizarse o mantenerse de manera natural a una oierta temperatura y humedad relativa del ambiente al que se ve expuesto, oomo se puede apreoiar en la Figura 5 para el maiz pisingallo. A modo de ejemplo, la Figura 6 ilustra una grafioa de relaoion de la Humedad Relativa ambiente (%) a una temperatura de 152C para el maiz, pudiendo determinar en absoisas el valor de CHE oorrespondiente.

Esto signifioa que es posible estimar en todo momento la humedad propia del grano a la que se estabilizara el mismo oon el transourrir del tiempo, sabiendo la humedad relativa ambiente (%) y la temperatura ambiente (2C) a la que esta siendo expuesto dioho grano. Esta conversion puede realizarse haoia ambos lados basado en tablas o formulas que relaoionan la humedad relativa (%), la temperatura ambiente (2C) oon el oontenido de humedad propio del grano en ouestion, tal oomo se muestra en la relaoion de la grafioa en la Figura 6.

Habiendo obtenido los datos inioiales oaraoteristioos promedio de la masa de granos dentro del silo y de la instalaoion (en el plenum) debido a la utilizaoion del ventilador (19), es posible entonoes definir el rango de humedad deseado de obtener al menos para la primera oapa (Gi) de granos. Dioho rango puede expresarse oomo teniendo un limite inferior de humedad del grano Hgi respeoto del oual no se desea bajar y un limite superior de Humedad del grano Hgs al que a su vez no se desea sobrepasar . A modo de ejemplo partioular algunos limites inferiores y superiores de oontenido de humedad de interes son:

Maiz: Hgi = 13,5%; Hgs = 15%

Arroz oasoara: Hgi = 12,5%; Hgs = 14%

Cebada: Hgi = 12,5%; Hgs = 14%

Girasol: Hgi = 9,5%; Hgs = 11%

La determinaoion de los limites inferior y superior de humedad en el grano puede estableoerse de manera oonveniente determinando el limite superior oomeroial aoeptado o teonioamente requerido y restando aproximadamente 1,5% a dioho valor superior, obteniendo asi un rango deseado razonable en el oual puede osoilar el oontenido de humedad en el grano durante el ajuste de la humedad en el grano.

Conoeptualmente, la instalaoion de seoado de grano utilizada en el prooedimiento de la presente invenoion al llevar a oabo el prooedimiento que aqui esta siendo desoripto, prooedera de manera prioritaria a mantener la humedad del propio grano que se enouentra presente en la primer oapa (G1) dentro del rango prefijado de humedad, es deoir entre los limites Hgi y Hgs. En oonseouenoia, y debido a que el prooeso es aplioado de manera oonstante y lentamente, las suoesivas oapas (G2, G3, eto.) tambien iran ajustando su oontenido de humedad hasta llegar al valor deseado proximo o igual a Hgs.

La rutina de oontrol prediotiva aplioada para la prediooion de la evoluoion del seoado o rehumedeoimiento es llevada a oabo mediante un medio de oontrol eleotronioo (21), tal oomo una oomputadora, oontrolador programable o lo similar. Dioho medio de oontrol eleotronioo, puede ser ooneotado operativamente a una pluralidad de medios sensores, tales oomo el medio sensor de temperatura ambiente (23) externo al silo, el medio sensor de humedad relativa ambiente (24) externo al silo y al menos un medio sensor de temperatura (25) dentro del plenum. En partioular, y en base a la experienoia adquirida por los inventores de la presente instalaoion, el medio sensor de temperatura dentro de la oamara de aire (18), es deoir, dentro del plenum, se posioiona de preferenoia a 90 grados haoia la izquierda o dereoha oon respeoto a la entrada de aire insuflado por el ventilador (19), esto se observa de mejor manera en las vista superior de la Figura 4.

Durante el prooeso de oontrol de humedad, se requiere de la introduooion inioial de oiertos parametros neoesarios para que el medio de oontrol eleotronioo (21) pueda efeotuar la prediooion de la evoluoion de la etapa de seoado o rehumedeoimiento segun sea neoesario, esto parametros son: la seleooion del tipo de grano a seoar (por ejemplo, maiz pisingallo, maiz waxy, maiz alto oleioo, arroz, oebada oerveoera entre otros), las toneladas de grano oargadas dentro del silo, el oaudal espeoifioo resultante (m3 / min.t); el oontenido de humedad inioial del grano, y la humedad final deseada del grano, tal oomo se ha desoripto anteriormente para la fijaoion de los valores de los limites superior e inferior de humedad deseado del grano, Hgi y Hgs.

Asimismo dioho medio de oontrol eleotronioo (21), presenta al menos un medio de registro de valor deseado de humedad del material a granel (por ejemplo, los valores Hgi y Hgs) y un medio de modelado y oaloulo de enoendido y apagado asi oomo de oontrol de la potenoia del funoionamiento de dioho medio de oalefaooion de aire. En partioular el medio de modelado y oaloulo de tiempos de enoendido y apagado puede ser llevado a la praotioa de manera efioiente mediante oodigos de programaoion introduoidos en una oomputadora, o en un oontrol programable (PLC), de manera tal de que su logioa de oontrol que para una forma de realizaoion preferida se basa en un oiolo de trabajo prediotivo, tome oomo datos de entrada los valores de temperatura y humedad aqui desoritos en el prooeso y en base a la evoluoion del tiempo y el registro de temperatura del aire dentro del plenum aooione sobre enoendido y

apagado del medio de insuflado de aire (19) y el encendldo, apagado y control de la potencia del medio de calefaccion de aire (20).

Procedimiento de toma de decisiones del medio de modelado y calculo de tiempos de encendido, con el objeto de acondicionar la humedad del grano

Si la humedad de la primer capa Gi, es mayor que el limite superior Hgs prefijado (grano humedo), se da inicio a una etapa de secado; por el contrario, si la humedad de la primer capa Gi es menor que el limite inferior Hgi (grano seco), se comienza una etapa de rehumedecimiento; no obstante, si la humedad de la primer capa es igual o menor que el limite superior y es igual o mayor al limite inferior, esto significa que la humedad del grano se encuentra dentro del rango de humedad deseado y es posible proceder con una etapa de mantenimiento (grano dentro del rango aceptable). Dichas etapas se ejemplifican en la figura 7 y se describen brevemente a continuacion:

Etapa de mantenimiento

En dicho modo o etapa de mantenimiento, como la humedad del grano en la capa G1 se encuentra dentro del rango optimo, se procede a encender solo el ventilador, independientemente de las condiciones de temperatura y humedad relativa del aire ambiente al ingresar en el plenum (ventilador siempre encendido), haciendo asi circular aire ambiente con ventilacion constante.

Etapa de secado

En dicha etapa de secado, si el contenido de humedad de equilibrio (CHE) del aire ambiente al ingresar en el plenum del silo es igual o menor que el limite superior Hgs, entonces se procede a encender solo el ventilador (19), tal como se mencionara en la etapa de mantenimiento; por el contrario si el contenido de humedad en equilibrio en el plenum del silo es mayor que el limite superior Hgs, se procede a encender ventilador y el medio de calefaccion (20) para acondicionar el aire bajando la humedad relativa y consecuentemente el contenido de humedad en equilibrio del grano (CHE), calculados en base a tecnicas psicrometricas del estandar ASAE D271.2, y midiendo la temperatura con un sensor de temperatura (25) ubicado en el plenum y la humedad relativa ambiente con un sensor de humedad relativa (24).

De acuerdo con la instalacion utilizada en una forma de realizacion del procedimiento de la presente invencion, se provee un medio de calefaccion (20) que de manera preferida puede ser llevado a la practica por medio de un quemador de gas con control de llama mediante caudal de gas regulable, dicho quemador (20), es instalado de manera preferida para proveer aire caliente hacia la boca de succion del ventilador (19). El control del paso de gas puede ser comandada por un medio de control electronico (21) conectado operativamente con dicho medio insuflador de aire (19). Asimismo el medio insuflador de aire (19) llevado a la practica mediante un ventilador, tambien es comandado por dicho medio de control electronico (21) conectado operativamente con dicho ventilador (19) para permitir comandar el encendido, apagado de dicho medio de insuflacion de aire y el encendido, apagado y control de la potencia de funcionamiento de dicho medio de calefaccion de aire (20), de manera tal de obtener un control continuo de la potencia de funcionamiento de dicho medio de calefaccion (20) de aire. Se entiende por lo tanto como encendido, apagado del ventilador centrifugo (19) a la provision o corte respectivamente de suministro de energia electrica. Asimismo se entiende por “encendido y apagado del medio de calefaccion (20)” a la apertura o cierre del paso de gas, en el caso de un quemador a gas, y control al progresivo cierre o apertura del pasaje de gas (por ejemplo a traves de una valvula de aguja) para obtener una variacion en el caudal de gas entregado al quemador. No obstante en el caso de utilizarse otro medio calefactor (20) tal como la recuperacion de calor proveniente de otros procesos, o mediante resistencias electricas y/o lo similar el encendido y apagado y el control tendra relacion con el tipo de suministro de energia y/o caudal necesario para obtener el incremento de temperatura. A saber, por lo general el incremento necesario de temperatura en una instalacion del tipo descripta y utilizando un procedimiento de control de humedad tal como el aqui descripto, solo necesita elevar la temperatura del aire de ingreso en aproximadamente QT = 5 a 8 2C. Se observa por lo tanto un beneficioso bajo consumo de energia ya que las temperaturas de trabajo dentro del silo debido al ingreso de aire, son relativamente bajas con respecto a los secadores de granos actualmente disponibles en el mercado.

Etapa de rehumedecimiento

En dicha etapa de rehumedecimiento, si el contenido de humedad de equilibrio en el plenum del silo es mayor o igual al limite inferior Hgi, entonces se procede a encender solo el ventilador (19) ya que esto tendera a incrementar la humedad del grano y tal como se mencionara en la etapa de mantenimiento mencionada anteriormente; si por el contrario, el contenido de humedad de equilibrio del plenum del silo es menor que el limite inferior Hgi, se procede a detener el ventilador (19) evitando asi un mayor secado;

Sea cual fuera el modo o etapa activa, se procede a calcular periodicamente, de manera preferida aproximadamente a cada hora, el cambio en la humedad en las diferentes capas segun modelo de equilibrio de

Thompson (1972). (Thompson, T. L., R. M. Peart, and G. H. Foster. 1968. Mathematical simulation of corn drying-A new model. Transactions of the ASAE 24(3):582-586).

El modelo de equilibrio de Thompson asume que el aire, despues de pasar por una capa de grano, se encuentra en equilibrio con la temperatura y humedad del grano de esa capa. Para predecir el cambio de humedad de la capa de granos el modelo se basa en tres ecuaciones de equilibrio: 1) balance de calor entre el aire y el grano; 2) balance de masa entre el aire y el grano y 3) equilibrio entre el contenido de humedad de equilibrio (CHE) del grano y la humedad relativa de equilibrio (HRE) del aire.

En base a los datos de temperatura y humedad relativa del aire en el plenum, aplicando reglas de psicrometria convenientes, se puede calcular el contenido de humedad del aire (gramos de agua por kg de aire) que ingresa en la capa G1. A su vez, la resolucion del modelo de equilibrio de Thompson permite predecir la temperatura y humedad relativa del aire que sale de la capa G1, por lo que aplicando nuevamente psicrometria se puede obtener el contenido de humedad (gr de agua por kg de aire) del aire saliente. Por simple resta se puede conocer la cantidad de agua que cada kg de aire que circulo por la capa G1 removio (secado) o deposito (rehumedecimiento) en dicha capa. Seguidamente, multiplicando el efecto de cada kg de aire en circulacion por el caudal de aire del sistema se puede obtener cuanta agua se deposita o remueve en dicha capa por unidad de tiempo. Seguidamente se procede a realizar el mismo calculo para la segunda capa (G2). En este caso las condiciones de entrada del aire en la segunda capa (G2) son iguales que las condiciones de salida del aire en la capa precedente (G1). De igual manera se procede a calcular el efecto de secado o rehumedecimiento que tuvo el silo secador en cada una de las capas de grano en la unidad de tiempo.

El contenido de humedad de equilibrio o su relacion inversa, humedad relativa de equilibrio, pueden calcularse con los modelos de Chung-Pfost Modificado, Halsey Modificado, Oswin Modificado o Henderson Modificado, dependiendo de lo recomendado para cada tipo de granos (ASAE D241.4).

De esta manera, en base a las condiciones del aire de secado en el plenum del silo y el caudal de aire determinado previamente al inicio del proceso, se puede determinar asi el grado de avance global del proceso en la etapa de secado o rehumedecimiento.

Ajuste final del contenido de humedad en el grano

A medida que el proceso se desarrolla, es importante entonces ajustar el valor predefinido de limite inferior Hgi del rango de humedad deseada, acercandolo al limite superior Hgs deseado conforme avanza dicha etapa de secado o rehumedecimiento.

El ajuste del limite inferior Hgi se realiza de la siguiente manera:

A modo de ejemplo, el tiempo total de secado o duracion total de secado estimado en horas de funcionamiento de ventilador (DTots en horas): 660/caudal especifico (m3/min*t) segun lo determinado arriba.

En esta instancia, la lectura proveniente de los diversos medios sensores (23) (24) y (25) asi como el control ejercido sobre el quemador (20) y el ventilador (19) son posibles de llevar a cabo a traves del antes mencionado medio de control electronico (21) por ejemplo, una computadora, procesador electronico, controlador programable y lo similar ubicado en la cabina de control (22) permitiendo a la instalacion de control de humedad llevar a cabo el registro de las horas de funcionamiento del ventilador (es decir tiempo en el que se estaba generando un cambio de humedad en la condicion del grano) desde el inicio. Siendo Ds, a modo de ejemplo, las horas acumuladas de funcionamiento del ventilador hasta el momento de efectuar el registro y calculo. Es posible calcular entonces el % de secado en el cual se encuentra el procedimiento en base a la siguiente expresion :

porcentaje de secado = —D—100 ;

DTots

expresado en palabras;

Tiempo de funcionami ento actual

Porcentaje de ajuste de humedad actual =----------------------------------------------100

Tiempo total de control calculado

Se entiende por lo tanto como “porcentaje de secado” al grado de avance del proceso de secado del grano contenido en el silo (1), y en consecuencia, es posible adoptar a modo de ejemplo los siguientes rangos de porcentaje de secado para ir ajustando cada vez mas el limite inferior y hacer que el mismo tienda a estar mas proximo que el limite superior:

Porcentaje de secado dentro rango de 0-50%

Lfmite inferior = (Lfmite superior - 3)

Porcentaje de secado dentro rango de 50-75%

Lfmite inferior = (Lfmite superior - 1,5)

Porcentaje de secado dentro rango de 75-100%

Lfmite inferior = (Lfmite superior - 0,5)

Del anterior calculo, si el grado de avance (porcentaje de secado) obtenido sigue siendo menor a 100%, entonces se vuelve a la Etapa de toma de decision para determinar la adopcion una etapa de secado, rehumedecimiento o de aireacion continua (mantenimiento). Tal como se mencionara, esta iteracion de manera preferida se lleva a cabo a intervalos regulares de aproximadamente una hora.

control de humedad final alcanzada

Cuando el porcentaje de secado (progreso del objetivo de la etapa) calculado llega al 100%, se verifica el contenido de humedad del grano tomando una muestra fisica de grano de la superficie del contenido del silo. Si la determinacion de humedad de la muestra de grano confirma que se completo el secado, entonces se finaliza el proceso. De lo contrario, si el contenido de humedad no es el deseado, se prolonga el funcionamiento de la instalacion de control de humedad con los mismos parametros anteriores de manera preferida durante dos dias, luego de los cuales se vuelve a verificar la humedad del grano tomado como muestra fisica de la superficie del contenido de granos dentro del silo. Procediendo asi hasta obtener el grado de humedad deseado (figura 8).

Tal como un entendido en el campo de la tecnica puede apreciar, estando dicho grano a la humedad deseada, es posible descargarlo por gravedad recurriendo a las puertas de descarga (30) junto con la introduccion bajo el piso (10) de una cinta transportadora, pudiendo realizar el barrido final del grano con ayuda del tornillo sin fin barredor (14), sin mayores inconvenientes.

La instalacion y el procedimiento para el control de humedad de grano tal como fueran descriptos, son especialmente aptos para ser utilizados con granos de alto valor comercial tales como el maiz pisingallo, maiz waxy, maiz alto oleico, arroz, cebada cervecera entre otros, proporcionandoles un acondicionamiento de humedad suave y paulatino al tiempo que minimiza el consumo excesivo de energia, todo esto mediante la prediccion de la evolucion del secado basada en el equilibrio natural del grano para estabilizarse en un contenido de humedad de equilibrio, propio del grano de acuerdo a las condiciones de humedad y temperatura reinantes.

De esta manera es posible obtener una instalacion adecuada para almacenar temporalmente el grano, y regular su humedad tomando como parametros de inicio del ciclo abierto temperaturas y humedades del grano y posteriormente prediciendo la evolucion del secado mediante el control de la humedad relativa de la corriente de aire insuflado en el plenum y que oficiara de corriente circulante ascendente para evacuar principalmente la humedad del grano contenido en dicho silo. A modo de referenda, es posible por lo tanto obtener un proceso de secado suave de granos de aproximadamente 20 dias obteniendo un descenso de su humedad de aproximadamente un 4% con respecto del valor inicial de cuando es cargado en el silo, esto permite por ejemplo disminuir la humedad propia del grano de un maiz pisingallo en el termino de 20 dias desde 18% a 14%, tornandolo apto para su comercializacion y conservacion.

Cabe destacar por lo tanto que a diferencia de los ciclos de control electronicos conocidos que retroalimentan informacion evidente tal como las lecturas de humedad y temperatura del grano durante todo el proceso, el procedimiento de la presente invencion se basa en un modelado predictivo que inicia a modo de ciclo abierto con parametros iniciales de lectura y un posterior avance por etapas que priorizan un suave y natural secado o acondicionamiento de la humedad del grano.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento para el control de humedad en granos, semlllas y material a granel similar para ser apllcado a una instalacion de control de humedad, comprendiendo dicha instalacion al menos un silo contenedor (1) de material a granel, comprendiendo dicho silo:

   un piso base plano (9) de material rigido sobre el cual se posiciona y sostiene la pared perimetral (2) de dicho silo contenedor (1),

   un piso elevado (10) con respecto a dicho piso de base (9), contenido dentro de la pared perimetral (2) de dicho silo, en donde dicho piso elevado comprende una pluralidad de orificios (12) que definen pasajes de aire con una superficie relativa de 15% a 30% de la superficie total del piso elevado (10), una camara de aire (18), definida entre dicho piso de base (9) y dicho piso elevado (10),

   un medio insuflador de aire (19) para insuflar una corriente de aire hacia dicha camara de aire (18) conectado a traves de dicha pared perimetral (2),

   un medio de calefaccion de aire (20) conectado previo al ingreso de la corriente de aire a dicha camara de aire (18),

   al menos un medio sensor de temperatura del aire (25) en al menos un punto de lectura de temperatura ubicado en el interior de la camara de aire (18), y al menos un medio sensor de temperatura (23) ubicado externamente a dicho silo y al menos un medio sensor de humedad relativa de aire ambiente (24) ubicado externamente a dicho silo,

   un medio de control electronico (21) conectado operativamente con dicho medio insuflador de aire (19), con dicho medio de calefaccion de aire (20), con dicho medio sensor de temperatura (25) ubicado dentro de la camara de aire (18), a dicho medio sensor de temperatura de aire (23) ubicado externamente a dicho silo, y a dicho medio sensor de humedad relativa de aire ambiente (24) ubicado externamente a dicho silo;

   incluyendo dicho medio de control electronico (21) un medio de registro inicial de datos de dicho medio sensor de temperatura (25) ubicado dentro de la camara de aire (18), de dicho medio sensor de temperatura de aire (23) ubicado externamente a dicho silo y de dicho medio sensor de humedad relativa de aire ambiente (24), ubicado externamente a dicho silo, un medio de registro de valor deseado para registrar una humedad deseada del material a granel y un medio de modelado y calculo para modelar de manera predictiva los cambios de humedad y temperatura del material a granel y calcular los tiempos de encendido y apagado, y controlar la potencia de funcionamiento de dichos medio de insuflado y calefaccion de aire,

   en donde el procedimiento comprende establecer una division por capas del material a granel contenido en dicho silo (1), determinando de esta manera una pluralidad de capas de material a granel;

   medir la humedad inicial de al menos la capa inferior de dicha pluralidad de capas de material a granel;

   registrar dicha humedad inicial de al menos dicha capa inferior en dicho medio de registro de datos iniciales de dicho medio de control electronico (21);

   registrar un valor deseado de humedad del material a granel en dicho medio de registro de valor deseado de dicho medio de control electronico (21);

   caracterizado porque el procedimiento ademas comprende medir valores iniciales de temperatura de al menos la capa inferior de dicha pluralidad de capas del material a granel;

   registrar dichos valores de temperatura iniciales de al menos dicha capa inferior en dicho medio de registro de datos iniciales de dicho medio de control electronico (21);

   establecer un caudal circulante de aire de dicho medio insuflador de aire (19);

   registrar dicho caudal circulante de aire en dicho medio de registro de datos iniciales de dicho medio de control electronico (21);

   determinar por medio de dicho medio predictivo de modelado y calculo un rango de humedad que comprende un limite inferior de humedad deseado y un limite superior de humedad deseado, obtenidos tales limites en base a un rango de tolerancia preestablecido alrededor de dicho valor deseado de humedad registrado en el material a granel;

   determinar mediante dicho medio predictivo de modelado y calculo el accionamiento de una etapa seleccionada del grupo que comprende una etapa de secado, una etapa de mantenimiento y una etapa de rehumedecimiento;

   en donde dicha etapa es seleooionada de acuerdo con el valor de humedad de dlcha primer capa Inferior selecclonada a partir de los granos contenidos en dicho silo, en base a la comparacion de dicho limite inferior de humedad deseado y dicho limite superior de humedad con respecto a dicho valor de humedad de dicha primer capa inferior;

   registrar la humedad relativa ambiente por medio de dicho medio sensor de humedad relativa ambiente (°/o)(24) y la temperatura ambiente (0C) obtenida mediante dicho medio sensor de temperatura ambiente (23) a la que esta siendo expuesta dicho material a granel,

   calcular mediante dicho medio de control electronico el Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE) de dicho tipo de material a granel, como un indicador del contenido de humedad al cual se estabilizara dicho material a granel con el transcurrir del tiempo,

   establecer la activacion de dicho medio insuflador de aire (19) y dicho medio de calefaccion de aire (20) en base a la temperatura del aire y el Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE) del material a granel y el valor deseado de humedad registrado en dicho medio de registro de valor deseado de humedad, en base a una pluralidad de tablas o formulas que relacionan la temperatura del aire en la camara de aire, el CHE, la humedad relativa (%) y la temperatura ambiente.
2. 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde dicho medio insuflador de aire (19) comprende un ventilador centrifugo, con una caudal de circulacion de aire en funcion del peso de material a granel en el rango de aproximadamente 1 a 2 m3/(min.t), y dicho medio de calefaccion de aire (20) comprende un quemador de gas.
3. 3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde dicho piso base (9) es de hormigon y dicha pluralidad de orificios comprende agujeros circulares de aproximadamente 4 mm de diametro.
4. 4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde dicho medio sensor de temperatura del aire (25) en al menos un punto de toma de lectura de temperatura ubicado en el interior de la camara de aire se posiciona aproximadamente 90 grados hacia la izquierda o derecha con respecto a la entrada de aire insuflado por el medio insuflador de aire (19).
5. 5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde dicha etapa de secado comprende el encendido de dicho medio insuflador de aire y, cuando la temperatura calculada y el cHe no permite secado, de dicho medio de calefaccion y en donde esta etapa de secado es activada si el valor de humedad de dicha primer capa inferior de material a granel es superior a dicho limite superior de humedad.
6. 6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en donde dicha etapa de mantenimiento comprende el encendido de dicho medio insuflador de aire y en donde esta etapa de mantenimiento es activada cuando dicho valor de humedad de dicha primer capa inferior de material a granel se encuentra dentro del rango determinado por dicho limite superior y limite inferior de humedad.
7. 7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5 a 6, en donde dicha etapa de rehumedecimiento comprende el encendido de dicho medio insuflador de aire cuando la temperatura calculada y el CHE permiten el rehumedecimiento, y en donde esta etapa de rehumedecimiento es activada si dicho valor de humedad de la primer capa inferior de material a granel es inferior a dicho limite inferior de humedad.
8. 8. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5 a 7, en donde dicha etapa de secado, etapa de mantenimiento y etapa de rehumedecimiento comprende el calculo periodico de la variacion de temperatura y humedad de cada capa de dicha pluralidad de capas, en base al valor de temperatura de dicho sensor de temperatura en dicha camara de aire (18) y en el valor de humedad y temperatura relativa del aire ambiente de dichos medios sensores (24, 25) ubicados externos a dicho silo, sin necesidad de mediciones adicionales de humedad en dicha primera capa del material a granel, determinando mediante el uso de dicho medio de modelado y calculo el grado de avance de la etapa activa, hasta que dicha etapa alcanza el cien por ciento de avance, y utilizando ademas ecuaciones de equilibrio que comprenden,

   al menos una ecuacion de balance de calor entre el aire y el material a granel; al menos una ecuacion de balance de masa entre el aire y el material a granel; y

   al menos una ecuacion de equilibro entre el contenido de humedad de equilibrio (CHE) del material a granel y la humedad relativa de equilibrio (HRE) del aire.
9. 9. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5 a 8, en donde dicho medio de modelado y calculo de tiempos de encendido y apagado de dicho medio insuflador de aire (19) asi como para operar el control de potencia de dicho medio de calefaccion de aire, realiza las siguientes etapas de:

   a) oaloular el ascenso de temperatura y descenso de humedad relativa en la camara de alre (18) del silo provooados por la friccion del ventilador al forzar el paso de aire a traves del grano;

   b) calcular la resistencia estimada del aire (presion estatica) en base al caudal de aire, tipo de material a granel y altura de la masa de material a granel, segun estandar ASAE D272.3;

   c) calcular el incremento en temperatura segun siguiente ecuacion:

   Incremento de Temp. (°C) = 0,00111 ■ Presion estatica (Pa)

   d) calcular la reduccion de la humedad relativa en la camara de aire para dicho incremento de temperatura, segun el estandar ASAE D271.2; y

   e) calcular el contenido de humedad en equilibrio del aire de secado en base a el estandar ASAE D245.5.
10. 10. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, en donde en periodos de tiempo predeterminados, se ajusta el valor predefinido de limite inferior de humedad deseado, acercandolo al limite superior de humedad deseado conforme avanza dicha etapa de secado o rehumedecimiento; en donde el ajuste del limite inferior de humedad deseado se realiza de la siguiente manera:

    tomar la lectura proveniente de dichos medios sensores y obtener el registro del tiempo de funcionamiento actual de dicho medio insuflador de aire desde el inicio del presente procedimiento, calculando el % de secado actual que ha alcanzado el procedimiento en base a la siguiente ecuacion:

    Tiempo de funcionamiento actual

    Porcentaje de ajuste de humedad actual =------------------------------------------------100

    Tiempo total de regulation calculado

    en donde dicho porcentaje de ajuste de humedad actual permite a dicho medio de control electronico determinar el grado de avance del proceso de ajuste de la humedad de dicho material a granel, en donde un nuevo limite inferior deseado es seleccionado del grupo que comprende:

    - un nuevo limite inferior de humedad deseado = (Limite superior - 3) si el porcentaje de ajuste de humedad actual se encuentra dentro del rango de 0 a 50%;

    - un nuevo limite inferior de humedad deseado = (Limite superior - 1,5) si el porcentaje de ajuste de humedad actual se encuentra dentro del rango de 50 a 75%; y

    - un nuevo limite inferior de humedad deseado = (Limite superior - 0,5) si el porcentaje de ajuste de humedad actual se encuentra en el rango de 75% a 100%;

    en donde si el porcentaje de ajuste de humedad actual es menor a 100%, el procedimiento procede a comenzar nuevamente el modelado y calculo, en donde una etapa es seleccionada de acuerdo con el valor de humedad calculado en base a la prediccion del control electronico, de acuerdo a dicho medio de modelado y calculo en dicha primer capa inferior seleccionada de dicho material a granel contenido en dicho silo, en base a la comparacion de al menos dicho nuevo limite inferior de humedad deseado y de dicho limite superior de humedad con respecto a dicho valor de humedad calculado en base a dicha prediccion de dicho medio de control electronico de acuerdo a dicho medio de modelado y calculo.