w20150305202952797_7000170729_06-26-2015_144221_pm_13. CONCERVACION DE LA ENERGIA MECANICA 2015.pdf
Concervacion de Granos Almacenados
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CONSERVACION DEGRANOS ALMACENADOS
REV: DICIEMBRE 2006
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LOS GRANOS SON MATERIALES
HIGROSCOPICOS Tienden a recibir o entregar humedad al
ambiente que los circunda. Es decir tienden a equilibrar su humedad
con la de los espacios intersticiales. Se han estudiado las humedades deequilibrio de diferentes granos en
diferentes condiciones. Estas tablas, ogrficas, se denominan Isotermas.
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Esta es una de las tablas aplicables al arroz
38100
3595
3290
2985
2780
2475
2170
1865
1660
1355
1050
745
440
235
CF
Condicionestropicales
Temp.
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TABLAS ISOTERMAS Las tablas difieren un poco para las
diferentes variedades y segn el secadohaya sido continuo o haya tenido procesosde rehumedecimiento, pero para efectosprcticos las cifras anteriores puedenconsiderarse adecuadas.
Isoterma: a temperatura constante
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CARTA SICROMETRICA Grfica para establecer las relaciones en
el aire entre: Humedad relativa.
Humedad absoluta.
Temperatura de bulbo seco.
Temperatura de bulbo hmedo.
Densidad.
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CARTA SICROMETRICA
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EJEMPLO La temperatura ambiente
promedio de los Llanosdurante la noche se puedeestimar en 75 F (24 C)
Con aire a temperaturaambiente, si la humedad
relativa es superior a 60 %,la humedad de equilibrioque alcanza el grano, consuficiente tiempo, es
superior a la que puedeconsiderarse segura paraalmacenaje: 12.5%aproximadamente.
24oC= 75oF
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EJEMPLO, SECAMIENTO Si la temperatura se aumenta a 38o C
(100o F), temperatura utilizadanormalmente en las llamadas secadorasde alberca para arroz (Lister, enVenezuela), se consigue el efecto dereducir la humedad relativa del aire como
se indica en la tabla siguiente (preparadacon la carta sicromtrica).
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10.2%47%100%
9.7%41%90%
8.7%35%80%
8.4%32%70%
HUMEDAD DE
EQUILIBRIO
DEL GRANO
HUMEDAD DEL
AIRE
DESECANTE ALCALENTARLO
A 38 C
HUMEDAD
AMBIENTE A
24 C
HUMEDAD DE EQUILIBRIO A 38 C
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EJEMPLO, SECAMIENTO Es decir que, an con aire ambiente de
alta humedad, se consigue extraerhumedad de arroz si la temperatura desecado es de 38oC.
Naturalmente la velocidad de secadodisminuye gradualmente a medida que la
humedad relativa del aire desecanteaumenta.
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AIREACION DE LOS GRANOS Sistema desarrollado en los Estados
Unidos hacia 1950, para ayudar aconservar los enormes excedentes de laposguerra.
En EE.UU, Argentina, Uruguay, paseseuropeos , la inyeccin de aire despusde las cosechas implica enfriarel grano
aprovechando las condicionesambientales del otoo.
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AIREACION DE LOS GRANOS En el trpico el uso de la aireacin est
limitado a conseguir: Ligero enfriamiento,
Reduccin de temperatura de puntoscalientes,
Extraccin de un poco de humedad del grano,
Remocin de aire de condensacin (conventiladores de aire extrado).
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AIREACION DE LOS GRANOS Aire inyectado o extrado (??).
La cantidad de aire por unidad de peso degrano se relaciona con el tiempo deavance de los frentes de enfriamiento y
de secado. Pisos perforados en los silos.
Ventiladores con capacidad para vencer lacapa de grano (presin esttica). Tablasde C-K.Shedd.
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Grfica de C.K.Shedd
PADDY SECO
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Tiempo de Almacenamiento
Cuando empieza adeteriorarse elgrano?
El da en que secosecha
Aumenta con altahumedad
Aumenta con altatemperatura
Qu hacer paramaximizar el tiempo
de almacenamiento? Acondicionar el grano
con la brevedad
posible
Mantener lascondiciones
apropiadas dentro delsilo
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Perodo de Almacenaje Seguro (Maz)
0
300
600
900
1200
1500
13% 15% 20%
Das
27 C.
24 C.
21 C.
18 C.
16 C.
humedad
Zona tropical30 C, o ms
?
Esta grfica norteamericana, no alcanza a reflejar latemperatura promedio de almacenaje del trpico: 30 C, o ms
Grfica facilitadapor Super Brix
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Condiciones favorables para hongos
e insectos
Humedad del grano
Tempe
ratura
40
30
20
10
30
40
50
60
70
80
90
100
5% 10% 15% 20% 25%
C F
Insectos
HongosHongos
Las Condiciones tropicalessiempre se relacionan con
dificultades, hongos e insectos
Grfica facilitadapor Super Brix
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DESARROLLO DE HONGOS En el aire ambiente de todas las zonas de
produccin y almacenaje de granos estnpresentes esporas de hongos. Cada especie de hongos tiene su ecosistema
de desarrollo ptimo (Temperatura y HumedadRelativa).
Las especies dainas de hongos de almacenajesuspenden su desarrollo cuando la HumedadRelativa de los espacios intersticiales es inferiora 62%.
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38100
3595
3290
2985
2780
2475
2170
1865
1660
1355
1050
745
440
235
CF
TEMP.
Humedad segura de almacenaje
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EL PROBLEMA DE LA DISPERSION DE
LA HUMEDAD EN LOS GRANOSINDIVIDUALES La humedad de los granos individuales de
arroz recibido del campo tiene altadispersin, originada en la diferencia demaduracin de dichos granos, derivada, asu vez, principalmente, de su colocacinen la espiga y de diferencias varietales
que inducen diferente tiempo de floracinde las partes de la espiga.
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DISPERSION DE LA HUMEDAD EN
LOS GRANOS INDIVIDUALES En la dispersin de la humedad inciden,
adems, otros aspectos como: Mezcla de variedades en la semillautilizada (Colombia, Venezuela, Ecuador),
Presencia de roedores en los cultivos quepueden trozar tallos que luego rebrotan ymaduran con tardanza (notorio en
Venezuela), Variabilidad en las condiciones climticas
durante la recoleccin (trpico).
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DISPERSION DE LA HUMEDAD EN LOS
GRANOS INDIVIDUALES
En los cuadros que siguen se utiliza el
indicador estadstico de desviacinestndarpara reflejar la magnitud de ladispersin de la humedad de los granos
individuales en la muestra. Las grficas que siguen muestran el orden
de maduracin normal de los granos en laespiga.
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EQUIPO PARA MEDICION DE LA
DISPERSION DE LA HUMEDAD Determinador de la
humedad individualde los granos.KETT PQ-510
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DISPERSION DE LA HUMEDAD En las grficas siguientes se aprecia la
dispersin de la humedad en granosrecibidos del campo, de diferentesvariedades, en molinos de arroz, en
Venezuela en 2002. Es importante observar los extremos de
las variaciones de humedad.
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GRANO DE CAMPODv std 2.46
Dispersin de la humedad de arroz
paddy recibido de campo H%
promedio 23,4% Dv std 2,46
0 5 10 15 20
17.5
19
20.5
22
23.5
25
26.5
28%dehumedaddelosgrano
Nmero de granos
Serie1
GRANO DE CAMPO
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GRANO DE CAMPODv std 2.58
Dispersin de la humedad de arroz
paddy humedo recibido del campo
2 H% prom 25,4% Dv std 2,58
0 5 10 15 20
19
20
22
23
25
26
28
29
31
%dehumedaddelosgrano
Numero de granos
Serie1
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VARIACION DE LA DISPERSION Se han observado varios casos extremos
con granos de campo cuya desviacinestndarfue superior a 4.0.
Dichos casos corresponden a mezclasvarietales sumadas con floracin inducidams de una vez, por diversas razones
(resiembra, ataque de roedores ...).
GRANOS DE CAMPO CON VARIAS COSECHAS
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GRANOS DE CAMPO CON VARIAS COSECHASMEZCLADAS, Dv std 3.85 y 4.08
14%
32%
CON EL VALOR PROMEDIO
PRCTICAMENTENO HAY GRANOS
PROMEDIO
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ALMACENAJE, INDICADORES En la tabla siguiente Ediagro propone un
primer intento de clasificacin de losrangos de variacin de la dispersin de lahumedad en zonas tropicales (no
conocemos indicadores de otras fuentes).Es necesario mencionar que todava hacefalta analizar ms informacin sobre eltema.
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Se deben extremarlas precaucionesrelacionadas con latemperatura desecado inicial. Nosobrepasar 45 C entorres y 32 C enAlbercas.
Debera tratar deconsumirse con lamayor brevedadposible.
Se debenaumentar lasprecaucionesrelacionadascon latemperatura desecado inicial.Puede presentar
problemasposterioresdurante elalmacenaje.
Se debentomarprecaucionesrelacionadascon latemperatura desecado inicial.
Grano defcilmanejo
Comentarios
Desviacin Estndarsuperior a 2,5
DesviacinEstndar entre1,7 y 2,5
DesviacinEstndar entre1 y 1,7
DesviacinEstndarInferior a 1
Grano decampo
Muy altaAltaMediaBaja
CLASIFICACIN DE LA DISPERSIN DE LA HUMEDAD DE GRANOSINDIVIDUALES
GRANO PARA SECAMIENTO
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Por qu Airear?
El grano es un organismoVIVO
Respira.
Genera humedad y calor.
Estas condiciones facilitandesarrollo de hongos e
Insectos.
Grfica facilitadapor Super Brix
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Programacin de aireacin
Para ejecutar una aireacin exitosa debenevaluarse las variables que inciden en laefectividad de la misma.
La aireacin debe ser programada deacuerdo con las condiciones ambientales
presentes y el estado del grano
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Para programar una aireacin se
necesita:1. Conocer las condiciones del aire
intergranular que va a serreemplazado.2. Conocer las condiciones del aire
ambiente que va serintroducido dentrode la masa de granos.
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1. Conocer las condiciones del aire
intergranular Temperatura: Se utilizan los datos del
sistema de termometra. Humedad del aire intergranular: Se
utiliza la grfica de isotermas deequilibrio para conocer HR% del aireintergranular.
Con la tabla sicromtrica se determinala humedad absoluta contenida en elaire intergranular.
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2. Conocer las condiciones del aire
ambiente que va a ser forzado Determinar las variaciones de temperatura
y humedad relativa del aire a travs delda y la noche en las fechas y lugar dondese va a realizar la aireacin.
Identificar la variacin de la temperatura yla humedad absoluta del aire.
Establecer los puntos crticos cuando nose puede realizar aireacin.
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Control de la aireacin La aireacin no es un trabajo de corto
tiempo. Usualmente se necesitan muchashoras de aireacin para cambiar lacondicin de temperatura del aire
intergranular. La temperatura de la masa de grano ir
evolucionando a medida que se varealizando la aireacin.
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Control de la aireacin Al avanzar la aireacin, la temperatura de
las capas inferiores disminuye, pero la delas capas intermedias y superioresaumenta a medida que se va desplazando
el frente fresco de abajo hacia arriba,formando un frente ms caliente que vaavanzando lentamente hacia arriba hastasalir del grano.
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Di d Si t d
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Diseo de un Sistema de
Aireacin Condiciones del ambiente
Tiempo de almacenamiento Grano
Tipo de grano Condiciones del grano
Tamao del silo
Distribucin del aire Economa
Di d l Si t
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Diseo del Sistema
Ratas de aire
0.05 - 0.20 cfm/bu. (1/20 to 1/5 ) 0.0009 - 0.0037 m3/s - tonelada
Normalmente se disea para: 0.10 - 0.14 cfm/bu (1/10 to 1/7 )
0.0019 - 0.0027 m3/s - tonelada
Di d l Si t
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Diseo del Sistema
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0 50 100 150 200 250 300Tiempo (Horas)
CFM/BU
Tiempo Aproximado de AireacinPara subir o bajar la temperatura del grano
a la temperatura ambiente
Grfica facilitadapor Super Brix
P bl Ai i
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Problemas en Aireacin
Material extrao (grano sucio) Suciedad en la va de acceso y salida
del aire
Sobrellenado del silo
Condensacin en el techo
Problemas de aireacin
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Problemas de aireacin
Material extrao en
el centro
No hay flujode aire
Grfica facilitadapor Super Brix
Solucin de aireacin
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Solucin de aireacin
Durante elllenado, vaciarel centro cada
24 horas parahacer un conoen el cereal.
Grfica facilitadapor Super Brix
Solucin de aireacin
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Solucin de aireacin
Distribuir elmaterial extrao
Centrfuga Separacin pordensidad
Grfica facilitadapor Super Brix
Solucin de aireacin
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Solucin de aireacin
Distribucin dematerial extrao
Sistema que usa lagravedad.
No se tieneseparacin
por densidad.
Grfica facilitadapor Super Brix
Solucin de aireacin
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Solucin de aireacin
Limpiar el grano
antes dealmacenarlo.
Nota: cada
mquinalimpiadoradifcilmente
puede removerms de 1.5% deimpurezas
Problemas de aireacin
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Problemas de aireacin
Tnel sucio
Perforaciones de
piso tapadas Ventilas de techo
tapadas
No hay flujode aire
Grfica facilitadapor Super Brix
Problemas de Aireacin
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Problemas de Aireacin
Salidas de aireobstruidas
Grfica facilitadapor Super Brix
Solucin de Aireacin
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Solucin de Aireacin
Limpiar lostneles, ductos,
pisos y ventilas detecho antes dellenar el silo
Grfica facilitadapor Super Brix
Problemas de Aireacin
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Problemas de Aireacin
Sobre-llenadodel silo
Grfica facilitadapor Super Brix
Problemas de Aireacin
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Cereal se daaen las paredes
Grfica facilitadapor Super Brix
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Problemas de Aireacin
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Problemas de Aireacin
Condensacin dentro del silo: Se presenta con diferencias de 9OC,o ms, entre temperatura interna y
externa.
Solucin de Aireacin
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Solucin de Aireacin
Instalar ventilas adecuadas en el techo Instalacin de ventiladores extractoresforzados.
Extractores forzados
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Extractores forzados
Pueden fijarse a la
estructura deltecho, previamentereforzada.Los llamados ventiladoreselicos son, normalmente,simples salidas de aire deconveccin. Un sombrerochino hace el mismo
trabajo.
Grfica facilitadapor Super Brix
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VENTILADORESEXTRACTORESPARA ZONASTROPICALES
40%
100%
140%
Control de temperatura
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Co t o de te pe atu a
La temperatura es un indicador de laestabilidad del grano durante el
almacenamiento. La elevacin de la temperatura en la
masa de grano almacenada es sntoma
de acumulacin de calor por: Respiracin de granos con alta humedad
Desarrollo de hongos favorecidos por la altahumedad intergranular
Desarrollo de insectos.
Sistema de Termometra
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Grfica facilitadapor Super Brix
Medicin de la temperatura del
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p
grano almacenado Sistema de termometra fija en los silos o
bodegas graneleras Termometra porttil, con lector manual,
cables o sondas de profundidad.
Toma de muestras por trasiego orecirculacin.
Otros sistemas: caas o testigos inmersosen el grano.
Lecturas de la termometra fija
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Lecturas de la termometra fija
Componentes del sistema:
Cables que contienen varios puntos delectura de temperatura.
Cajas de transferencia de la informacin
procedente de los puntos de lectura de loscables.
Sistema de lectura. Manual o fijo. Simple o
computarizado.
Uso de la informacin de la
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termometra. Lectura de temperatura peridica. Registro de la informacin en planillas o
en matrices electrnicas. Anlisis de la EVOLUCION de la
temperatura en cada uno de los puntos delectura.
Anlisis de la EVOLUCIN de la
temperatura por estratos. Arriba, al centro,al fondo, en los costados, etc...
Significado de las lecturas de la
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termometra.
Un calentamiento concentrado en la partesuperior del grano puede evidenciar: Condensacin en la tapa del silo y
humedecimiento de la capa superior delgrano.
Inicio de una infestacin en la parte alta delgrano o en la superficie.
Significado de las lecturas de la
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termometra
Un calentamiento concentrado en la basedel silo, puede evidenciar: Inicio de una infestacin en el fondo del silo,
proveniente de las bocas de descarga, o losductos de aireacin.
Humedecimiento de la capa inferior del grano
por diversas circunstancias.
Significado de las lecturas de la
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termometra
Un calentamiento en el centro del silo,puede evidenciar: Desarrollo de infestaciones que iban con el
grano almacenado. Concentracin de humedad en parte del
grano almacenado.
Desarrollo de hongos.
Acciones que se desprenden de
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q p
la informacin de termometra
Evaluacin de la tendencia de incrementode temperatura, teniendo en cuenta que elincremento se vuelve exponencial con el
paso e los das. Evaluacin del tiempo de almacenamiento
restante para determinar la convenienciaeconmica de realizar controles.
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Efectos de la recirculacin en
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la temperatura del grano. La recirculacin (mover el grano dentro del
mismo silo) permite romper estructuras decalentamiento en la columna central,desarrolladas a partir del material fino
acumulado all. Al depositar el granonuevamente sobre la superficie superior,el calentamiento podra reiniciarse all.
Es poco probable que la temperatura deesa porcin de grano disminuya. Ayuda unpoco en las etapas iniciales.
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Ejemplo avance de frente de aireacin
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Frente de Aireacin
Grfica facilitadapor Super Brix
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Foco de Calentamiento
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Grfica facilitadapor Super Brix
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Foco de Calentamiento
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Grfica facilitadapor Super Brix
Lecturas de Temperatura
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T/C Nmero
Abr/26 34 32 32 29 29 29
Abr/19 32 30 29 29 29 29
Abr/11 30 29 29 29 29 29
Fecha 1 2 3 4 5 6
Cable #1
Instalacin de Cables de
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TermometraArea de Sensibilidad del Cable12 (3.65m) Radio/2-3 Das
2
5
6
8
7
1
4 9
3
Grfica facilitadapor Super Brix
Area de Sensibilidad del Cable
-
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12 (3.65m) Radio/2-3 Das
2
7
1
3
5
9
8
6
4
Grfica facilitadapor Super Brix
-
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Anclaje de Cables
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Grfica facilitadapor Super Brix
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Grfica facilitadapor Super Brix
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Grfica facilitadapor Super Brix
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CRITERIOS PARA AIREACIN DE
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SILOS, RESUMEN Los hongos, causantes del mayor deterioro en
los granos, no se desarrollan de manera
apreciable si la humedad relativa (HR) de losespacios intersticiales es menor a 62%.
La HR anterior corresponde a una humedad deequilibrio del arroz de 12.5% aproximadamente.
Las relaciones de temperatura, humedadrelativa y humedad absoluta, se establecen conayuda de la carta sicromtrica.
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CRITERIOS PARA AIREACIN DE
S OS S
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SILOS, RESUMEN Durante el da se puede llegar a tener
temperaturas promedio de 35 oC con HR de
95% (alta humedad pero sin lluvia), la humedadabsoluta en este caso es 33 gramos de vaporpor kg de aire seco.
No es posible esperar, en ningn caso, que elgrano almacenado en silos en los Llanos,durante varias semanas, tenga una temperaturainferior a la temperatura promedio de las 24horas. Se podra suponer que este promediooscila alrededor de 32 o 33 oC
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CASO 2
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El grano se ha calentado hasta llegar a 40 oC Seanaliza la posibilidad de airear durante la noche
con 25 C y HR 95%. Se puede suponer que elaire llega hasta la temperatura promedio de 32C mencionada anteriormente. La humedad
absoluta del aire exterior es 20 gramos por kgde aire seco y la HR del aire al tomar contactocon el grano y adquirir la temperatura de 32 C
se establece alrededor de 58%.
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CASO 3
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El grano se ha calentado hasta llegar a 40oCy se desea airear de da, cuando las
temperaturas ambientes van a ser superioresa la temperatura promedio del da y la noche(32 C). En este caso la aireacin se podrahacer cuando la HR sea inferior a 55% (o50% si se desea ser un poco msconservador) pues en ningn caso al airellegar a humedad superior al lmite de 62%
de desarrollo de hongos.
LA PRACTICA
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El almacenaje de granos por plazos medianos(ms de 3 o 4 meses) en los trpicos es una
carrera entre el deterioro por calentamiento y elresecamiento. Las condiciones del aire de aireacin no son
controlables y difcilmente tienen lascondiciones necesarias para enfrentar losproblemas que se pueden presentar.
Normalmente se aplica aire cuando se detectancalentamientos y las condiciones ambientales lopermiten.
LA PRACTICA
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Se debe seguir el principio de terminar todoproceso de aireacin iniciado para evitar daos
mayores causados por una bolsa de airecaliente dejada a mitad de camino. Normalmente se prefiere una merma por
resecado a una prdida de precio porcalentamiento. Se debe establecer con base en los criterios
anteriores el valor del disparador de altatemperatura.
LA PRACTICA
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En el trpico almacenajes de 7 u 8 mesesdeben ser considerados como largo plazo,
pues en ningn momento se cuenta con aireverdaderamente fro que se pueda inyectar paracontrolar el desarrollo de insectos y hongos,
como se hace en Brasil o Estados Unidos. Las experiencias de almacenajes largos en
Colombia y Venezuela siempre terminaron con
grano de color ambarino y afectado porinsectos.
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Principios de la refrigeracin
de granos
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de granos La temperatura del grano en
almacenamiento tiene correlacin conla respiracin y el desarrollo de calor enla masa de granos.
A menor temperatura menor respiraciny desarrollo de calor.
A menor temperatura menos cantidadde prdida de peso por respiracin ydeshidratacin.
EN EL TROPICO NO SE CUENTA NUNCA CON AIRE AMBIENTE FRIO
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INYECCION DE AIRE FRIO (PANAMA, R.DOMINICANA)
Efectos de la refrigeracin
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Los insectos no se reproducen debajo de18oC y se mueren por debajo de 13oC
Cuando se refrigeran los granos, el uso deinsecticidas disminuye fuertemente,
quedando limitado al uso de insecticidasde proteccin de equipos e instalaciones,por aspersin o nebulizacin.
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PERDIDAS EN UNA
INFESTACION
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INFESTACION
Consumo por ciclo:gramos por kg de
grano.0,4
Infestacin baja (15 insectos por
kg)
Consumo por ciclo:gramos por kg degrano.2,4
Infestacin media (100 insectospor kg)
Consumo por ciclo:gramos por kg degrano.4,8
Infestacin alta (200 insectos porkg)
Miligramos24Un insecto durante su vidaconsume en promedio
COSTOS DE ENFRIAMIENTO
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El clculo de costos depende de la zonaclimtica donde se ubica el equipo.
Los costes tpicos de refrigeracin oscilanentre 4 y 12 kw-h por tonelada mtrica,
correspondiendo el primero a lugares declima templado y el valor ms alto aclimas tropicales, con muy alta
temperatura y humedad ambiental.
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UN EJEMPLO ENVENEZUELA
2006
COSTO CONSERVACION GRANO, INCLUYE PERDIDAS
7 000
8.000
9.000
DAB
s.
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01.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
10 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
INFESTACION INSECTOS/KG
COSTO
PORTONELAD
Costo fumigacion Costo con frio