Costos de energía para el secado y enfriamiento del maíz.

El tipo y diseño de la secadora es el factor más importante, ya que el consumo de energía se ve afectado por factores como:

• Flujo de aire por bushel.

• Dirección del flujo de aire en relación con la dirección del grano.

• Profundidad de grano o espesor de columna.

• Revolver o mezclar granos.

• Temperatura de funcionamiento.

• Controles.

• Enfriamiento rápido en la secadora versus enfriamiento lento en un recipiente separado.

• Utilizando recirculación parcial del aire de escape.

Con frecuencia, existen compensaciones entre eficiencia energética, capacidad ( fanegas secas por hora o día) y calidad del grano. Por ejemplo, las cosas que mejoran la eficiencia energética a veces pueden reducir la capacidad.

Desafortunadamente, no tenemos buenos datos para tipos o marcas de secadoras específicas y actualmente ninguna organización realiza pruebas independientes sobre el uso de energía de las secadoras. Lo mejor que podemos hacer es asegurarnos de que los datos del fabricante tengan sentido y que estemos comparando las mismas cosas cuando analizamos datos de diferentes marcas.

Como era de esperar, las secadoras consumen menos energía en climas cálidos y secos y más energía en climas fríos. El uso de gas es aproximadamente proporcional a la cantidad de grados que calienta el aire.

Por ejemplo, calentar aire de 0 a 240 grados Fahrenheit requiere aproximadamente un 20 por ciento más de gas que calentar aire de 40 a 240 grados.

Los siguientes factores compensan los ahorros de energía al calentar el aire de secado en condiciones cálidas:

• El aire caliente es menos denso que el aire frío, por lo que los ventiladores mueven menos aire. Esto tiende a reducir la capacidad de secado cuando el aire exterior es cálido.

• El aire cálido del exterior suele contener más humedad que el aire más frío, lo que también tiende a reducir la capacidad de secado.

• Se pierde menos humedad durante el enfriamiento cuando el aire exterior está cálido, porque la pérdida de humedad es función de la diferencia entre la temperatura del grano caliente y el aire exterior.

Se necesita un poco más de gas por punto de humedad eliminado con contenidos de humedad bajos que con contenidos más altos. Y, por supuesto, se necesita más gasolina por bushel para eliminar más puntos totales de humedad.

Esto significa que cualquier cosa que los productores puedan hacer para sacar el maíz de la secadora a gas antes, por ejemplo, usando secado o secado combinado – mejorará la eficiencia del gas utilizado y reducirá el uso total de gas.

No seque el grano más de lo necesario. El secado excesivo para un almacenamiento seguro, la comercialización o el uso final del grano aumenta el uso de energía, reduce el peso del grano disponible para la venta, aumenta la susceptibilidad a la rotura de los granos y reduce las ganancias generales.

Una gestión cuidadosa y/o sensores de humedad y controles de la secadora de alta calidad pueden reducir los problemas de secado excesivo.

Los investigadores y agricultores están encontrando diferencias entre los híbridos en cuanto a los requisitos energéticos para el secado artificial. Desafortunadamente, todavía no sabemos lo suficiente como para recomendar un híbrido sobre otro sobre esta base.

Sin embargo, los ensayos de rendimiento del maíz indican algunos niveles de alto rendimiento.Los híbridos productivos tienen una humedad de cosecha consistentemente menor. El uso de estos híbridos reduciría los costos de secado.

Cuanto más maíz deba atravesar el aire de secado antes de salir de la secadora, más saturado estará el aire y menor será el uso de gas por bushel.

Sin embargo, aumentar la profundidad del grano o el espesor de la columna también aumenta la variación de la humedad cuando la secadora está descargada. El aumento de la profundidad del grano también tiende a reducir la capacidad del secador.

La pérdida de capacidad del secador al aumentar la profundidad del grano es especialmente crítica para los secadores de flujo continuo en el recipiente, que generalmente brindan la mejor combinación de capacidad y eficiencia con profundidades de grano de cuatro a seis pies.

En teoría, el secado es más eficiente a temperaturas de secado más altas porque se necesita menos energía para evaporar el agua a temperaturas más altas. En realidad, el efecto de la temperatura de secado sobre la eficiencia energética probablemente dependa más de factores como el flujo de aire por bushel y la profundidad del grano o el espesor de la columna.

Sin embargo, sí sabemos que reducir la temperatura del aire de secado reduce la capacidad del secador y mejora la calidad del grano, específicamente, menos granos agrietados y rotos, mejor peso específico y menos daño al almidón.

El aumento del flujo de aire por bushel aumenta la velocidad de secado y tiende a disminuir la variación de humedad en el grano seco. Sin embargo, el aumento del flujo de aire también aumenta el uso de gas por bushel.

El consumo de energía por bushel puede ser el doble en un otoño fresco y húmedo que en uno cálido y seco.

El grano no se secará tanto en climas fríos y húmedos, pero las posibilidades de que se eche a perder son bajas en climas fríos. Agregar calor suplementario (para calentar el aire de secado más allá de las temperaturas exteriores) aceleraría el secado en años fríos, pero el calor suplementario aumenta en gran medida el uso y el costo total de energía.

Contrariamente a la creencia popular, el deterioro de los secadores de aire natural es en realidad menos probable durante el clima frío porque el moho crece más lentamente a bajas temperaturas.

Vea recomendaciones para el secado de maíz al aire libre en el Medio Oeste superior

Si se utilizan flujos de aire inferiores a los recomendados, aumenta el riesgo de deterioro. Si se utilizan flujos de aire superiores a los recomendados, aumenta el uso de energía por bushel.

Puede entregar el mismo flujo de aire por bushel con ventiladores más pequeños en contenedores poco profundos y de gran diámetro en comparación con contenedores profundos y de diámetro angosto. Aunque los contenedores poco profundos y de gran diámetro son inicialmente más caros que los contenedores estrechos y profundos, el ahorro de energía marca la diferencia a lo largo de la vida útil del contenedor.

El llenado por capas, que implica llenar un contenedor unos pocos pies a la vez durante un período de varias semanas, también puede ahorrar energía en el secado al aire natural.

Las primeras capas colocadas en el contenedor se secan rápidamente porque el flujo de aire por bushel es bastante alto en un contenedor parcialmente lleno. Debido a que estas capas se secan rápidamente, el llenado de capas también le permite comenzar a llenar el contenedor con maíz más húmedo.

Los híbridos que maduran antes y se secan más rápido en el campo se pueden cosechar y secar antes en el otoño, cuando el uso de energía por bushel es menor.

El tiempo necesario para mover un frente de enfriamiento a través de un contenedor de grano (llamado ciclo de enfriamiento) depende del flujo de aire por bushel, medido en pies cúbicos de aire por minuto (cfm) por bushel.

Cómo utilizar la secadora y el enfriamiento en almacenamiento para secar el maíz

Utilice el siguiente cálculo para obtener una estimación aproximada de las horas necesarias para enfriar el grano:

Tiempo de enfriamiento en horas = 15 / Flujo de aire en cfm por bushel

Para reducir la temperatura de cosecha de los granos almacenados a la temperatura recomendada para el almacenamiento en invierno (20 a 30 grados Fahrenheit en la parte superior del Medio Oeste), es mejor enfriar el grano en etapas, reduciendo la temperatura de 10 a 15 grados a la vez. Enfriar completamente un contenedor de grano puede requerir de dos a cuatro ciclos de enfriamiento.

Los motores de los ventiladores de aireación y secado de granos suelen consumir aproximadamente 1 kW de energía eléctrica por caballo de fuerza nominal (hp). El kilovatio hora total (kWh) de uso de energía eléctrica es el kW de potencia eléctrica consumida multiplicado por el motor del ventilador y el número de horas de funcionamiento del ventilador.

Así, el consumo de energía eléctrica de los motores de los ventiladores es aproximadamente:

Uso de energía del ventilador en kWh = Potencia del motor en hp x 1 kW por hp x horas de operación

Calcule el costo de energía por bushel para secar maíz con una humedad de 21 a 16 por ciento cuando el gas licuado de petróleo (GLP) cuesta $2.00 por galón y la electricidad cuesta $0.10 por kilovatio hora (kWh). Se supone que el último punto o dos de humedad se eliminarán durante el proceso de enfriamiento.

Puntos eliminados = 21% - 16% = 5 puntos de humedad eliminados

Costo de energía = (5 puntos x 0.02 galones de GLP por bushel por punto x $2.00/galón)+ (5 puntos x 0.01 kWh por bushel por punto x $0.10 por kWh)

= (0.1 galones por bushel x $2.00 por galón) + (0.05 kWh por bushel x $0.10 por kWh)

= $0.20 por bushel (GLP) + $0.005 por bushel (electricidad) = $0.205 por bushel

Calcule el costo promedio de energía del ventilador para secar maíz con 21 por ciento de humedad cosechado el 15 de octubre y secado a 1.0 pie cúbico de aire por minuto por bushel (cfm/bu) en un secador de aire natural en Minnesota, cuando la electricidad cuesta $0.10/kWh. Tenga en cuenta que es posible que deba hacer funcionar el ventilador en la primavera para completar el secado.

Costo de energía eléctrica = 1.0 kWh por bushel x $0.10 por kWh = $0.10 por bushel

Usando las ecuaciones de la sección “Enfriamiento y aireación”, estime el costo por bushel para airear un contenedor de 10,000 bushel de maíz seco usando un ventilador de 1/3 hp que entrega un flujo de aire de aproximadamente 0.15 pies cúbicos de aire por minuto (cfm) por almud. Supongamos que se necesitan cuatro ciclos de enfriamiento para enfriar completamente el grano y que la electricidad cuesta $0.10/kWh.

Tiempo para el ciclo de enfriamiento = 15 / 0.15 cfm por bushel = 100 horas

Tiempo total de funcionamiento del ventilador = 4 ciclos x 100 horas por ciclo = 400 horas

Uso de energía del ventilador = 0.33 hp x 1.0 kW por hp x 400 horas = 133 kWh

Costo de energía del ventilador = 133 kWh x $0.10 por kWh = $13.30

Costo de energía del ventilador por bushel = $13.30 / 10,000 bushels = $0.00133 por bushel