Flujo de aire: ¿Por qué más aire no siempre significa secar más rápido?

El aire es el medio encargado de transportar la humedad que se extrae de las nueces. Por eso, inicialmente podría parecer lógico pensar que cuanto mayor sea el flujo de aire, más rápido será el secado. Sin embargo, los ensayos realizados por UC Davis muestran que esta relación tiene un límite.

En las pruebas se analizaron velocidades de aire equivalentes aproximadamente a 0,25; 0,51; 0,76; 1,02; 1,27 y 1,52 m/s. Al aumentar el flujo, el tiempo de secado efectivamente disminuyó, pasando de aproximadamente 20 horas a 9,75 horas entre los extremos estudiados.

Pero el dato más interesante aparece al observar cómo evoluciona esa reducción.

Los primeros incrementos de flujo producen mejoras importantes en el tiempo de secado. A medida que seguimos aumentando la velocidad del aire, la reducción obtenida es cada vez menor. El propio estudio concluye que por encima de aproximadamente 0,76 m/s (150 ft/min), aumentar el flujo tenía relativamente poco efecto sobre el tiempo de secado, mientras que aumentaban los requerimientos energéticos.
Miremos esa data en el siguiente grafico:

Al principio, aumentar el flujo de aire mejora mucho el proceso. Después de cierto punto seguimos moviendo y calentando cada vez más aire para conseguir reducciones cada vez menores en el tiempo de secado.

Reducir el tiempo de secado aproximadamente a la mitad implicó aumentar el consumo energético total en alrededor de un 123 %, es decir, consumir unas 2,2 veces más energía por tonelada procesada.

Además, por separado, el efecto es todavía más ilustrativo: el propano teórico aumenta aproximadamente 108 % (22,4 → 46,7 kg/t), mientras que la electricidad del ventilador aumenta alrededor de 1.000 % (4,9 → 54,2 kWh/t).

No se trata solamente de mover más aire

Este comportamiento es especialmente importante al momento de diseñar un sistema de secado.

Aumentar el caudal significa que el ventilador debe mover una mayor cantidad de aire a través de la masa de producto. Y ese aire también debe ser llevado hasta las condiciones térmicas necesarias para el proceso.

Por eso existe un punto a partir del cual estamos utilizando ventiladores de mayor capacidad y calentando mayores cantidades de aire, pero obteniendo una mejora cada vez menor en el tiempo total de secado.

En los ensayos de UC Davis, a la máxima condición estudiada, equivalente aproximadamente a 1,52 m/s, la energía utilizada por el ventilador llegó a representar alrededor del 30 % del costo energético total del proceso.

Cómo llevamos este concepto al desarrollo de nuestros generadores de calor

Este principio ha sido especialmente importante en el desarrollo y ensayo de nuestros generadores de calor HANUTEC.

No buscamos simplemente generar temperatura. Buscamos entregar temperatura y flujo de aire en condiciones que sean realmente aprovechables por el proceso de secado.

Por eso el desarrollo de nuestros equipos incluye pruebas destinadas a analizar el comportamiento conjunto del generador, el ventilador y el sistema de distribución de aire. El objetivo es lograr un flujo suficiente para atravesar correctamente la masa de producto y transportar la humedad extraída, evitando sobredimensionar innecesariamente el movimiento de aire.

Hacia un sistema de secado inteligente.

Y nuevamente aparece una pregunta similar a la que planteamos cuando analizamos la temperatura:

¿Tiene sentido trabajar con el máximo flujo de aire durante todo el proceso?

Si aumentar el flujo por encima de determinado punto produce cada vez menos reducción del tiempo, pero aumenta el consumo energético, entonces controlar únicamente la temperatura deja afuera una parte importante del problema.

Los secadores Hanutec están fabricados con ventiladores de diseño propio y exclusivo que generan un caudal y presión de aire tales que mantienen un flujo de aire continuo sin alteraciones en el rango de valores de flujo de aire altamente eficientes. La única condición para ello es llenar el bin hasta el nivel indicado, de otra forma, el flujo de aire sale del punto de óptimo funcionamiento.