Un Análisis sobre la Reposición del Contenido de Humedad

Marcos Wendt Instructor del Curso Excelencia en Conservación de Granos

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Cuenta el relato de la Sagrada Escritura que en cierta ocasión San Pedro preguntó a Cristo por el número de veces que se debía perdonar a un reincidente, si siete veces sería suficiente, a lo que Jesús respondió rápidamente que no sólo siete, sino setenta veces siete, apuntando así a un nivel extremadamente alto de virtud y piedad, para dejar al apóstol sin saber cuál es la respuesta.

El tema que pretendo abordar en este número no tiene nada que ver con la teología, aunque el diálogo anterior me recuerda otra afirmación que he escuchado innumerables veces, pero que involucra el contenido de humedad de los granos.

Cuenta la leyenda que mojar los granos después de secarlos es siete veces más difícil que secarlos. Quién hizo las cuentas, hace horas que no tengo la menor idea de quién es, sin embargo afirmo que, no solo siete, sino seguramente "setenta veces siete" Juegos de palabras aparte, vale la pena comprender algunos puntos básicos que involucran el tema para evitar algunas conclusiones y expectativas que a veces son irrealizables en la práctica.

En primer lugar, debemos tener en cuenta algunas cuestiones sobre el comportamiento higroscópico de los granos.

Debido a que son higroscópicos, los granos buscan constantemente una relación de equilibrio con el medio que los rodea, para encontrar una condición en la que la presión de vapor interna sea igual a la presión externa.

Una vez encontrada esta relación, decimos que los granos están en equilibrio higroscópico con el ambiente, en nuestro caso el aire intersticial de la masa de granos.

Esta relación de equilibrio, a su vez, es diferente para cada tipo de grano, es decir: para una misma condición de temperatura ambiente y humedad relativa, diferentes granos encuentran diferentes relaciones de equilibrio.

Para una humedad relativa ambiental del 75%, los granos de soja, maíz y trigo presentan contenidos de humedad de equilibrio del 14%, 15% y 16% respectivamente.

Sin embargo, debemos considerar que lograr este equilibrio no ocurre instantáneamente.

Los granos tardan varios días, a veces semanas, en encontrar por completo esta relación de equilibrio.

Esto puede quedar más claro en el siguiente gráfico (figura 01), donde podemos ver la evolución del contenido de humedad cuando está en desorción (granos en proceso de secado).

En el gráfico, los granos (de trigo) parten de un contenido de humedad inicial de 22% y una temperatura estabilizada en 22,5°C, siendo sometidos a 03 condiciones diferentes de humedad relativa, 35%, 60% y 80%.

Podemos ver, analizando el gráfico (figura 01), una fuerte caída en el contenido de humedad de los granos en los primeros 03 días. Después del tercer día, la caída en el contenido de humedad disminuye y comienza un proceso de “ajuste fino” a las condiciones ambientales.

Podemos ver que los granos tardan entre 10 y 15 días en alcanzar el equilibrio higroscópico.

Un movimiento similar ocurre cuando tenemos una situación de humectación (adsorción) de granos, como podemos ver en el gráfico de la figura 02 donde nuevamente tenemos granos de trigo, ahora partiendo de un contenido de humedad cercano a cero, nuevamente con una temperatura estabilizada en 22.5 °C a tres valores diferentes de humedad relativa, 35%, 60% y 80%.

Observando el gráfico, podemos ver nuevamente un movimiento rápido en los primeros 04 días y luego una estabilización que se alcanza alrededor de los 15 días.

También vale la pena enfatizar que el ajuste se vuelve más lento a medida que los granos están más cerca de alcanzar el punto de equilibrio.

Podemos ver, observando la gráfica (figura 02), que los granos con 12% de humedad tardan alrededor de 15 días en alcanzar una humedad de equilibrio de 12,5% para una humedad relativa de 60% (ver curva roja de la gráfica).

Sin embargo, para un análisis más seguro sobre el tema, todavía es necesario tener en cuenta otro fenómeno que afecta a los granos, la sorción.

Debido a su característica higroscópica, los granos tienden a perder (desorción) o absorber (absorción) agua en forma de vapor del ambiente.

Sin embargo, cuando los granos pierden humedad (desorción) acaban sufriendo algunos cambios en su estructura, por lo que los espacios porosos que contenían agua acaban contrayéndose. Como consecuencia, sus relaciones de equilibrio higroscópico acaban alteradas, ya que pierden la capacidad de reponer la misma cantidad de agua que tenían bajo la misma humedad relativa.

Esta diferencia en el contenido de humedad de equilibrio de los granos cuando están en desorción o adsorción se llama histéresis. Vea el gráfico a continuación (figura 03) donde podemos visualizar este fenómeno para una mejor comprensión.

Como podemos ver analizando el gráfico, para una humedad relativa ambiente “X” los granos encuentran diferentes contenidos de humedad para desorción (A) y adsorción (B).

También podemos ver que, para recuperar el contenido de humedad en adsorción (B), para buscar la equivalencia con el contenido en desorción (A), necesitamos una humedad relativa ambiente “X+”. Es decir: una vez secados los granos, reponer el contenido de humedad requiere una humedad relativa de equilibrio considerablemente mayor y, como vimos en el gráfico de la figura 02, los granos necesitan estar expuestos a esta condición durante varios días.

A continuación tenemos una tabla (figura 04), donde podemos ver la diferencia de contenido de humedad en adsorción y desorción para granos de arroz paddy con temperatura estabilizada a 25°C.

Podemos ver que, para una humedad relativa del 70%, por ejemplo, encontramos contenidos de humedad de 11,8% y 13,4% para adsorción y desorción, respectivamente; una diferencia del 1,6%.

Observando los datos de la tabla y las curvas del gráfico, podemos llegar fácilmente a una conclusión simple: reponer el contenido de humedad requiere humedades relativas más altas.

Veamos otro punto interesante: si comparamos los contenidos de humedad (figura 04) con valores similares en adsorción y desorción, encontraremos una humedad relativa de equilibrio con un 10% de diferencia entre ambos, confirmando lo que muestra el gráfico de la figura 03.

Desorción: contenido de humedad 13,4% - equilibrio HR 70%

Adsorción : contenido de humedad 13,6 %equilibrio HR 80 %

Dicho esto, considerando la idea de “devolver” humedad a los granos, también debemos evaluar algunas cuestiones de psicrometría y cambios en las características del aire que se dan durante la aireación, considerando que este es el medio utilizado para inflar la masa con vistas a su manipulación, las condiciones intersticiales de temperatura y humedad.

Para que la aireación se realice correctamente y se conserve el contenido de humedad de los granos sin que se produzca secado, debemos considerar la pérdida de humedad, por el aumento de temperatura, que se produce en el sistema de aireación por presión, fricción y turbulencia de aire dentro de ventiladores y tuberías. Por lo tanto, es de suma importancia que se realicen estas correcciones.

Haciendo un ligero análisis sobre la Carta Psicrométrica (figura 05) podemos ver que, con un aumento de 03°C en la temperatura del aire ambiente (valor generalmente considerado para este cálculo en la mayoría de la literatura técnica) tenemos una caída de la humedad relativa cercana al 10%.

Observando el gráfico (figura 05) tenemos una temperatura de Bulbo Seco de 25°C (línea roja) con una humedad relativa del 70% (curva verde).

Elevar la temperatura de bulbo seco en 03°C (línea naranja) hará que la humedad relativa se acerque al 60% (curva magenta), una caída de alrededor del 10%.

Así, para obtener (en el caso de la soja, por ejemplo) una humedad de equilibrio del 14% (humedad relativa de equilibrio del 75%) en condiciones normales, necesitaremos una humedad relativa ambiente cercana al 85% para la aireación, considerando ocurrió la pérdida.

Finalmente, dado esto, considerando que por alguna razón promovemos un secado excesivo en la masa de grano y luego pretendemos recuperar el contenido de humedad, debemos tener en cuenta algunos factores:

1. Necesitamos una humedad relativa de equilibrio más alta para reemplazar la humedad del grano, seguramente alrededor de +10%;

2. Debemos considerar la pérdida de humedad en el sistema de aireación, por lo que debemos agregar otro 10% de humedad relativa;

3. Debemos considerar someter la masa de grano por varios días, quizás semanas, en condiciones de alta humedad relativa para buscar esa recuperación del contenido de humedad, lo que constituye un alto riesgo para la conservación. En resumen, si para conservar los granos con un contenido de humedad adecuado necesitamos una humedad relativa de equilibrio en la masa de grano en torno al 75%, para recuperar el contenido de humedad después de un secado excesivo necesitaremos aire ambiente con una humedad relativa cercana o superior al 90% (75% + 10% + 10% = 95%, un aumento de +20%), es decir:

75% - humedad relativa de equilibrio en desorción

10% - adición para compensar la adsorción

+10% - compensación por pérdida en el sistema de aireación

95% - Humedad relativa ambiente total para aireación

Como podemos ver en diversas publicaciones técnicas, se dice que los granos absorben agua más rápido cuando se someten a una humedad relativa superior al 70-75%. Se advierte, sin embargo, que tal condición en la masa de grano es bastante difícil de obtener mediante aireación, ya que nuestra humedad relativa máxima media apenas supera el 85%, salvo en caso de lluvia.

Por lo tanto, teniendo en cuenta las pérdidas de humedad que ocurrieron en el sistema de aireación, soplar aire en la masa de granos con una humedad relativa superior al 70% es todo un desafío, considerando nuestro clima.

Además de la limitación climática, el riesgo involucrado es alto, ya que nuestras temperaturas promedio de almacenamiento son considerablemente altas (entre 24 y 27 °C en promedio), lo que fácilmente podría contribuir al rápido desarrollo de moho y deterioro.

Quizás aquí es donde el enunciado dice que es siete veces más difícil reponer la humedad en los granos que quitarla.

Si este es el origen de la colocación, no lo sé, pero dados los datos presentados, creo que el lector estará de acuerdo en que somos más como setenta veces siete, prácticamente una Misión Imposible.

Observando los gráficos presentados aquí, podemos ver que la operación, además del alto grado de dificultad, también tiene un enorme potencial para causar efectos extremadamente dañinos en la masa de granos.

Podemos decir con seguridad que tal operación, incluso si milagrosamente encuentra viabilidad operativa, es sinónimo de pérdidas y daños potenciales.

En vista de esto, se debe prestar atención al manejo de la aireación, haciendo las correcciones necesarias para romper la humedad relativa a fin de evitar un secado excesivo para que, al enviar los granos, no sea necesario recurrir a métodos descabellados (los que leen esto entienden) para remediar las pérdidas.