Modelado de la Dinámica de Temperatura y Humedad en Silos de Almacenamiento de Maíz con y Sin Períodos de Aireación en Tres Dimensiones
Autores: Molina-Herrera, F. I.; Jiménez-Islas, H.; Sandoval-Hernández, M. A.; Maldonado-Sierra, N. E.; Domínguez Campos, C.; Jarquín Enríquez, L.; Mondragón Rojas, F. J.; Flores-Martínez, N. L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado de la Dinámica de Temperatura y Humedad en Silos de Almacenamiento de Maíz con y Sin Períodos de Aireación en Tres Dimensiones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Estudio
Temperatura
Humedad
Silo
Aireación
Grano
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 50
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio analiza la dinámica de la temperatura y la humedad en un silo cilíndrico con un techo y un suelo cónicos utilizado para almacenar maíz en la región del Bajío en México, considerando condiciones tanto con como sin aireación. El modelo incorpora fluctuaciones de temperatura externa, radiación solar, equilibrio de humedad del grano con la humedad del aire a través de la isoterma de adsorción (actividad del agua) y respiración del grano para simular condiciones de almacenamiento reales. El modelo se basa en ecuaciones de continuidad, momento, energía y conservación de humedad en medios porosos. Este modelo se resolvió utilizando el método de elementos finitos (FEM) para evaluar las variaciones de temperatura y humedad intersticial durante enero y mayo, representando condiciones ambientales frías y cálidas, respectivamente. Las simulaciones muestran que, sin aireación, la temperatura del grano se acumula progresivamente en la región central y inferior del silo, alcanzando valores críticos para un almacenamiento seguro. En enero, la baja temperatura ambiente favorece la disipación natural del calor. En contraste, en mayo, la combinación de altas temperaturas ambientales y radiación solar intensifica la acumulación térmica, aumentando el riesgo de deterioro del grano. Sin embargo, la implementación de períodos de aireación permitió reducir la temperatura interna del silo, logrando un enfriamiento más homogéneo y reduciendo las amenazas de proliferación de moho e insectos. Para enero, una tasa de flujo de aire de 0.15 m/(min·ton) fue óptima para mantener la temperatura dentro del rango seguro de almacenamiento.
Descripción
Este estudio analiza la dinámica de la temperatura y la humedad en un silo cilíndrico con un techo y un suelo cónicos utilizado para almacenar maíz en la región del Bajío en México, considerando condiciones tanto con como sin aireación. El modelo incorpora fluctuaciones de temperatura externa, radiación solar, equilibrio de humedad del grano con la humedad del aire a través de la isoterma de adsorción (actividad del agua) y respiración del grano para simular condiciones de almacenamiento reales. El modelo se basa en ecuaciones de continuidad, momento, energía y conservación de humedad en medios porosos. Este modelo se resolvió utilizando el método de elementos finitos (FEM) para evaluar las variaciones de temperatura y humedad intersticial durante enero y mayo, representando condiciones ambientales frías y cálidas, respectivamente. Las simulaciones muestran que, sin aireación, la temperatura del grano se acumula progresivamente en la región central y inferior del silo, alcanzando valores críticos para un almacenamiento seguro. En enero, la baja temperatura ambiente favorece la disipación natural del calor. En contraste, en mayo, la combinación de altas temperaturas ambientales y radiación solar intensifica la acumulación térmica, aumentando el riesgo de deterioro del grano. Sin embargo, la implementación de períodos de aireación permitió reducir la temperatura interna del silo, logrando un enfriamiento más homogéneo y reduciendo las amenazas de proliferación de moho e insectos. Para enero, una tasa de flujo de aire de 0.15 m/(min·ton) fue óptima para mantener la temperatura dentro del rango seguro de almacenamiento.