Aeração Natural e Intensificada - “Um Novo Conceito de Conservação”
Um novo conceito na armazenagem vem se consolidando junto aos armazenadores. Trata-se da “Aeração Intensificada” ou “Aeração Natural”, um processo que não utiliza ventilador, mas sim exaustores no ambiente armazenador, viabilizando a saída natural do ar quente do interior da massa e possibilitando a entrada do ar ambiente de baixa temperatura. Para que possamos compreender este novo conceito vamos abordar as diversas formas de aeração existentes.
Aeração Forçada
A Aeração Forçada consiste em fazer passar ar ambiente através dos ventiladores pela massa de grãos, pelos processos (fluxo de ar) da aspiração ou insuflação, assegurando, desta forma, uma boa conservação por maior período de tempo, desde que observadas determinadas condições de armazenagem e operação, como secagem homogênea, limpeza e massa de grãos sem concentrações de impurezas.
A operação da Aeração Forçada é realizada através da verificação das temperaturas mais elevadas no interior da massa. Quando esta apresenta uma diferença de 6 pontos aproximadamente acima da temperatura ambiente e uma condição de não realizar secagem (Equilíbrio Higroscópico) ligamos os ventiladores (insuflação) para iniciar o resfriamento. Este processo é repetitivo até concluirmos a homogeneização das temperaturas. Nesta situação devemos sempre observar itens que provocam a necessidade da Aeração Forçada: a parte central, onde ocorre a concentração de impurezas leves e finas, fragmentos e grãos menores, que reduzem a porosidade da massa, possibilitando o aquecimento na região central.
A outra região que possui uma temperatura elevada é a parte superior da massa de grãos, ou seja, metade superior do silo ou armazém, onde acontece a concentração do ar quente decorrente da convecção natural do ar gerado pelo processo respiratório do grão. No ambiente que não possui Exaustão, este calor tende a se depositar de forma estática, primeiro no espaço entre o telhado e a massa gerando, na sequência, condensação e gotejamento sobre os grãos. Podemos observar este fato quando realizamos a leitura da termometria e verificamos que as temperaturas mais elevadas estão nos sensores superiores dos cabos.
Essa concentração de ar quente provoca a aceleração respiratória dos grãos e uma diferença de temperatura da região aquecida (quente) em relação a região abaixo dessa (normal) em média de 7ºC. Esta diferença térmica provoca o funcionamento dos ventiladores da Aeração Forçada com maior número de vezes. Quando realizamos esta aeração, o ar ambiente que passa pelo rotor aquece em média de 2º a 3ºC, em função da turbulência e do atrito com as paredes internas do ventilador. Com esse aquecimento de temperatura, o ar ambiente mudará suas características iniciais de Temperatura (ºC) e Umidade Relativa (U.R.), reduzindo o ponto de Equilíbrio Higroscópico, secando o grão e consequentemente perdendo peso (kg), aumentando as quebras técnicas (Perda Quantitativa). Este é o maior fator que provoca a quebra técnica nos armazéns, alem do desconhecimento por parte dos operadores do momento mais adequado para acionar a aeração.
Outra consequência que ocorre na Aeração Forçada é quando iniciamos a ação, onde a massa está com temperatura mais elevada em relação ao ambiente. O ar quente inicia seu processo de saída e encontra, em algumas situações, a superfície da cobertura do silo/armazém com baixa temperatura (fria), ocasionando condensação e consequentemente gotejamento sobre a massa, provocando a deterioração dos grãos. Essa deterioração é resultado da ação de microorganismos, insetos, ácaros, etc..., que utilizam nutrientes presentes nos produtos para seu crescer e reproduzir. Pode ocorrer, também, pelo aquecimento provocado pela respiração do próprio e microorganismos associados - quanto maior a umidade, maior os riscos de deterioração.
Tipos de Aeração Forçada
Aeração de Resfriamento: realizada para resfriar a massa de grãos que sai do secador e para a que esta armazenada e que está, naturalmente, a uma temperatura mais elevada que o ambiente. Esse processo é realizado através de insuflação e inicia quando as canaletas de aeração estiverem com uma camada de, pelo menos, um metro de grãos.
Quando o produto for proveniente de secagem de coluna inteira no secador (processo utilizado para aumentar o rendimento de secagem), o mesmo deve chegar à armazenagem com uma temperatura próxima a 40ºC. Neste caso, mesmo que as canaletas estejam cobertas com uma espessura de 1 metro, não se deve iniciar a aeração de imediato, aguardando um tempo para normalizar as tensões internas do grão. Este procedimento é realizado somente para a primeira carga, para as demais, não haverá necessidade. Na Aeração de Resfriamento por insuflação, as camadas acima da zona de transição tendem a se aquecer devido ao calor retirado das camadas inferiores. Isso determina que esse processo não permite paralisações por períodos longos, pois possibilita risco de aparecimento de grãos ardidos.
Aeração de Manutenção: utilizada para reduzir prováveis aquecimentos que ocorram na massa armazenada. Deve ser utilizada quando a diferença na massa de grãos e o ar ambiente atingir aproximadamente 6ºC, observando sempre as condições climáticas e o Diagrama de Aeração (Lasseram, 1978). Para regiões de climas quentes, quando for possível reduzir 2 ou 3 graus a temperatura da massa armazenada, devemos acionar a aeração.
Aeração Corretiva: realizada para eliminar aquecimentos localizados que ocorrem na massa de grãos. Estes aquecimentos podem ser decorrentes de alguns fatores: alto teor de impurezas; acentuado desenvolvimento de pragas; infiltração de umidade e acúmulo de finos dificultando a passagem do ar. Importante neste momento reforçar. Quando existe um ponto quente e acionamos a aeração corretiva, reduzimos a temperatura neste local. Na sequência do período de armazenagem, novamente ocorre a elevação de temperatura e neste caso, não recomendamos repetir este processo e, sim, movimentar a massa, pois existe um foco que, para resolver, é necessário que seja removido. A insistência na aeração provocará secagem excessiva, consumo de energia e a manutenção do problema.
Aeração Intensificada e Natural
Este tipo de processo tem seu conceito de resfriamento sem o acionamento dos ventiladores. Estaremos descrevendo como acontece e quais as suas vantagens e benefícios em relação à Aeração Forçada. Seu princípio de funcionamento está concretizado na aplicação da Exaustão nos ambientes armazenadores.
Os grãos são organismos vivos, motivo pelo qual respiram e devido ao seu processo metabólico produzem gás carbono, água e calor, sendo estes dois últimos liberados na forma de vapor. Devemos observar que os três princípios físicos de propagação do calor na natureza são: convecção, condução e radiação. A convecção é o principio que comprova que o ar quente é mais leve que o ar frio (pesado – mais denso), ou seja, o ar quente sobe e o ar frio desce, ambos de forma natural. A convecção é a forma de transmissão do calor que ocorre principalmente nos fluidos (líquidos e gases). Como o processo respiratório do grão libera vapor (calor mais água – ar saturado), este estará sofrendo o principio natural da convecção, subindo através da massa de grãos pelos espaços (ar intersticial) criados pela porosidade intergranular.
Quando o ambiente armazenador possui um Sistema de Exaustão, o vapor originário da respiração do grão iniciará o processo de convecção natural (corrente convectiva) atingindo a parte superior da massa e, em continuação, será retirado do ambiente interno (espaço entre cobertura e o talude superior) através da Exaustão. Nesse momento estará sendo removido o ar quente e a umidade proveniente do grão.
Observando esta situação, perceberemos que o fluxo natural de saída do ar quente provoca um fenômeno, ou seja, como o ar quente sai de dentro da massa, logo outro ar ocupa este espaço com temperatura mais baixa em relação ao de saída, provocando o resfriamento natural sem a utilização de aeração forçada. A entrada deste novo ar se dá através das aberturas existentes entre a cobertura e a chapa lateral do silo vertical e, no caso de armazéns, na parte superior da parede (pé direito). A este novo processo chamamos de “Aeração Natural Intensificada”, pois essa troca é continua e sua velocidade está diretamente relacionada com as diferenças das temperaturas (gradiente). Quanto menor for a temperatura externa, mais rápido será o resfriamento natural. O período do dia que tem essa aceleração é a noite, onde as temperaturas são baixas (frio) durante a madrugada. A entrada deste ar (resfriamento), como descrevemos acima, é realizada pela parte superior da massa, e, pelo seu peso, começa a penetrar na massa resfriando de cima para baixo.
Na situação da aeração forçada acontece o inverso, de baixo para cima (entrada de ar pelas canaletas localizadas em nível do piso). A operação da Aeração Intensificada e Natural deve ser da seguinte forma: inicia com a aeração forçada durante a carga do ambiente armazenador até a equalização das temperaturas. Após começarmos a observar as temperaturas (duas leituras por dia), perceberemos que existe uma estabilização seguida de manutenção de temperaturas baixas, sem a necessidade de acionar os ventiladores.
Nota: após a conclusão do resfriamento devemos fechar as entradas de ar dos ventiladores para evitar a fuga do ar frio por essas saídas. Podemos evidenciar essa fuga do ar frio quando observamos o rotor do ventilador girando no sentido contrario ao de insuflação.
Para uma maior compreensão é importante descrever e explicar esse processo de convecção que é simples fisicamente: quando certa massa de um fluído (ar-vapor) é aquecida, suas moléculas passam a mover-se mais rapidamente, afastando-se umas das outras. Como o volume ocupado por essa massa fluída aumenta, a mesma torna-se menos densa, tendendo a sofrer um movimento de ascensão e ocupar o lugar daquelas que estão a uma temperatura inferior (baixa-frio). A parte do fluido mais frio (mais denso) move-se para baixo tomando o lugar que antes era ocupado pela parte do fluido anteriormente aquecido. Este processo ocorre no interior da massa de grãos quando o ambiente armazenador possui exaustores na cobertura.
O resfriamento natural sem a aplicação da aeração forçada gera ao armazenador mais duas vantagens: redução do consumo de energia elétrica, pela não necessidade de realizar a aeração (a massa já está a uma temperatura baixa) e redução da quebra técnica. Importante reforçar que sempre que realizamos aeração forçada poderemos estar secando o grão, conforme já dissemos acima.
Aliado à situação da Aeração Natural Intensificada, que é uma frente de ar vertical e contínua, esse fluxo contribui para a redução do surgimento de grãos ardidos no interior da massa.
Quando realizamos aeração forçada, a variação das condições de temperatura e umidade relativa impede que ela seja executada de forma contínua, obrigando que seja realizada por etapas, ou seja, quando temos uma condição ideal, acionamos os ventiladores e desligamos quando as condições climáticas ficam desfavoráveis, e assim sucessivamente. Quando iniciamos a aeração, criamos internamente uma frente de resfriamento no interior da massa, com três zonas distintas: Zona Resfriada, Zona de Transição e Zona a Resfriar. A Zona de Transição vai se movimentando de acordo com a frequência de vezes que fazemos aerações e é composta de água e calor que são oriundos da Zona Inferior (Resfriada). Este ambiente quente e úmido provoca maior intensidade respiratória, aumentando a temperatura e o surgimento de grãos ardidos. O processo respiratório nos grãos é acelerado pela própria reação, a qual aumenta o teor de umidade do produto e temperatura. O aumento da umidade do grão tem presença de água metabólica resultante das transformações químicas do processo. Com a Exaustão, essa Zona de Transição adquire uma movimentação vertical contínua pela convecção natural do ar quente (corrente convectiva), reduzindo riscos de surgimento de ardidos.
Outra situação decorrente da aeração forçada que convivemos na armazenagem, é quando concluímos o processo de resfriamento da massa e a Zona de Transição permanece na massa. A forma que detectamos o término é observando a homogeneização da temperatura interna através da termometria. A principio detectamos a conclusão dessa frente, mas, na prática, observamos que ainda permanece uma parte final da Zona de Transição no interior da massa, provocando de forma desconhecida pelo operador a elevação da temperatura nessa região por estar envolvida numa atmosfera com umidade relativa alta. Com a aplicação da Exaustão, essa região final sairá da massa de forma natural, evitando novos aquecimentos e grãos ardidos.
Resfriamento Natural de Sementeiros através da Exaustão
A Conservação de Sementes tem sido objeto de muitos estudos técnicos e, dentre eles, destacamos os efeitos do calor gerado pela radiação solar no ambiente onde estão depositadas. Desta forma é importante termos uma condição ideal para manter os grãos sadios (ambientes com baixa temperatura - frio), com seu poder de germinação e uma das formas de fazer isso é buscar este resfriamento de forma natural, aplicando os princípios físicos da natureza, já mencionados nesta matéria.
A temperatura e a umidade dos grãos são os principais fatores que influenciam na conservação de grãos comerciais e sementes. Quanto à umidade, existe a possibilidade de controlar e definir o percentual desejado através do sistema de secagem (secador). A temperatura é talvez o fator físico mais importante, pois a maioria das reações químicas é acelerada em decorrência do aumento da temperatura.
Os grãos se apresentam com baixa condutibilidade térmica, ou seja, sementes armazenadas em sacos empilhados não trocam calor com o ambiente com facilidade, mas os grãos em contato com os sacos, internamente, e estes com o ar ambiente poderão sofrer influência da temperatura prejudicando o vigor e a germinação.
Ambiente Armazenador para Sementes - Detalhes Construtivos:
O fator mais preponderante do aumento da temperatura em ambientes armazenadores é proveniente da radiação solar sobre o telhado. Quanto mais escura for a cobertura, maior será a absorção da radiação solar com baixa refletividade, ao contrário da cobertura branca com alta refletividade e baixa absorção. A incidência da radiação para o interior aquece o ar ambiente deixando-o em condições impróprias para o armazenamento de sementes. Para o bloqueio dessa radiação deve-se instalar um isolante (manta aluminizada) sob a cobertura, inibindo a passagem do calor.
Usando princípios da termodinâmica, pode-se estabelecer um gradiente de temperatura compatível com o produto armazenado, utilizando-se a natureza. Conforme esses princípios, podemos transferir as baixas temperaturas (noite-madrugada) para o interior do sementeiro, proporcionando um clima para conservação dos grãos, devido ao fato de que o ar quente (leve – menos denso) sobe e o ar frio (pesado – mais denso) desce. Para termos esse processo, necessitamos construir um ambiente com as seguintes características: paredes e cobertura pintadas em cor branca para diminuição da radiação calórica solar (processo da reflexão); paredes externas com pé direito acima de 5 metros e no extremo superior, aberturas para entrada de ar ambiente (instalar proteção – tela); manta isolante abaixo da cobertura para evitar a passagem da radiação solar da cobertura; instalar Exaustão Natural Contínua sobre a cobertura e cortina de vento nas portas de acesso ao sementeiro. Manter fechados todas as demais aberturas abaixo do ponto entre a cobertura e a parede, evitando fuga de ar frio. Este último procedimento é importante para manter a eficiência da proposta de resfriamento.
O sistema de exaustão natural promoverá a retirada contínua do ar interno com a reposição do ar externo pelas entradas laterais superior das paredes. Quando o ar externo se apresentar mais frio que o ar interno, ao entrar no sementeiro irá se depositar junto ao piso (ar frio – mais denso) provocando o ar mais quente (menos denso) a elevar-se, até ser retirado pelos exaustores naturais. Quando o ar externo tiver sua temperatura maior que o ar interno, ao entrar pelas aberturas laterais, terá a sua trajetória no sentido inverso, subindo em direção aos exaustores instalados na cobertura, mantendo resfriado o ambiente.
O desafio de minimizar as perdas qualitativas (manutenção da integridade do grão) e quantitativas (quebra técnica) é um trabalho contínuo dos Produtores Rurais e Armazenadores Brasileiros. Por isso, reforçamos a importância de investirem em tecnologias que possibilitem alcançar resultados que viabilizam seu crescimento e diferencial no mercado. A armazenagem é uma das etapas mais importantes no agronegócio e na logística. Acima buscamos transmitir algumas instruções técnicas e apresentar formas de evitar perdas já do conhecimento de todos.
