Conocer la humedad del forraje en tiempo real es fundamental para elegir si usar conservante y cuánto, cuánto vapor agregar al heno muy seco y para predecir los efectos en la calidad del forraje. El muestreo de humedad continuo y en tiempo real ofrece los beneficios de un muestreo robusto con muchos puntos y grandes volúmenes de heno o forraje.
La mayoría de los fabricantes de equipos miden el contenido de humedad en el heno durante el empacado utilizando métodos de conductividad eléctrica. La espectroscopia de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIRS) y la geometría de transmisión de microondas son métodos alternativos. Echemos un vistazo a cómo se determina la humedad del forraje en tiempo real y con qué propósito en empacadoras rectangulares grandes.
Conductividad eléctrica
Las ruedas en forma de estrella están montadas en una empacadora de heno, de modo que las puntas de las ruedas en forma de estrella sobresalen en el heno que se empaca y avanza a través de la empacadora. En el caso de fardos de bloques rectangulares, las puntas penetran preferentemente entre tallos paralelos del heno comprimido en forma de fardo y son impulsadas a girar por el heno en movimiento. Dos ruedas de estrella de 7 pulgadas están ubicadas directamente detrás de los anudadores y tienen una disposición no conductora que aísla eléctricamente las dos ruedas en forma de estrella entre sí y de la estructura de metal de la empacadora.
La conductividad eléctrica se mide desde una rueda a través de la parte superior de la paca hasta la otra rueda. En esta posición, las ruedas están en contacto con el 10 por ciento del material de la paca. A medida que el mecanismo de alimentación de la empacadora mezcla la hilera alimentada a la cámara de empacado, estas ruedas ven una buena muestra de la humedad compuesta que se empaca, incluida la parte superior e inferior, el centro y ambos lados de la hilera. La humedad se estima mediante calibraciones a partir de la conductividad entre las ruedas, mientras que la tasa de empacado se controla por sus revoluciones.
La lectura puede controlar otros procesos, como la aplicación de conservantes, o proporcionar señales alternativas, como un sonido o una indicación visual (por ejemplo, una luz intermitente). Las lecturas son precisas entre 7 y 70 por ciento de humedad. El agua pura es un aislante y, por lo tanto, depende de los iones del agua para conducir la electricidad. Estos iones provienen predominantemente de las sales minerales del heno o del forraje, que pueden variar.
Análisis NIRS
La espectroscopia de reflectancia del infrarrojo cercano es el estudio de la absorción de la luz (energía) del infrarrojo cercano por parte de las moléculas. En la práctica, el sensor emite una luz infrarroja a medida que el heno pasa a través de la cámara de empacado y mide la luz que refleja la muestra. La humedad en la muestra absorberá parte de la luz y, por lo tanto, habrá menos luz reflejada de regreso al sensor. La medición de la cantidad de luz absorbida permite el cálculo de la cantidad de humedad en la muestra.
Los métodos NIRS se basan en calibraciones derivadas de la química de laboratorio, pero el análisis NIRS puede estimar la humedad y muchos valores nutritivos con un solo escaneo. NIRS es rápido pero solo predice la humedad instantáneamente a partir de un diámetro pequeño del material de la superficie. Está muy influenciado por el tamaño de las partículas y los efectos ambientales ambientales, por lo que su adaptación para la aplicación de empacadoras no es común. Mantener una lente limpia y resistente a los rayones es un problema importante para el NIRS en tiempo real.
NIR en tiempo real es más útil cuando se usan muestras que no están secas ni molidas y tiene potencial para medir la humedad con una precisión razonable; también puede detectar cambios en otros nutrientes como proteínas y fibra. Dado que el pico de humedad es dominante en los espectros NIR, es un valor bastante fácil de medir.
Medición de microondas
Richard Kelly, Vomax Instrumentation en Australia, es el desarrollador de esta tecnología basada en la agricultura. Aunque existen varios productos de transmisores de microondas de la industria, solo conozco dos fuentes de instrumentos con calibraciones para heno:Vomax Instrumentation (Gazeeka) y DSE de Dinamarca vendidos por Harvest Tec en los EE. UU.
¿Cómo se usan las microondas para medir el contenido de humedad? Kelly explica:
“La medición de la humedad en una empacadora de heno usando microondas requiere una antena para emitir las microondas, que normalmente se encuentran en la banda sin licencia Industrial, Científica y Médica (ISM) de 2,4 Gigahercios. La constante dieléctrica es la capacidad de un material para almacenar energía en un corto espacio de tiempo. Vomax realizó experimentos en pacas de heno muy secas, incluidos los espacios de aire en las pacas cuadradas grandes, y determinó un dieléctrico típico de aproximadamente 2.
“Por el contrario, el agua tiene un dieléctrico de 80. La razón por la que el dieléctrico del agua (80) es tan alto es que las moléculas de agua son bipolares y, por lo tanto, son mucho más fáciles de 'excitar' por las ondas electromagnéticas que la gran mayoría de las moléculas que se encuentran comúnmente. materiales que no son bipolares (como las moléculas que no son de agua en el heno). Cuanto mayor sea el dieléctrico, más se absorbe la energía de microondas y más lentamente se mueven las microondas a través del material.
“El aire se usa como el dieléctrico de referencia de 1. Primero, la lectura del aire se resta de la señal de microondas (tara), por lo que la lectura de microondas restante es solo el cambio en la señal de microondas causado solo por el fardo de heno. Los valores de microondas solo para la paca se introducen luego en un algoritmo matemático que convierte las lecturas de microondas de la paca en un valor de humedad. Este proceso generalmente se lleva a cabo 50 veces por segundo durante cinco segundos, luego el promedio de todos estos valores se almacena listo para mostrarse al operador de la empacadora.
“El algoritmo de microondas a humedad proviene de años de tomar muchas lecturas de microondas en pacas de heno, luego tomar muchas muestras de núcleo de las mismas pacas y analizarlas para determinar el contenido de humedad en el laboratorio. Luego se realiza un análisis de regresión comparando las lecturas de microondas con los resultados de laboratorio para determinar el algoritmo de calibración. En pocas palabras, estamos midiendo la cantidad de moléculas de agua que hay en el heno en comparación con una lectura de aire de esencialmente 0 por ciento de humedad.
“Las ondas electromagnéticas de muy baja energía/alta frecuencia se transmiten entre dos antenas colocadas en una configuración sin contacto para facilitar la operación. El "área" de medición es de aproximadamente un pie cuadrado a través de la paca a niveles de potencia inferiores a los estándares establecidos para los teléfonos móviles".
Ubicación del dispositivo de humedad
Jeff Roberts de Harvest Tec Inc. ha estado trabajando con DSE Test Solutions de Dinamarca para ubicar sensores de microondas en el área de precompresión de la empacadora para reducir el tiempo de retraso entre la lectura de humedad y la recolección de la empacadora. Esto puede ser especialmente útil si las lecturas de humedad se utilizan para controlar la aplicación de conservantes en condiciones de campo muy variables. Sin embargo, no conozco estudios que evalúen la precisión de las microondas en esta ubicación con parámetros probablemente más variables.
Peder Lomborg, director ejecutivo de DSE, dice:“Hemos estado midiendo la humedad de los fardos en muchas plantas de procesamiento de biomasa en Europa desde 1996. Ha sido un verdadero desafío hacer que la detección de microondas funcione en la cámara de precompresión, y la colaboración entre los ingenieros de Harvest Tec y de DSE Test Solutions se ha llevado a cabo de manera dedicada y seria. Los sensores de microondas ahora estarán disponibles para montar en la cámara de precompresión en el mercado por primera vez en 2017”.
Descripción general de los métodos
Seleccione un método que cumpla con los objetivos de su operación. Existen ventajas y desventajas en cada método. La tabla resume los atributos de cada sistema.
Los productores deben evaluar lo que esperan del control de la humedad en el empacado. Incluso con heno uniforme, hay al menos un 2 por ciento de variación en la humedad en cualquier hilera de heno colocada en la paca. Si el productor simplemente quiere observar y asegurarse de que se coloque muy poco heno por encima del 16 por ciento para evitar daños por calor en sus pilas, un sistema de detección que observa todo el heno y mantiene esa información frente al productor mientras opera para hacer el trabajo.
Si una operación depende del conservante la mayor parte del tiempo y tiene variaciones de campo significativas en el terreno, posiblemente los sensores de microondas ubicados en la cámara de precompresión pagarían su costo adicional. Si el heno se cuece al vapor, los sensores de microondas ubicados en la parte posterior del conducto de pacas son los únicos sensores que brindan lecturas precisas para que se agregue suficiente vapor, pero no demasiado.
El próximo salto en la medición de humedad en línea en pacas de heno es medir la humedad ligada (tallo) y la humedad libre (rocío) de forma independiente.
Descargo de responsabilidad:los productos mencionados no son una lista completa, pero son algunos de los probadores de humedad más utilizados. La mención de un nombre comercial o producto patentado no es una promoción de ese producto sobre unidades similares de otros fabricantes.
Este artículo apareció en la edición de abril/mayo de 2017 de Hay &Forage Grower en la página 18.
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