Numerical Analysis of Temperature and Moisture Distribution During Grain Storage in Metal Silos in the Bajío Region of Mexico

Abstract

Este trabajo presenta un análisis numérico tridimensional de la convección natural durante el almacenamiento poscosecha de maíz y trigo en un silo metálico cilíndrico con techo y fondo cónico, ubicado en el Bajío, México, con capacidad para 450 toneladas de maíz o 420 de trigo. El modelo matemático incluye fluctuaciones ambientales de temperatura, radiación solar y orientación, además de las ecuaciones de conservación de masa, cantidad de movimiento y energía bajo la aproximación de Boussinesq. También incorpora el equilibrio higroscópico aire-grano mediante isotermas de sorción y la generación de calor metabólico por respiración. Las ecuaciones se resolvieron mediante el método de elementos finitos para analizar la variación de temperatura y humedad del grano y del aire intersticial durante diciembre. Los resultados muestran que el maíz, por su mayor difusividad térmica, desarrolla un núcleo central más cálido (≈32 °C), mientras que en el trigo el calor se concentra en la parte superior (≈29 °C). En ambos casos, la radiación solar eleva las temperaturas superficiales hasta 41 °C, generando gradientes térmicos y humedad relativa >70% en zonas periféricas, condiciones que favorecen la proliferación de hongos e insectos. Estos hallazgos destacan la importancia de estrategias de monitoreo y ventilación focalizada para mejorar la conservación poscosecha.