EQUIPAMENTOS Completo Correto

Equipamentos para pr-processamento de gros

Mrio Jos Milman

Mrio Jos Milman

Equipamentos para pr-processamento de gros

Pelotas Editora e Grfica Universitria UFPel

2002

Obra publicada pela Universidade Federal de Pelotas

Reitora: Profa. Inguelore Scheunemann de Souza Vice-Reitor: Prof. Jorge Luiz Nedel Pr-Reitor de Extenso e Cultura: Prof. Francisco Elifalete Xavier Pr-Reitor de Pesquisa e Ps-Graduao: Prof. Leopoldo Mrio Baudet Pr-Reitora de Graduao: Profa. Anne Marie Moor McCulloch Pr-Reitor Administrativo: Prof. Paulo Roberto Soares de Pinho Pr-Reitor de Planejamento e Desenvolvimento: Prof. Paulo Silveira Jnior Diretor da Faculdade de Engenharia Agrcola: Prof. Alexandre Aparecido Morga

Design editorial e capa: Flvia Garcia Guidotti

Impresso no Brasil ISBN: 85-7192-165-2 Copyright 2002 Mrio Jos Milman Tiragem: 500 exemplares

Diretor: Eng. Agr. Manoel Luiz Brenner de Moraes Gerente Operacional: Manuel Antnio da Silva Tavares Gerente de Atendimento: Cndida Maria da Silva DAmico Impresso digital laser: Rodrigo Marten Prestes Seo Grfica - Chefe: Oscar Luis Rios Bohns

Equipe: Alexandre Farias Brio, Carlos Gilberto Costa da Silva, Joo Henrique Bordin, Joo Jos Pinheiro Meireles, Leandro Schmidt Pereira, Marciano Serrat Ibeiro

Dados de Catalogao na Publicao (CIP) Internacional Maria Beatriz Vieira CRB 10/1032

M658e Milman, Mrio JosEquipamentos para pr-processamento de

gros / Mrio Jos Milman. Pelotas: Ed.Universitria/UFPel, 2002.

206p.: il.

1. Mquinas agrcolas. 2. Equipamentos.3. Processamento de gros. I. Ttulo

CDD: 631.3

Editora e Grfica Universitria - UFPel R. Lobo da Costa, 447 - Pelotas, RS - CEP 96010-150 - Fone/FAX: (53) 227.3677 e-mail: [email protected]

SUMRIO

PREFCIO ...............................................................................9

I GROS PR-PROCESSAMENTO .............................................................11 1 PR-PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRCOLAS ............................................13 2 GROS ..............................................................................14

2.1 Definio....................................................................14 2.2 Composio fsica e qumica dos gros........................................14 2.3 Qualidade de gros...........................................................16 2.4 Propriedades fsicas dos gros...............................................19 2.5 Teor de gua ou grau de umidade dos gros....................................21 2.6 Umidade de equilbrio dos gros - equilbrio higroscpico....................24 2.7 Psicrometria do ar...........................................................25 2.8 Migrao de umidade..........................................................29 2.10 Grfico psicromtrico para temperatura do bulbo seco de at 100C, e presso baromtrica de 760 mm hg..................................................30

II VENTILADORES E CAPTAO DE P ......................................................31 1 INTRODUO .........................................................................33

2 ASSOCIAO DE VENTILADORES .........................................................33 2.1 Ventiladores em srie........................................................33 2.2 Ventiladores em paralelo.....................................................33

3 CLASSIFICAO DOS VENTILADORES .....................................................34 3.1 Nvel energtico de presso..................................................34 3.2 Modalidade construtiva.......................................................34

4 CURVAS CARACTERSTICAS DOS VENTILADORES ............................................36 5 POTNCIA ABSORVIDA PELOS VENTILADORES ..............................................37 6 LEIS DE SEMELHANAS DOS VENTILADORES ...............................................38

6.1 Para um mesmo dimetro de rotor, operando com o mesmo fluido.................38 6.2 Para rotores de dimetros diferentes cujas dimenses variem de, no mximo 50%, operando numa mesma rotao e com o mesmo fludo.............................38 6.3 Para rotores de dimetros diferentes cujas dimenses variem de, no mximo 50%, operando em rotaes diferentes e com o mesmo fluido.........................38

7 PESO ESPECFICO DE UM FLUDO .......................................................39 8 MEDIDAS DO FLUXO DE ESCOAMENTO DO AR NUMA TUBULAO ................................40

8.1 Clculo da vazo de um ventilador pela medio de Pv.........................41

MODELO DE PLANILHA PARA SELEO DE UM VENTILADOR CENTRFUGO ...........................43 Dados para seleo................................................................43 Peso especfico real de trabalho (real) ...........................................44 Correo da presso para peso especfica da curva.................................44 Determinao da presso total (Pt)................................................44 Ponto de operao na curva........................................................44 Correo da potncia para (real)..................................................44 Ponto de operao real............................................................45 Limites de rotao................................................................45 Especificao.....................................................................45

9 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE CAPTAO DE P........................................48 9.1 Velocidades de captura mnima................................................48 9.2 Espessura das chapas recomendadas para dutos e curvas do sistema.............48 9.3 Ciclone......................................................................49 9.4 Clculo das perdas de carga do sistema atravs dos coeficientes de perda.....51

III EQUIPAMENTOS PARA LIMPEZA DE GROS ................................................57

1 INTRODUO .........................................................................59

2 CLASSIFICAO DOS EQUIPAMENTOS DE LIMPEZA DE GROS .................................59

3 PARTES E SISTEMAS DE UMA MQUINA DE AR E PENEIRA VIBRATRIA ........................61 3.1 Sistema de carga.............................................................61 3.2 Caixa de ar..................................................................62

Equipamentos para pr-processamento de gros-Mrio Jos Milman 6

3.3 Caixa de peneiras............................................................62 3.4 Acionamento..................................................................63 3.5 Estrutura....................................................................64

4 FATORES A CONSIDERAR NA QUALIDADE E PRODUO DE UMA MQUINA DE AR E PENEIRA........64 4.1 Tipo de gro.................................................................64 4.2 Dimenses das peneiras.......................................................65 4.3 Teor de impurezas de entrada dos gros.......................................65 4.4 Umidade da massa de gros....................................................65 4.5 Inclinao das peneiras......................................................65 4.6 Dimenses dos furos..........................................................66 4.7 Rotao do excntrico........................................................66 4.8 Limpeza das peneiras.........................................................66 4.9 Nivelamento e fixao da mquina.............................................66

5 OBSERVAES PRTICAS SOBRE MQUINAS DE AR E PENEIRAS...............................67 6 CLCULO DA REA DE PENEIRAS VIBRATRIAS SEGUNDO VITTORIO ZIGNOLI...................68

6.1 Dados referenciais de projeto................................................68 6.2 Fatores a considerar.........................................................68 6.3 Frmulas de clculo..........................................................68

IV EQUIPAMENOS PARA MOVIMENTAO DE GROS............................................. 71 1 INTRODUO.........................................................................73

2 TRANSPORTE POR GRAVIDADE...........................................................73 2.1 Modalidade de transporte.....................................................74 2.2 Fatores que influenciam no transporte........................................74 2.3 ngulo Mnimo de Inclinao dos canos ou calhas..............................74 2.4 Capacidade de transporte das tubulaes......................................75 2.5 Acessrios para tubulaes de gros..........................................75 4.6 Observaes prticas sobre transporte por gravidade..........................81

3 ELEVADOR DE CAAMBA................................................................82 3.1 Classificao dos elevadores de caambas, em funo da descarga..............83 3.2 Partes e sistemas de um elevador de caambas.................................83 3.3 Determinao da altura do elevador...........................................87 3.4 Observaes prticas de elevadores de caambas...............................88 3.5 Rotao mnima do eixo da polia superior dos elevadores......................88 3.6 Clculo da capacidade do elevador............................................89 3.7 Clculo da potncia absorvida pelo elevador..................................89 3.8 Frmulas de clculo para determinar a tenso de trabalho nas correias elevadoras........................................................................89 3.9 Causas de problemas que ocorrem na operao dos elevadores...................90

4 TRANSPORTADOR DE CORREIA...........................................................94 4.1 Partes e sistemas de um transportador de correias............................95 4.2 Clculo da capacidade........................................................99 4.3 clculo da potncia absorvida................................................99 4.4 Frmulas de clculo e manual para determinar a tenso de trabalho nas correias transportadoras...................................................................100

5 ROSCA TRANSPOTADORA...............................................................105 5.1 PARTES DE UMA ROSCA TRANSPORTADORA..........................................106 5.2 Rotaes mximas recomendadas para o giro do helicide......................108 5.3 Clculo da capacidade.......................................................109 5.4 Clculo da potncia absorvida pela rosca....................................109 5.5 Clculo da potncia do motor eltrico.......................................110 7.6 Problemas na operao.......................................................110

6 CORRENTE TRANSPORTADORA - "REDLER"................................................111 6.1 Partes de uma corrente transportadora.......................................112 6.2 Clculo da capacidade do redler.............................................115 6.3 Clculo da potncia absorvida pelo redler...................................116 6.4 Clculo da potncia do motor eltrico.......................................116 6.5 Clculo do esforo na corrente..............................................116

7 TRANSPORTADOR PNEUMTICO..........................................................117 7.1 Classificao dos transportadores pneumticos...............................118 7.2 Clculo da vazo de ar para o transporte horizontal.........................119 7.3 Clculo da velocidade do ar para o transporte horizontal....................120 7.4 Clculo do dimetro da tubulao do transportador...........................120 7.5 Clculo da perda de carga do sistema de transporte..........................120

8 RELAES DE TRANSMISSO...........................................................123 8.1 Clculo do dimetro e velocidade de polias..................................123

Gros: pr-processamento Mrio Jos Milman 7

8.2 Clculo da velocidade tangencial de uma polia...............................124

V SECAGEM DE GROS ...................................................................126

1 SECAGEM DE GROS ..................................................................128 1.1 Princpios e aspectos gerais da secagem.....................................128 1.2 Mtodos de secagem..........................................................130 1.3 Aquecimento do ar de secagem................................................131

2 SECADOR DE GROS ..................................................................133 2.1 Fatores que afetam a qualidade do gro e o consumo de energia de um secador..........................................................................134 2.2 Classificao dos secadores.................................................135 2.3 Terminologia................................................................137

3 TIPOS DE SECADORES ................................................................138 3.1 Secador estacionrio........................................................138 3.2 Secador intermitente........................................................141 3.3 Secador contnuo............................................................146

4 BALANO TRMICO DE SECADORES DE GROS VEGETAIS ....................................150 4.1 Dimensionamento pela transmisso de calor...................................150

5 VAZO DE AR PARA A SECAGEM ........................................................151

6 PERDA DE CARGA NO SECADOR .........................................................151

7 RENDIMENTO DO SECADOR .............................................................151

VI UNIDADES ARMAZENADORAS DE GROS ...................................................154

1 INTRODUO .........................................................................156 Produtora........................................................................156 Coletora.........................................................................156 Subterminal......................................................................156 Terminal.........................................................................157 Unidades de armazenagem convencional.............................................157 Unidade de armazenagem a granel..................................................158

2 SILOS .............................................................................159

3 ARMAZNS GRANELEIROS ..............................................................160 4 ARMAZNS GRANELEIRIZADOS ..........................................................161 5 UNIDADE DE ARMAZENAGEM EM PEQUENA ESCALA ..........................................161

6 PARTES E SISTEMAS DE UM SILO VERTICAL CILNDRICO METLICO .........................162 6.1 Cobertura...................................................................162 6.2 Corpo.......................................................................163 6.3 Fundo e base................................................................163 6.4 Sistema de aerao..........................................................163 6.5 Sistema de termometria......................................................164

7 DIMENSIONAMENTO DE UM SILO VERTICAL METLICO ......................................166 7.1 Terminologia................................................................166 7.2 Teoria de Reimbert para clculo das presses exercidas pelos gros, sobre as paredes de um silo esbelto com esvaziamento normal............................167 7.3 Dimensionamento das ligaes parafusadas de um anel do corpo de um silo cilndrico vertical..............................................................169 7.4 Clculo da espessura das chapas de um anel do corpo de um silo cilndrico vertical.........................................................................169 7.5 Clculo da espessura das colunas ou montantes do corpo de um silo cilndrico vertical..............................................................171 7.6 Clculo do nmero e dimetro dos chumbadores do corpo de um silo cilndrico vertical..............................................................171

VII ARMAZENAGEM DE GROS AERAO .....................................................176 1 INTRODUO ........................................................................178

2 AERAO DE GROS A GRANEL .........................................................180 2.1 Definio...................................................................180 2.2 Classificao operacional da aerao........................................180 2.3 Terminologia................................................................181 2.4 Objetivos da aerao........................................................183 2.5 Efeitos da aerao..........................................................183 2.6 Frente de resfriamento ou zona de resfriamento da aerao...................184


2.7 Sentido do ar de aerao....................................................184 2.8 Sistema de aerao em silos verticais.......................................186 2.9 Sistema de aerao em silos horizontais.....................................188 2.10 Operao do sistema de aerao.............................................190 2.11 Dimensionamento de um sistema de aerao clssico..........................194

3 FUNGOS DE ARMAZENAMENTO...........................................................196 3.1 Condies para o desenvolvimento de fungos de armazenamento.................197 3.2 Precaues para evitar os fungos de armazenamento...........................197

4 EXPURGO...........................................................................197 4.1 Expurgo em silos verticais..................................................198 4.2 Expurgo em armazns granelizados e graneleiros..............................199

5 SEGURANA NO ARMAZENAMENTO E MANUSEIO.............................................200

6 EXPLOSES DE P...................................................................201 6.1 Precaues a serem adotadas para evitar ou restringir a formao de atmosfera explosiva..............................................................201 6.2 Possveis fontes de inflamao que devem ser eliminadas.....................202

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS...........................................................204

PREFCIO

No campo da Engenharia Agrcola pode-se dizer que a literatura tcnica brasileira est ainda na fase embrionria. Embora na rea de processamento de gros existam algumas publicaes editadas em portugus, elas se restringem a abordar aspectos isolados do assunto.

Este trabalho nasceu em 1989, inicialmente na forma de notas de aulas, com o objetivo de registrar, em um nico documento, os conhecimentos e a experincia profissional que acumulamos por mais de 25 anos na rea de projeto e operao de equipamentos e mquinas de limpeza, transporte, secagem e armazenagem de gros e sementes. Era usado pelos alunos da Faculdade de Engenharia Agrcola da Universidade Federal de Pelotas que cursavam a disciplina Engenharia de Processamento Agro-industrial II; passou por uma remodelao completa em 1998, reapareceu como uma apostila e agora, aps uma completa reviso, surge em forma de livro.

Este documento, revisado, compe-se de sete captulos, onde uma srie de informaes e dados esto condensados de maneira a facilitar seu uso.

Apesar de entrar em detalhes tcnicos importantes, o documento foi projetado e escrito de forma a ser de simples compreenso, permitindo a leitura de cada captulo independentemente da leitura dos demais.

Comentrios e sugestes que objetivem o aprimoramento qualitativo e quantitativo do corpo do texto, para futuras edies do trabalho, sero bem recebidas pelo autor.

Pela sua origem e pela finalidade a que se destina, este livro no pretende ser, nem o podia, um tratado completo da matria; ele deve ser considerado apenas como um texto para fins didticos. Mas acreditamos que este documento ser de grande valia na resoluo de problemas usuais e corriqueiros para todos que trabalham na rea de Processamento de Produtos Agrcolas.

Pelotas,(RS), janeiro de 2002 Mrio Jos Milman

I GROS

PR-PROCESSAMENTO

1 PR-PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRCOLAS

Processamento, para os efeitos deste trabalho, vem a ser as operaes que se realizam sobre os produtos agrcolas aps a colheita: recepo, limpeza, secagem, armazenagem, movimentao, pasteurizao, esterilizao, autoclavagem, cozimento, etc.

O pr-processamento envolve apenas as cinco primeiras operaes do processamento, isto : recepo, limpeza, secagem, armazenagem e movimentao, e tem como objetivo garantir o abastecimento normal dos produtos durante a entressafra, alm de diminuir suas perdas, tanto em qualidade como em quantidade.

As instalaes, onde se realizam as operaes de pr-processamento nos gros, so denominadas de Unidades Beneficiadoras de Gros (UBG), e as descries sumrias das operaes sofridas pelos gros so as abaixo relacionadas:

Recepo: operao de recebimento dos gros; realizada geralmente em moegas graneleiras.

Limpeza: operao de retirada mecnica das impurezas dos gros que facilita as operaes de secagem e armazenagem; realizada geralmente em mquinas de ar e peneiras.

Secagem: operao de retirada forada da umidade pela passagem de ar aquecido pelos gros; realizada geralmente em secadores mecnicos.

Armazenagem: operao de estocagem dos gros em condies inalteradas de quantidade e qualidade, que permite o abastecimento durante todo o ano regulando o mercado; realizada geralmente em silos armazenadores, ou em armazns convencionais.

Expedio: operao de retirada dos gros da UBG; realizada geralmente atravs de transportadores de gros.

Alm destas operaes, existe outra, de fundamental importncia, que a de MOVIMENTAO ou TRANSPORTE DOS GROS, que se realiza entre as operaes acima mencionadas, atravs de elevadores de caambas, fitas transportadoras, roscas transportadoras etc.

Na FIG. 1.1 so mostrados alguns fluxos que o gro pode seguir dentro de uma UBG, de acordo com a sua condio de recebimento:

Recepo Limpeza Secagem Armazenamento Expedio

Figura 1.1 - Fluxograma geral das operaes de uma UBG

Especificao dos fluxos da FIG. 1.1:

Gros recebidos sujos e midos para serem armazenados: recepo, limpeza, secagem, armazenagem.

Gros recebidos sujos e midos para serem expedidos sem armazenar: recepo, limpeza, secagem, expedio.

Gros recebidos sujos e secos para serem armazenados: recepo, limpeza, armazenagem.


Gros recebidos sujos e secos para serem expedidos sem armazenar: recepo, limpeza, expedio.

Gros armazenados cuja umidade foge ao controle durante o armazenamento, mesmo com a aerao: da armazenagem retornam para o secador.

Gros que sofrem uma pequena reduo de umidade, para desafogar o secador numa emergncia: da armazenagem retornam para o secador.

2 GROS

2.1 Definio

Uma noo sobre estrutura, composio e propriedades fsicas dos gros, e tambm, indicadores de qualidade dos gros, teor de gua dos gros, umidade de equilbrio dos gros e psicrometria do ar deve ser pr-requisito para o estudo das operaes que se realizam durante o pr-processamento.

Os responsveis por unidades armazenadoras de gros devem conhecer com profundidade estes conceitos, e saber aplic-los quando da tomada de deciso sobre o que fazer para o perfeito funcionamento da unidade.

2.2 Composio fsica e qumica dos gros

Do ponto de vista fsico, o gro se compe de 3 partes principais:

Pericarpo O pericarpo a pelcula que protege o gro durante sua

formao e conservao, limitando a entrada de bactrias e fungos. Por ocasio da moagem, o pericarpo se transforma no farelo,

rico em protenas, tendo em vista que reforado em sua parte interna por uma camada chamada protica.

Endosperma O endosperma constitui quase todo o interior do gro, e se

compe de minsculos gros de amido, onde se localiza o essencial das reservas energticas que nutrem a plntula no momento da germinao. O amido dos cereais tem uma estrutura vtrea ou farincea segundo as espcies ou variedades, como exemplo, o trigo mole tem uma estrutura farincea; o trigo duro tem uma estrutura vtrea, enquanto que o milho possui uma estrutura mista.

O endosperma contm, tambm, mas em quantidade muito limitada, protenas e matrias graxas.

Germe

O germe ou embrio, compreendido de duas partes: a camada embrionria ou plntula propriamente dita, e o escutelo ou cotildone,


a reserva nutritiva destinada plntula e onde se localiza as matrias graxas do gro.

Do ponto de vista qumico, encontra-se no gro, em ordem decrescente de importncia em peso:

Elementos principais Os elementos qumicos principais que compem os gros sos os

glicdios (amido), lipdios (gordura) e protdios (protenas).

Glicdios (ou acares) Acares simples, glicose, frutose, sacarose e maltose, que

so compostos muito importantes, tanto para a conservao do gro como a panificao da farinha de trigo, tendo em vista que os acares simples so diretamente fermentveis e assimilveis pelos microrganismos (levedos e fungos);

Amido, substncia energtica por excelncia, facilmente biodegradvel, constituinte maior dos cereais na proporo de 60 a 75% para o trigo e, 70 a 75% para o milho; encontrado nas clulas do endosperma.

Celulose, dificilmente biodegradvel, entrando na constituio das paredes celulares, em particular naquelas do pericarpo e, representando aproximadamente 2,5% do peso do gro.

Hemicelulose, presente nas paredes celulares, representando 6% do peso do gro.

Protdios Aminocidos simples, em nmero de 22, presentes em estado

livre, em quantidades muito pequenas (0,1%) Aminocidos complexos, associando aminocidos simples e

outras substncias. O teor em protdios dos cereais, varia segundo as espcies ou

variedades(12% para o trigo, 11% para a cevada e 9% para o milho). Os protdios so distribudos diferentemente no gro: o germe, o escutelo e a camada protica, so zonas privilegiadas. O endosperma possui quantidades pequenas.

Certos aminocidos so classificados de indispensveis, tais como a lisina, em particular, que nos cereais no est presente ou est em pequenas quantidades, o que implica que as raes animais base de cereais, devero compensar este dficit e suas tcnicas de conservao devem assegurar a integridade dos seus componentes, bem como a sua disponibilidade, isto , o valor alimentar real.

Lipdios Os lipdios ou matrias graxas so compostos orgnicos obtidos

pela associao da glicerina com os cidos graxos. So fortemente concentrados no germe e no escutelo. Certos cidos graxos, ditos insaturados, tm a possibilidade, em caso de m conservao do gro, de se oxidar e de conferir aos cereais um gosto de rano.

O trigo contm de 1 a 2% de lipdios; o milho aproximadamente 5% e o germe de milho 35%.

Elementos secundrios Os elementos qumicos secundrios que compem os gros sos as

vitaminas, pigmentos e sais minerais.


Pigmentos e vitaminas, algumas vezes associadas, so compostos qumicos complexos; so concentrados principalmente no pericarpo, podendo tambm se localizar em quantidades pequenssimas no germe.

Enzimas so tambm substncias complexas, de natureza proticas. So os agentes responsveis pelas transformaes que sofrem as outrassubstncias (glicdios, lipdios e protdios). Para poder agir, as enzimas tm necessidade de certas condies de PH, de temperatura e de hidratao. Em meio pouco hidratado, as reaes enzimticas so impossveis. Estas substncias so produzidas pela camada protica e pelo germe, so caracterizadas, por uma certa especificidade, e as reaes que elas provocam, permitem hidrlise do amido protena, e a destruio da glicose e dos aminocidos.

Sais minerais: potssio, magnsio, cobre, associado a fosfatos, cloretos e sulfatos.

gua A gua est sempre presente nos gros. Do ponto de vista qumico

e fsico, sua ao solvente favorece as reaes enzimticas e os ataques microbianos, quando o teor d'gua ultrapassa um certo limite.

2.3 Qualidade de gros O gro um organismo vivo, cuja finalidade a de se

reproduzir formando uma nova planta. Por conseguinte, durante a estocagem, onde ele se encontra em vida latente, respirando, poder germinar, dependendo de certas condies.

Para secar ou umedecer o gro, o fluxo de gua, em forma de vapor, deve passar necessariamente pelas vrias camadas dos diferentes tecidos celulares que constituem os gros, o que nos mostra que, dependendo da composio qumica dessas camadas, o produto pode apresentar diferentes caractersticas quanto ao equilbrio higroscpico com o ambiente onde estiver armazenado. Os gros oleaginosos como a soja, amendoim, girassol e outras, apresentam um teor de umidade de equilbrio mais baixo do que os gros de arroz, quando armazenados sob as mesmas condies atmosfricas. Portanto, como a soja menos havida por gua do que o arroz, esta umidade fica mais disponvel para os microrganismo, dificultando a sua armazenagem.

A maior ou menor resistncia da pelcula externa do gro em resistir ao dano mecnico, provoca um aumento na taxa de ganho ou perda de gua, pois esta pelcula externa protege a semente contra o ataque de microrganismos e, em alguns casos, oferece resistncia ao ataque de insetos.

A forma, tamanho, densidade e outras caractersticas fsicas dos gros podem afetar o desempenho das mquinas de limpeza, secagem e beneficiamento, enquanto a proporcionalidade relativa entre os componentes qumicos dos gros pode afetar as caractersticas indispensveis industrializao

A obteno da qualidade nos gros somente ser obtida se forem tomadas medidas srias, atravs de normas corretas de procedimento e treinamento de pessoal em todas as reas do ciclo produtivo, desde os cuidados com a lavoura, com a forma da colheita com o mnimo dano mecnico e com a mnima perda, observada, para isto, a umidade ideal de colheita, indicada para cada gro. No possvel transformar a


lavoura em um secador, pois enquanto a umidade vai caindo, a infestao vai aumentando, acompanhada de perda de matria seca. O beneficiamento com a limpeza adequada dos gros e especialmente o correto sistema de secagem, sem elevadas temperaturas, evitando o stress que se manifesta visvel nos gros trincados ou partidos, que favorece o surgimento e a proliferao de fungos e insetos, no primeiro momento, e logo aps, no surgimento das indesejveis aflatoxinas.

Os pases importadores estabelecem normas com nveis de exigncia cada vez maiores em termos de sanidade. Cereais e seus derivados e carnes exportadas por frigorficos nacionais, esto passando por controles de qualidade sempre mais rigorosos. E a qualidade final do produto depende da qualidade da rao, que depende da qualidade dos gros. Mesmo o consumidor local se mostra a cada dia mais exigente, buscando alimentos de boa procedncia, qualidade, e, quando possvel, naturais.

Os gros so seres vivos e, como tal, mesmo desligados biologicamente da planta desde o momento de sua maturao, respiram, liberam gs carbnico (CO2), gua (H2O) e calor. Em funo da umidade, este processo ocorre de forma mais ou menos intensa, podendo ser o calor liberado determinado e quantificado em laboratrio. Est provado que quanto maior a umidade dos gros, maior ser a liberao de calor. A temperatura, embora tenha importncia, no tem, entretanto, a mesma influncia da umidade sobre a acelerao do aquecimento dos gros, nem como o ataque dos insetos e fungos. Portanto, a umidade dificulta o armazenamento dos gros e prejudica a massa armazenada, pois acima de uma determinada umidade, se acelera em muito o processo respiratrio e a temperatura aumenta, comprometendo a conservao.

Alm da umidade e da temperatura, os danos mecnicos e as impurezas tambm influenciam muito nas condies dos produtos armazenados.

Os gros tm a sua qualidade comprometida pelo ataque dos insetos e dos fungos, que em uma massa com excesso de umidade e calor, encontram ambiente ideal para a proliferao e conseqente deteriorao quantitativa e qualitativa dos gros armazenados.

Os componentes orgnicos dos gros, como os carboidratos, protenas, vitaminas, enzimas, etc., pelo processo de oxidao, reagem com o oxignio (O) do ar e liberam gs carbnico (CO2). Estas reaes oxidam os carboidratos e as gorduras produzindo, alm do gs carbnico (CO2), gua (H2O), e liberam calor, sendo que a caracterstica porosa dos gros facilita o processo.

A equao destas reaes pode ser assim expressa:

C6H1206 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 677 cal

Vemos que o calor liberado pela transformao de um quilograma de matria seca consideravelmente alto, alm da quantidade de gua liberada, prejudicial conservao dos gros. O ideal manter a atividade fngica nos gros, bem como a sua atividade respiratria a menor possvel, e para isto, necessrio que os gros possuam baixa umidade e temperatura.

A quebra tcnica existe na massa de gros armazenados e diz respeito perda de peso ao longo do perodo de armazenamento. Esta perda se d pelos motivos j vistos e dizem respeito a algumas de suas caractersticas qumicas e fsicas. As reaes qumicas de oxidao, durante o processo respiratrio, consomem energias acumuladas sob forma de compostos orgnicos, como os acares, amidos e outros, diminuindo de forma efetiva a massa e, portanto, o peso dos gros.

O CO2 liberado representa a quebra tcnica do produto, e a temperatura, umidade e os fungos aceleram este processo. A quebra


tcnica a efetiva perda ou diminuio de massa dos gros, durante o armazenamento em conseqncia da sua respirao, e por ao de microrganismos.

Os efeitos da umidade se revelam no aumento da intensidade da respirao e da atividade fngica e, como conseqncia, no aumento da temperatura. A umidade e a intensidade crescente do processo respiratrio pode levar os gros morte, o que acontece quando eles atingem 60C. Com a morte dos gros e da maioria dos microrganismos e insetos, cessa o processo respiratrio, porm continuam as reaes qumicas que se do, igualmente, com liberao de umidade e calor, continuando o processo e podendo a massa chegar temperatura de combusto.

Portanto, o aumento da temperatura da massa de gros questo do efeito e no da causa, pois como foi visto, o problema da umidade, da respirao, dos fungos, das impurezas, leva a um aumento indesejado de calor. A temperatura, entretanto, em parte nos ajuda, pois atravs da sua elevao, identificamos e localizamos os problemas existentes: umidade, fungos e calor. Como no corpo humano, a existncia de alguma anormalidade, geralmente acompanhada de uma elevao da temperatura que nos alerta e permite o tratamento. Na massa armazenada, atravs dos dispositivos de termometria, podemos fazer o tratamento necessrio nas regies afetadas, inclusive e preferencialmente de forma preventiva, imediatamente ao se observar o menor movimento da elevao da temperatura.

Os efeitos da secagem artificial sobre a composio, valor nutritivo, viabilidade e caractersticas ideais dos gros para o processamento industrial no so considerados na classificao comercial. Para fins comerciais, os gros so classificados de acordo com o teor de umidade, peso hectoltrico, porcentagem de gros quebrados ou danificados e porcentagem de materiais estranhos.

Temperatura de secagem Embora muitos pesquisadores no concordem que as alteraes no

valor nutricional dos gros sejam devidas s altas temperaturas de secagem, eles so unnimes em afirmar que as caractersticas fsicas e qumicas, como consistncia, contedo de energia, palatabilidade, dureza, cor, umidade, teor de protenas e aminocidos so afetadas pela temperatura de secagem.

Peso hectoltrico O peso hectoltrico (densidade granular) geralmente sofre

alteraes durante o processo de secagem; a intensidade dessa mudana depende do teor de umidade inicial e final do produto, temperatura de secagem, variedade dos gros, tipo e quantidade de impurezas e intensidade dos danos. Geralmente, um baixo peso hectoltrico (PH = kg de gro em 100 litros) reduz o valor do milho para moagem, independentemente da causa desse baixo valor.

Sob condies normais, quanto menor o teor de umidade do produto, maior ser seu peso hectoltrico. A secagem excessiva de um produto a temperaturas muito elevadas danificar o material que, conseqentemente, ter um menor peso hectoltrico. A uma mesma faixa de umidade final, quanto mais alta for a temperatura de secagem, menor ser o peso hectoltrico.


Umidade O conhecimento do teor de umidade dos produtos agrcolas

fundamental para a determinao das condies de processamento, secagem, armazenagem e comercializao.

Comercializando uma colheita com alto teor de umidade, o produtor pode ser prejudicado em razo do baixo preo, motivado pelo excesso de gua e despesas adicionais com a secagem. O transporte do produto mido representa tambm um nus relevante para um empreendimento com pouca margem de lucro, como o caso da produo de gros.

Quebrados A secagem, por si s, aumenta a porcentagem de gros quebrados,

e, gros secados de modo inadequado apresentam ainda maior tendncia quebra quando movimentados.

Um dos principais danos sofridos pelos gros durante o processo de secagem so rachaduras no seu interior, sem ocorrncia de ruptura em suas camadas mais externas. Alm da temperatura do ar de secagem, outros fatores podem provocar essa susceptibilidade quebra. Dentre eles, encontram-se o teor de umidade inicial dos gros, o sistema de secagem utilizado e a taxa de resfriamento.

2.4 Propriedades fsicas dos gros

ngulo de repouso ou talude natural A massa de gros, ao ser descarregada sobre um plano

horizontal, se acumula de forma cnica. Define-se ngulo de talude natural de uma massa de gros, que depende do formato e do tamanho destes, como sendo a inclinao da superfcie lateral do volume formado, em relao ao plano horizontal; FIG. 1.2.

O ngulo de repouso dos gros determina a inclinao dos equipamentos e superfcies que escoam gros por gravidade; a inclinao dever ser maior que o ngulo de repouso.

Quanto maior for o ngulo de repouso, maior ser o volume de gros estocados na parte superior do silo/armazm e as quantidades transportadas nas correias.

ngulode

repousoMassa

de gros

Figura 1.2 - ngulo de repouso

Peso especfico aparente Define-se peso especfico aparente de uma massa de gros, como

sendo a relao entre o peso total e volume total desta massa. O peso especfico depende do teor de gua e do coeficiente de

compactao dos gros, que, por sua vez, depende do coeficiente de atrito interno dos gros, da forma da clula e do modo de enchimento. De uma maneira geral, numa massa de gros h um gradiente de peso especfico crescente com profundidade dos gros.


Os valores usuais de referncia de ngulos de repouso e peso especfico de alguns gros esto na TAB. 1.1.

Porosidade O gro em massa um material poroso do qual 30 a 50% em volume

ocupado pelo ar intersticial (intergranular). Quanto menor for o gro, menor ser o espao intersticial.

Esta estrutura granular tem grande importncia, considerando que por estes espaos pode-se insuflar ar pela massa de gros e, por este meio:

a) eliminar o calor e a umidade excedente (aerao). b) modificar a composio do ar intersticial (concentrao de

O2, N2, CO2) O espao intergranular pode ser determinado facilmente

colocando-se uma certa quantidade de gros em um recipiente graduado e, em seguida, derrama-se um lquido que no seja absorvido pelos gros (leo). Medindo-se o leo necessrio para encher os espaos vazios, tem-se o volume do espao intergranular.

Condutibilidade trmica dos gros A condutibilidade trmica medida pela intensidade de calor

que passa de uma zona mais quente para uma zona mais fria. No caso de um metal, o calor passa rapidamente; nos gros, o processo diferente.

O calor passa de um ponto a outro por conduo, conveco e irradiao.

Nos gros o calor conduzido por conduo de gro para gro que se encontram em contato e tambm conduzido por microconveco; pouco conduzido por irradiao. Diversas experincias demonstram que os gros so um material de baixa condutibilidade trmica cujo isolamento igual a 1/3 da cortia. Uma camada de trigo de um centmetro de espessura tem a capacidade isolante comparvel a 9 cm de concreto. Uma variao diria de 40C na temperatura externa causa, no centro de um silo de 4 metros de raio, uma diferena de apenas 0,5C. Uma diferena de 13C na parede de uma clula de um silo fica reduzida a 0,7C na massa de cereal situada a 25 cm da parede.

A presena de um ponto quente ou ponto frio, devido baixa condutibilidade trmica dos gros, torna a transferncia de calor muito lenta. Este fato ocasiona elevao forte e localizada de temperaturas.

ngulo de atrito interno O ngulo de inclinao da linha de corte que sofre a massa de

gros ensilada sob presso, com a horizontal, FIG. 1.3, na representao grfica que tem as tenses de cisalhamento como ordenada e as tenses normais como abscissa, o que se denomina ngulo de atrito interno dos gros. No caso de no se possuir o valor deste ngulo, usaremos como seu valor o mesmo do ngulo de talude natural, o que nos dar uma aproximao dentro dos limites tolerveis.

= tan arc

Figura 1.3 - Representao do ngulo de atrito interno dos gros


ngulo de atrito gro parede O ngulo de atrito o ngulo cujo arco tangente a relao

entre a fora de atrito e fora horizontal exercida pelos gros sobre as paredes do silo; FIG. 1.4.

FhFa

tan arc= 'Fa

Fh

Figura 1.4 - Representao do ngulo de atrito gro parede

Tabela 1.1 - Propriedades fsicas de gros

Gro ngulo de repouso (o)

Peso especfico aparente Kgf/cm2

ngulo de atrito gro parede* (o)

ngulo de atrito interno (o)

Aveia 26 a 28 500 a 540 19 a 25 27 Trigo 24 a 26 750 a 840 20 a 25 25 Milho 26 a 29 780 a 820 17 a 23 27 Cevada 25 a 29 550 a 690 18 a 24 27 Arroz/casca 24 a 26 580 a 620 21 a 31 25 * paredes de chapa polida

2.5 Teor de gua ou grau de umidade dos gros

O conceito de grau de umidade tem origem no fato de os gros serem constitudos de um complexo de substncias slidas, denominado de matria seca, e de certa quantidade de gua. O teor de gua contido nos gros o principal fator que governa as qualidades do produto, e sua determinao deve ocorrer desde a colheita at o beneficiamento. Os gros so produtos higroscpicos e, como tais, sofrem variaes no seu contedo de gua, de acordo com as condies do ar ambiente que os circundam.

A umidade de colheita est diretamente associada com a qualidade e com o rendimento industrial dos gros. A colheita realizada com umidades inadequadas, acima de 23% e abaixo de 17%, pode prejudicar essa qualidade e ocasionar uma reduo na conservabilidade e no rendimento do produto, bem como promover uma maior ocorrncia de defeitos, os quais se intensificam durante o armazenamento, prejudicando a tipificao na classificao comercial dos gros e reduzindo a sua qualidade e seu valor.

Um excesso de umidade nos gros significa gastos extras em energia para a secagem dos gros, deteriorao dos equipamentos, alm de, em alguns casos, perda em qualidade do produto. Por outro lado, colheitas com umidades muito baixas resultam em gros mais quebrados e com mais defeitos.

A gua contida nos gros se apresenta sob trs diferentes formas: a primeira forma chamada de gua adsorvida e est aderida superfcie slida do gro; a segunda forma denominada de gua absorvida, sendo retida por foras capilares nos microinterstcios do material slido, no existindo um valor especfico de contedo de gua no gro para delimitar a gua adsorvida e a absorvida; e a terceira forma dita gua de constituio e est quimicamente presa matria seca.

Na determinao do grau de umidade, so consideradas as guas adsorvida e absorvida, como guas livres que so possveis de serem separadas do material slido sem alterar sua constituio. O resultado pode ser expresso em percentagem de gua existente em relao ao peso total de gros, denominada de umidade em base mida; ou em relao ao peso da matria seca, chamada de umidade em base seca.


Para determinao do grau de umidade dos gros, so utilizados vrios mtodos, que podem ser reunidos em dois grupos: diretos e indiretos. O grupo dos mtodos diretos tem boa exatido, embora sua execuo exija tempo prolongado. Os principais so a estufa, a destilao e o infravermelho, que tm suas determinaes baseadas na perda de peso, devido retirada de toda a gua livre contida no gro. O mtodo direto de maior importncia o da estufa, devido sua boa preciso e exatido. Baseia-se na perda de peso promovida pela secagem total de uma amostra de gros, sendo o grau de umidade obtido pela relao entre o peso da gua removida e o peso da amostra inicial expresso em percentagem.

No Brasil, o mtodo oficial de determinao do grau de umidade dos gros de arroz o da estufa a 1053oC, com circulao natural de ar, durante 24 horas, utilizando-se gros no- triturados.

Dentre os mtodos indiretos, podem ser destacados os eltricos, devido sua ampla utilizao nas reas de produo, beneficiamento, armazenamento e comercializao de gros. So de fcil manuseio, de leitura direta e apresentam rapidez na operao, medindo o grau de umidade sempre em base mida. Baseiam-se nos princpios de que as propriedades eltricas dos gros so dependentes, em grande parte, do seu contedo de gua. O mtodo indireto baseado na resistncia eltrica indica o grau de umidade pela maior ou menor facilidade com que a corrente eltrica atravessa a massa de gros.

Os aparelhos baseados no mtodo dieltrico utilizam a propriedade da capacitncia eltrica. Os gros so colocados entre duas placas de um condensador, constituindo o dieltrico. Aplica-se uma voltagem de alta freqncia e, segundo a umidade do material, as variaes na capacitncia do condensador so medidas em termos de constante dieltrica. A leitura dieltrica numa clula de provas , essencialmente, uma leitura da quantidade total de gua presente na mesma.

Os mtodos eltricos esto mais sujeitos a erros, originados principalmente, pela distribuio desuniforme da gua no interior dos gros, pelos erros de pesagem e pelas oscilaes de temperatura, sem a devida correo. Os mtodos indiretos, embora no to precisos quanto os diretos, apresentam confiabilidade aceitvel se adequadamente operados e bem calibrados os aparelhos.

Determinadores dieltricos, calibrados para gros em equilbrio termo-hdrico, subestimam o grau de umidade dos gros durante a secagem intermitente, tornando-se necessrio um adequado sistema de ajuste para cada condio.

Determinadores de umidade dieltricos medem, alm das propriedades dieltricas, uma pequena resistncia eltrica atravs do material. Assim, gros com o mesmo contedo de gua registram graus de umidade menores medida que a gua se localiza mais no interior do gro.

Na determinao da umidade dos gros na sada do secador, com aparelhos baseados na resistncia eltrica ou na constante dieltrica da massa de gros, dever ser considerado que ela no ser muito precisa porque os gros estaro mais secos na periferia do que no seu interior. A determinao ser mais exata aps a temperagem dos gros.

Independentemente do mtodo e do aparelho utilizado, a amostragem, a calibragem do equipamento e o seu correto uso so fundamentais para a confiabilidade do resultado.

Como dito anteriormente, a quantidade de gua (teor de umidade) contida nos gros designada baseando-se no peso da "gua livre" e geralmente expressa em porcentagem.

H dois modos para expressar a umidade contida num produto, ou seja, base mida (b.u.) e base seca (b.s.).


Base mida A umidade contida nos gros em base mida a razo entre o

peso da gua (Pa) e o peso total (Pt) dessa amostra, Equao 1.1.

100PmsPa

PaU

+= (1.1)

onde: U = percentual de umidade em base mida Pa = Peso da gua Pms = Peso da matria seca

Pa + Pms = Pt = Peso total (1.2)

Base seca

A umidade contida nos gros em base seca a razo entre o peso da gua (Pa) e o peso da matria seca (Pms) dessa amostra, Equao (1.3):

100Pms

Pa'U = (1.3)

onde: U' = percentual de umidade em base seca Pa = Peso da gua Pms = Peso da matria seca

Pelas Equaes 1.1 e 1.3, v-se claramente que o teor de umidade expresso em base seca numericamente maior do que o teor de umidade em base mida. Isto porque, no primeiro caso, com apenas Pms, o denominador menor do que no segundo caso, em que ele representa o peso total do gro (Pa+ Pms) e, em ambos os casos, o numerador permanece constante, ou seja, representa sempre o peso da gua.

Geralmente a porcentagem em base mida usada em designaes comerciais e no estabelecimento de preos. Por outro lado, o teor de umidade em base seca(decimal) comumente usado em trabalhos de pesquisa.

Mudana de Base Passar de base mida para base seca, Equao 1.4

100U100

U'U

= (1.4)

onde: U'= percentual de umidade base seca U = percentual de umidade base mida

Passar de base seca para base mida, Equao 1.5

100'U100

'UU

+= (1.5)

onde: U = percentual de umidade base mida U'= percentual de umidade base seca

Reduo de peso de uma amostra A Equao 1.6, permite calcular a variao peso de uma amostra,

com a sua variao de umidade.

Pf (100 - Uf) = Pi (100 - Ui) (1.6) onde: Pf = peso final da amostra em kgf Uf = % de umidade final da amostra Pi = peso inicial da amostra em kgf Ui = % de umidade inicial da amostra


2.6 Umidade de equilbrio dos gros - equilbrio higroscpico

Umidade de equilbrio ou equilbrio higroscpico o grau de umidade dos gros quando em equilbrio com o ar que os envolve, isto : quando a razo da perda de umidade do produto para o ambiente igual razo do ganho de umidade, o produto est em equilbrio com o ar ambiente. A umidade de equilbrio dos gros depende: da temperatura e da umidade relativa do ar, da variedade, do grau de maturidade e das condies prvias a que o gro foi submetido. A umidade de equilbrio depende ainda se o gro sorve ou dessorve umidade para atingir o equilbrio. Este fenmeno conhecido por histerese.

O conceito de umidade de equilbrio importante no estudo da secagem e armazenagem dos gros, uma vez que a umidade de equilbrio determina o menor grau de umidade (condies limites) no qual o gro pode ser secado sob determinadas condies de secagem, e tambm porque os gros armazenados em condies adequadas de umidade, podero mudar, perdendo ou recebendo umidade durante o armazenamento; portanto, umedecendo ou super-secando, o que causar prejuzos ao produto e sua comercializao.

A TAB. 1.2 permite conhecer, de forma simples e exata, a umidade de equilbrio higroscpico de alguns gros com o ar ambiente em diferentes temperaturas e umidades relativas; estes valores tambm podem ser calculados atravs da Equao modificada de Henderson 1.7.

1 - UR = exp [-K (T + C)(Ue)N] (1.7) onde: UR =umidade relativa do ar, decimal exp = base do logaritmo neperiano T = temperatura do ar, oC Ue =umidade de equilbrio do gro, % b.s K, C, N = constantes que dependem do gro, TAB. 1.2

Tabela 1.2 - Constantes de equilbrio

Gro K N C Erro padro Cevada 2,2919 10-5 2,0123 195,267 0,0080 Feijo 2,0899 10-5 1,8812 254,23 0,0138 Milho 8,6541 10-5 1,8634 49,810 0,0127

Amendoim 65,0413 10-5 1,4894 50,561 0,0126 Arroz em casca 1,9187 10-5 2,4451 51,161 0,0097

Sorgo 0,8532 10-5 2,4757 113,725 0,0087 Soja 30,5327 10-5 1,2164 134,136 0,0173

Trigo "durum" 2,5738 10-5 2,2110 70,318 0,0068 Trigo duro 2,3007 10-5 2,2857 55,815 0,0071 Trigo mole 1,2299 10-5 2,5558 64,346 0,0122

Tabela 1.3 - Equilbrio higroscpico em base mida de alguns gros, a uma dada umidade relativa em percentual e temperatura do ar em C

Umidade relativa do ar % Temperatura oC Gro 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Arroz/casca 4,9 7,6 9,3 10,5 11,5 12,6 13,8 15,6 18,0 Milho 5,5 7,8 9,2 10,2 11,3 12,7 14,3 16,6 19,8 Soja 4,3 5,7 6,5 7,2 8,1 10,1 12,4 16,1 21,9 15 Trigo 5,5 7,7 9,1 10,4 11,6 12,8 13,9 15,6 18,2 Arroz/casca 4,8 7,3 8,9 10,1 11,1 12,1 13,3 15,0 17,4 Milho 4,8 7,0 8,4 9,4 10,5 11,8 13,4 15,5 18,5 Soja 3,8 5,3 6,1 6,9 7,8 9,7 12,1 15,8 21,3 25 Trigo 5,0 6,9 8,2 9,5 10,7 12,0 13,2 14,9 17,4 Arroz/casca 4,6 7,0 8,5 9,7 10,6 11,6 12,8 14,5 16,7 Milho 4,3 6,4 7,7 8,7 9,8 11,0 12,5 14,5 17,3 Soja 3,5 4,8 5,7 6,4 7,6 9,3 11,7 15,4 20,6 35 Trigo 4,6 6,3 7,4 8,6 9,9 11,2 12,5 14,2 16,7


Podemos observar pelos dados da TAB. 1.3, que os gros mais ricos em leo apresentam um teor de equilbrio de umidade mais baixo que os de menor contedo em leo, para as mesmas condies de ar ambiente.

2.7 Psicrometria do ar

O ar que envolve os gros armazenados ou o ar em movimento durante o processo de secagem que determina as condies em que o gro ficar no final desse processo. Nos sistemas de secagem, o ar usado para carregar a umidade retirada dos gros e as propriedades do ar de secagem que determinaro como se dar esta operao. O ramo da cincia que estuda as propriedades do ar, e em particular, a capacidade do ar em conter gua, se define como Psicrometria.O termo Psicrometria (do grego psychrs = "frio" + mtron = "medio") significa, a medio da umidade do ar atravs do psicrmetro, que um aparelho constitudo de dois termmetros, um com o bulbo mido e outro com o bulbo seco. Caso o ar no esteja saturado, o termmetro de bulbo mido marcar uma temperatura mais baixa, "mais fria" (da a utilizao do termo psychrs = "frio") que a do termmetro de bulbo seco. O ar uma mistura de muitos gases, sendo os principais o nitrognio (71%) e o oxignio (20%). A gua, na forma de vapor, uma parte dos 9% restantes e, sua proporo na mistura varivel. A quantidade de vapor de gua que o ar pode conter varia em funo de sua temperatura e, de uma forma geral, quanto mais quente estiver o ar, mais vapor de gua ele retm. Os grficos psicromtricos (FIG. 1.9) expressam a capacidade de reteno de vapor de gua pelo ar para diferentes temperaturas, e fornecem, ainda, diversas outras propriedades, tais como peso volumtrico, quantidade de energia armazenada pelo ar e umidade relativa.

Temperatura do bulbo seco, razo de mistura e curva de saturao

O grfico psicromtrico representa as propriedades da mistura de ar-vapor, a uma determinada presso baromtrica. Estes grficos tm como base a temperatura do bulbo seco e a razo de mistura, ou umidade absoluta do ar. A temperatura forma a escala horizontal do grfico psicromtrica - eixo das abscissas; o contedo de gua forma a escala vertical - eixo das ordenadas, que colocado direita.

A FIG. 1.5 mostra os dois eixos (demais linhas do grfico foram removidas).

01020304050

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Temperatura (C)

UA(g

de va

por

/ kg

de a

r se

co)

Figura 1.5 - Linha de saturao

O contedo de gua do ar chamado umidade absoluta (UA) ou razo de mistura, cujo valor dado pelo quociente entre o peso de vapor de gua que contm o ar por unidade de peso de ar seco. expressa em kgvapor d'gua / kgar seco ou em gvapor d'gua / kgar seco. O limite


mximo de vapor de gua que o ar pode conter, para cada temperatura, o ponto de saturao, e a linha que une todos estes pontos, chamada de linha de saturao, representa o contedo mximo de vapor de gua que o ar pode conter para as diversas temperaturas. As condies do ar podem ser representadas no, grfico psicromtrico, por um ponto chamado de "ponto de estado do ar".

Umidade relativa (UR) O contedo de gua do ar comumente expresso em termos de

umidade relativa (UR). A umidade relativa o quociente entre a umidade absoluta existente e a umidade absoluta mxima que o ar pode conter para uma mesma temperatura, ou seja, a relao entre o contedo de vapor por quilograma de ar seco que o ar contm, a uma dada temperatura, e o contedo de vapor por quilograma de ar seco que o ar conteria, se estivesse saturado a esta mesma temperatura, Equao 1.8.

100maxUAUA%UR

= (1.8)

onde: UR = Umidade relativa do ar em % UA = Umidade absoluta existente Uamax= Umidade absoluta mxima

As linhas de UR constante so traadas no grfico psicromtrico e se encontram abaixo da linha de saturao. A FIG. 1.6 mostra um grfico onde a linha de UR% referente a 50% foi traada. Esta linha representa todos os pontos de estado onde o ar contm a metade do mximo de gua possvel para cada temperatura. Observa-se que a linha de 50% de umidade relativa estende-se ao longo dos pontos mdios da linha de temperatura - eixo das abscissas - e da linha de saturao.

Se a temperatura e a umidade relativa do ar forem conhecidas, um determinado ponto de estado fica totalmente definido. Quando se conhecem duas propriedades no colineares do ar, o ponto de estado higromtrico do ar fica totalmente definido, porque as demais caractersticas psicromtricas so determinadas atravs da leitura direta destes parmetros sobre o grfico psicromtrico.

01020304050

0 5 10 15 20 25 30 35 40Temperatura (C)

UA(g

de va

por

/ kg

de ar

seco

)

UR100% UR 50%

Figura 1.6 - Linha de saturao e de UR = 50%

As Equaes 1.9, 1.10 e 1.11 calculam as umidades relativas do ar ambiente (URamb), do ar de secagem (URsec) e do ar de sada (URsai) dos secadores, e so determinadas em funo das temperaturas de bulbo seco e do bulbo mido.

273)) amb(2316/(tbs (9,1466

273)) 16/(tbuamb(9,1466(23

amb10

100 )tbuamb)/2)-((tbsamb (760/755-(10UR

+

+ = (1.9)

onde: URamb = umidade relativa do ar ambiente tbsamb = temperatura e bulbo seco do ar ambiente tbuamb = temperatura de bulbo mido do ar ambiente


273)) sec(2316/(tbs (9,1466

273)) 16/(tbuamb(9,1466(23

sec10

100 )tbuamb)/2)-((tbsamb (760/755-(10UR

+

+ = (1.10)

onde: URsc = umidade relativa do ar de secagem tbsamb = temperatura de bulbo seco do ar ambiente tbuamb = temperatura de bulbo mido do ar ambiente tbssec = temperatura de bulbo seco do ar de secagem

273)) sai(2316/(tbs (9,1466

273)) 16/(tbuamb(9,1466(23

sai10

100 )tbuamb)/2)-((tbsamb (760/755-(10UR

+

+ = (1.11)

onde: URsai= umidade relativa do ar de sada do secador tbsamb = temperatura de bulbo seco do ar ambiente tbuamb = temperatura de bulbo mido do ar ambiente tbssai = temperatura de bulbo seco do ar de sada do secador

Presso de vapor e higroscopicidade Os gros so materiais higroscpicos tm a capacidade de ceder

ou absorver umidade do ar que os envolve. Esta capacidade de realizar trocas varia diretamente em funo da temperatura e da umidade relativa do ar envolvente, sendo que a umidade relativa tem uma influncia mais acentuada do que a temperatura.

Para que ocorra a secagem, necessrio que os gros cedam umidade para o ar, o que ocorre devido formao de um gradiente de presses de vapor entre o ar e os gros. Quando este gradiente possuir um balano igual a zero, foi alcanado o equilbrio higroscpico. No equilbrio higroscpico no h igualdade nos contedos de gua e, sim, uma igualdade nas presses de vapor.

Assim se: 1. Pv gro < Pv ar o gro sorve umidade do ar (umedecimento) 2. Pv gro > Pv ar o gro cede umidade para o ar (secagem) 3. Pv gro = Pv ar equilbrio higroscpico onde: Pv gro = presso de vapor do gro Pv ar = presso de vapor do ar

Quando a gua evapora de um recipiente aberto, algumas das molculas do vapor se chocam com as molculas do ar, recuam e tornam a entrar na gua. O ar se comporta, portanto, com uma coberta que se ope evaporao e a retarda.

Presso de vapor

As molculas se agitam ecomeam a mudar de estado

Fonte de calor

Lquido

Pv

Figura 1.7 - Esquema de aquecimento d'gua

Tampando-se o recipiente mostrado na FIG. 1.7, o vapor se acumula no espao acima do lquido e o nmero de molculas que voltam para o lquido aumenta at que as molculas se condensem na mesma proporo que se evaporam. Desta forma, quando a quantidade de vapor for constante, o espao fica saturado, e lquido e vapor se encontram em equilbrio dinmico. Um espao est saturado com vapor quando ele contm todo o vapor que pode conter numa dada temperatura. O vapor que


entra em contato com lquido que o gerou - recipiente fechado - chama-se vapor mido ou saturante. A presso por ele exercida, que a mxima presso possvel do vapor na temperatura considerada, denomina-se presso de vapor saturado. No caso do recipiente aberto, o vapor, como no saturante h o que se chama de presso de vapor seco, ou simplesmente, presso de vapor.

A umidade relativa do ar tambm pode ser expressa pela relao entre as presses de vapor Equao 1.12.

100PVsatPV

%UR = (1.12)

onde: UR= umidade relativa do ar em % PVv = presso de vapor em Pa PVsat = a presso de vapor saturado em Pa

Entalpia e temperatura do bulbo mido Todas as escalas de temperaturas tm como valor mnimo o zero

absoluto, que uma temperatura terica. O zero absoluto no deve ser imaginado como uma condio da matria com energia nula e sem movimento molecular, como afirmam alguns autores. Apesar de no poder ser atingido na prtica, sabe-se que o movimento molecular no cessa no "zero absoluto". As molculas de uma substncia, no "zero absoluto", apresentam uma quantidade de energia cintica mnima, chamada de "energia do ponto zero", que no nula. O zero absoluto de - 273,15oC. Assim, um determinado material, a uma temperatura qualquer, desde que maior que o zero absoluto, conter uma quantidade de energia, ou seja, conter a energia necessria para aquec-lo acima daquela da energia mnima (energia do ponto zero). O ar no se comporta de forma diferente, ou seja, o ar contm uma determinada quantidade de energia chamada de Entalpia (E), que pode ser expressa em kJ/kg de ar seco ou kcal/kg de ar seco. A entalpia do ar pode ser obtida para qualquer ponto de estado atravs do grfico psicromtrico. Alguns autores afirmam que, como s a diferena de entalpia representa interesse prtico em processamento de produtos agrcolas, o valor escolhido para a temperatura de referncia se torna irrelevante, importando apenas a diferena de entalpia entre dois pontos no grfico, que correspondem ao estado do ar em duas condies psicromtricas.

Relacionada quantidade de energia para um determinado ponto de estado est a temperatura de bulbo mido (TU). Se o bulbo de um termmetro de mercrio comum for coberto por um tecido embebido em gua, a leitura da temperatura apresentar um valor menor do que se o bulbo estivesse seco, pois se o ar envolvente no estiver saturado, uma determinada quantidade de gua ser evaporada do tecido molhado. Sabe-se que para ocorrer evaporao necessrio que energia seja consumida. Esta energia se traduz como calor sensvel, ou seja, a energia que ser consumida para dilatar o mercrio do termmetro de bulbo mido (calor sensvel) e evaporar a gua do tecido molhado (calor latente de vaporizao da gua). Quanto maior for a diferena de temperatura entre dois termmetros submetidos ao mesmo ar, um de bulbo seco (T) e outro com o bulbo mido (TU), maior ser a capacidade que o ar possui de evaporar gua e, portanto, menor a sua umidade relativa (UR%). A diferena (T - TU) denominada dficit psicromtrico ou depresso de bulbo mido.

Temperatura do ponto de orvalho a temperatura em que o ar mido se torna saturado, ou seja,

quando o vapor d'gua comea a condensar, por um processo de resfriamento, mantendo-se constante a presso de vapor e a razo de mistura, O seu valor encontrado sobre a curva de saturao.


Volume especfico O volume especfico do ar a relao entre o volume e o peso

deste ar a uma dada temperatura, expresso em metros cbicos por quilograma de ar seco. Todos os materiais, inclusive os gros, possuem um determinado peso por unidade de volume (peso especfico ou peso volumtrico). Slidos e lquidos mantm seus pesos volumtricos relativamente constantes nos intervalos de temperatura comumente utilizados. Gases, como o ar, variam seus pesos volumtricos de forma significativa quando ocorrem variaes de temperatura. Os gases se expandem quando aquecidos. Conseqentemente, o volume especfico do ar em m3/kg de ar seco aumenta. A altas temperaturas, mais metros cbicos so necessrios para conter um kg de ar do que a baixas temperaturas.

2.8 Migrao de umidade

Maior causadora dos danos que ocorrem ao gro estocado, a migrao de umidade relaciona-se com a temperatura e grau de umidade do gro, umidade e temperatura do ar atmosfrico.

No inverno, o ar frio e denso que se situa junto parede do silo gera um fluxo de ar que circular no interior do silo ou armazm, de cima para baixo. Simultaneamente, o ar existente entre, FIG. 1.8 (a) os gros, no fundo e centro do silo, absorve calor dos gros quentes, fazendo com que o ar suba. A combinao do fluxo do ar frio e denso prximo s paredes com o fluxo de ar quente que sobe no centro do silo, faz o ar circular. Esta circulao do ar chama-se correntes convectivas.

Subindo pela parte central da massa de gros, o ar aquecido absorve a umidade dos gros armazenados. Quando o ar se aproxima da superfcie da massa armazenada, a umidade se condensa no gro frio da superfcie, gerando ali uma zona de alto teor de umidade e uma crosta de gros em deteriorao. Mesmo em gros com teores de umidade seguros, de 10% a 13%, a migrao de umidade ocorre de forma natural em sistemas de armazenagem a granel.

A migrao de umidade favorece a atividade de fungos e insetos, ao estabelecer condies propcias ao aumento da atividade de respirao dos gros, atravs da multiplicao e crescimento de focos de aquecimento.

No vero, o processo ocorre no sentido inverso ao do inverno, FIG. 1.8 (b).

Como mostra a FIG. 1.8 (c), apenas o movimento do sol durante o dia provoca a migrao de umidade dentro do silo.

(a) (b) (c)

Figura 1.8 - Migrao de umidade, correntes convectivas do ar


2.10 Grfico psicromtrico para temperatura do bulbo seco de at 100C, e presso baromtrica de 760 mm hg

Figura 1.9 - Grfico

II VENTILADORES

E CAPTAO DE P

1 INTRODUO

Os ventiladores so mquinas propulsoras de ar em forma contnua e por ao aerodinmica que se caracterizam pela sua vazo e pela sua presso.

Vazo o volume de ar fornecido pelo ventilador na unidade de tempo.

Presso A presso desenvolvida por um ventilador composta de trs

parcelas: presso dinmica, presso esttica, presso total.

Presso dinmica (Pv): o ar flui naturalmente das zonas de alta para baixa presso com uma dada velocidade, que depende do gradiente existente entre elas. Como qualquer outro fluido, o ar, exerce presso sobre os obstculos que encontra, sendo esta presso proporcional a sua velocidade. Essa presso fornecida pelo ventilador para manter o ar em movimento o que chamamos de presso dinmica do ventilador.

Presso esttica (Ps): o ar em escoamento, como qualquer outro fluido, se retarda ao encontrar um obstculo. A presso efetiva que o ventilador deve proporcionar ao ar em escoamento, para que sua vazo no diminua contra as resistncias do sistema, o que chamamos de presso esttica do ventilador. A presso esttica do ventilador igual perda de carga do sistema ao qual ele est acoplado.

Presso total (Pt): a soma das presses esttica e dinmica do ventilador. Pt = Pv+Ps.

2 ASSOCIAO DE VENTILADORES

Os ventiladores podem ser associados de duas maneiras:

2.1 Ventiladores em srie

Esta associao utilizada quando no queremos alterar a vazo mas aumentar a presso fornecida pelos ventiladores. Somam-se as presses de cada ventilador, e a vazo do sistema a mesma de cada ventilador associado, que devem ser iguais entre si.

2.2 Ventiladores em paralelo

Esta associao utilizada quando no queremos alterar a presso mas dobrar a vazo fornecida pelos ventiladores. Os dois ventiladores devem funcionar mesma presso e mesma vazo, sendo a vazo total do sistema igual soma das vazes de cada ventilador associado.


3 CLASSIFICAO DOS VENTILADORES

Os ventiladores podem ser classificados de vrias maneiras, mas dentro do escopo deste trabalho vamos classific-los segundo:

3.1 Nvel energtico de presso

Baixa presso: ventiladores que fornecem uma presso total menor que 200 mmCA;

Mdia presso: ventiladores que fornecem uma presso total compreendida entre 200 e 800 mmCA;

Alta presso: ventiladores que fornecem uma presso total compreendida entre 800 e 2500 mmCA;

Turbo compressores: ventiladores que fornecem uma presso total maior que 2500 mmCA.

3.2 Modalidade construtiva

Ventiladores Centrfugos So ventiladores constitudos de um rotor que gira dentro de

uma carcaa; o fluxo do ar na entrada paralelo ao eixo de rotao do rotor, sendo depois centrifugado para a carcaa em espiral e expulso ortogonalmente ao eixo de rotao do rotor; FIG. 2.1.

Esses ventiladores fornecem altas vazes e altas presses. A experincia mostra que o ar, ao ser centrifugado, aumenta sua temperatura de 1 a 2oC, para cada 60 mmCA de presso esttica.

BocaAspirante

Motor doVentilador

BocaPremente

Figura 2.1 - Ventilador Centrfugo

Os ventiladores centrfugos, em funo do tipo de rotor, classificam-se:

Ventiladores radiais ou de ps retas So os ventiladores mais antigos; apresentam grande tamanho,

baixo rendimento (em torno de 70%), desenvolvem presses moderadas, e no retm poeiras nas ps; FIG. 2.2(a).

Ventiladores e captao de p Mrio Jos Milman 35

Ventiladores de ps curvadas para frente So os ventiladores que apresentam uma melhor relao entre

tamanho e capacidade que o ventilador de ps retas; seu rendimento em torno de 85% e fornecem vazes elevadas. Tm uma desvantagem que o efeito "colher" no ar, o que faz o rotor do ventilador perder o balanceamento quando se utiliza ar muito sujo; FIG. 2.2(b).

Ventiladores de ps curvadas para trs So os ventiladores que apresentam melhores rendimentos (em

torno de 90%), e uma melhor relao entre tamanho e capacidade que o ventilador de ps curvadas para frente.So ventiladores de preos bastante altos; FIG. 2.2 (c).

Ps Retas (a)

Ps curvadas para frente

(b)

Ps Curvadas para trs

(c)

Figura 2.2 - Tipos de rotores de ventiladores centrfugos

Os ventiladores centrfugos, em funo do nmero de bocas aspirantes, classificam-se:

Simples aspirao So os ventiladores centrfugos que possuem apenas uma boca de

aspirao. Sua conexo mquina feita, geralmente, atravs de uma reduo ou ligao; FIG. 2.3 (a).

Dupla aspirao So os ventiladores centrfugos que possuem duas bocas de

aspirao; equivalem a dois ventiladores simples aspirao associados em paralelo, e sua grande vantagem que seu tamanho fica reduzido metade em relao ao simples aspirao de mesmas caractersticas. Sua conexo feita, geralmente, atravs de uma estrutura fechada que o envolve e o conecta mquina; FIG. 2.3 (b).

Sada

Entrada

Entrada Entrada

Sada

Simples Aspirao (a)

Dupla Aspirao (b)

Figura 2.3 - Ventiladores centrfugos, de simples e dupla aspirao


Ventiladores Axiais So ventiladores constitudos de um rotor, com ps, que gira

dentro de uma carcaa em forma de tubo cilndrico. O fluxo de ar de entrada e sada paralelo ao eixo de rotao das ps. Esses ventiladores fornecem altas vazes e mdias presses.

Classificao dos ventiladores axiais:

Axial propulsor So ventiladores axiais com ps finas, e baixo custo, que

fornecem mdias vazes e baixas presses; como exemplo temos os circuladores de ar ambiente.

Tubo Axial So os ventiladores axiais mais comuns, com ps grossas, e

fornecem altas vazes e baixas presses; FIG. 2.4.

Vane Axial Esto mostrados na FIG. 2.5; so ventiladores axiais de alta

eficincia que possuem ps de guia fixas na descarga, fornecendo altas vazes e mdias presses; seu uso bem mais especfico e tem um preo elevado.

Figura 2.4 - Ventilador axial

Figura 2.5 - Ventilador vane axial

4 CURVAS CARACTERSTICAS DOS VENTILADORES

As curvas caractersticas dos ventiladores; FIG. 2.6 e 2.10 - so diagramas que representam, para um peso especfico do ar bem determinado, a interdependncia entre as suas grandezas caractersticas: vazo propelida, presso fornecida, potncia consumida, rotao do rotor, etc.

As curvas caractersticas de um ventilador so determinadas atravs de testes conduzidos de acordo com a norma Air Moving and Conditioning Association (AMCA) 210.


Ventilador centrfugo de simples aspirao, modelo xxx 450 Peso especfico do ar 1,205mkg/m3

(20C e 760mmHG)

Figura 2.6 - Curva caracterstica de um ventilador centrfugo modelo xxx, tamanho 450

5 POTNCIA ABSORVIDA PELOS VENTILADORES

A potncia absorvida pelos ventiladores calculada pela Equao (2.1)

75nv3600PtQ

P

= (2.1)

onde: P = potncia absorvida pelo ventilador em cv; Q = vazo do ventilador em m3 de ar por hora; Pt = presso total do ventilador em mm de H2O; nv = rendimento do ventilador.

A potncia consumida pelo motor de acionamento do ventilador calculada pela Equao (2.2)


ntP

Pm = (2.2)

onde: Pm = potncia do motor de acionamento do ventilador em cv; P = potncia absorvida pelo ventilador em cv; nt = rendimento da transmisso, entre motor e ventilador. nt = 1,00 quando a transmisso for por acoplamento direto. nt = 0,85 quando a transmisso for por polia e correia.

6 LEIS DE SEMELHANAS DOS VENTILADORES

Aplicam-se as leis de semelhanas, quando as condies EM que um ventilador est operando so conhecidas, e queremos determinar os valores das novas condies quando, uma ou mais, condies so alteradas.

6.1 Para um mesmo dimetro de rotor, operando com o mesmo fluido

Variao das vazes so proporcionais s variaes das rotaes Variao das presses so proporcionais s variaes das

rotaes elevadas ao quadrado

Variaes das potncias so proporcionais s variaes das rotaes elevadas ao cubo

6.2 Para rotores de dimetros diferentes cujas dimenses variem de, no mximo 50%, operando numa mesma rotao e com o mesmo fludo

Variao das vazes so proporcionais s variaes dos dimetros dos rotores elevadas ao cubo

Variao das presses so proporcionais s variaes dos dimetros dos rotores elevadas ao quadrado

Variao das potncias so proporcionais s variaes dos dimetros dos rotores elevadas a quinta

6.3 Para rotores de dimetros diferentes cujas dimenses variem de, no mximo 50%, operando em rotaes diferentes e com o mesmo fluido

Variao das vazes so proporcionais s variaes das rotaes e as variaes dos dimetros dos rotores elevadas ao cubo


Variao das presses so proporcionais s variaes das rotaes elevadas ao quadrado e s variaes dos dimetros dos rotores elevadas ao quadrado

Variaes das potncias so proporcionais s variaes das rotaes elevadas ao cubo e s variaes dos dimetros dos rotores elevadas quinta

7 PESO ESPECFICO DE UM FLUDO

O nmero que expressa a quantidade de peso em volume unitrio de um fludo, o que chamamos de peso especfico do fluido.

O peso especfico do ar a 20oC e ao nvel do mar de 1,2 Kgf/m3, e varia inversamente com a temperatura absoluta e diretamente com a presso baromtrica; calcula-se pela Equao (2.3).

GE760Pbar

T273273

293,1 +

= (2.3)

onde: peso especfico do ar a calcular T = temperatura de trabalho do gs em graus Celsius Pbar = presso baromtrica do local de trabalho em mm Hg. GE = "gravidade especfica" do gs, para o ar standard GE = 1, para outros gases resultantes de queima, o valor de GE obtido pela TAB. 2.1.

Tabela 2.1 - "Gravidade especfica" para gases

Gases GE Carvo 1,04 leo 1,00

Madeira 0,94 Bagao 0,93

Gs natural 0,97 Gs de alto forno 1,01

Sinterizao 1,00

A vazo fornecida por um ventilador no varia com a variao do peso especfico do ar

As presses fornecidas e a potncia absorvida pelo ventilador variam proporcionalmente com a variao do peso especfico do ar.

Exemplo 2.1 Qual o peso especfico do ar a 30oC e a 750 mm Hg.

1760750

30273273

293,1 +

=

= 1,1497 kgf/m3

Exemplo 2.2 Se um ventilador com rotor de dimetro 450 mm tem um ponto de

trabalho para 1300 RPM: Vazo = 5200 m3/h, Presso total = 38 mm H2O, Potncia absorvida = 1 cv, para um ar de peso especfico 1,2 Kgf/m3.


Calcular a vazo, presso total e potncia absorvida quando ele girar a 1600 RPM e com um ar com peso especfico de 1,00 Kgf/m3.

=13001600

5200Q Q = 6400m3 de ar/h

=

20,100,1

13001600

38Pt 2

Pt = 47,97 mm H2O

=

20,100,1

13001600

1Po 3

Po = 1,55 Cv

8 MEDIDAS DO FLUXO DE ESCOAMENTO DO AR NUMA TUBULAO

Para medirmos as presses exercidas por um fluido em escoamento, dentro de tubulaes, usa-se um tubo em forma de U, ligado com mangueiras a um furo efetuado na tubulao.

Se o tubo em U, que est parcialmente cheio de gua, tem os dois lados abertos para a atmosfera, a presso do ar nos dois lados ser a mesma e nas duas pernas do U, a gua estar no mesmo nvel.

Por outro lado, se insuflarmos ar por um lado do U, o nvel de gua desta perna baixar, elevando-se o nvel da outra. A diferena de alturas dos nveis d'gua entre as duas pernas, medida atravs de uma escala graduada, nos dar a presso em unidades de comprimento de gua; FIG. 2.7.

Dependendo da maneira que ligamos o tubo em U tubulao, como mostra a FIG. 2.8, mediremos as trs presses j referidas no item 1 deste captulo.

a) A presso esttica (Ps) medida tangencialmente tubulao onde a velocidade do escoamento nula; FIG. 2.8 (a).

b) A presso total (Pt) medida no meio da seo transversal da tubulao, onde a velocidade do escoamento mxima; FIG. 2.8 (b).

c) A presso dinmica (Pd) a diferena entre a presso total e a presso esttica; FIG. 2.8 (c).

Figura 2.7 - Tubo em U

Figura 2.8 - Medidas das presses na tubulao

O mtodo mais preciso para medir a velocidade do ar, a partir de 5 m/s, utilizar o tubo de Pitot, mostrado na FIG. 2.9, ligado convenientemente a um tubo em U, mostrado na FIG. 2.7.


Sada do tubo central paraleitura da presso total

Condutode ar

Tubo central dirigidona direo de fluxo de ar

Sada do tubo externo paraleitura da presso esttica

Figura 2.9 - Tubo de Pitot

8.1 Clculo da vazo de um ventilador pela medio de Pv

Para calcular a velocidade do ar em escoamento, medimos a presso dinmica, conforme o item c acima referido, e, aps, aplicamos este valor medido na Equao 2.4.

A vazo calculada pela Equao 2.6.

r

Pv033,4V = (2.4)

o

= (2.5)

VAQ = (2.6)

4D

A2pi

= (2.7)

onde: r = densidade relativa do ar; = peso especfico do ar de trabalho(varia em funo da presso baromtrica e da temperatura); vide item 7 deste captulo; o= peso especfico do ar standard = 1,2 kg/m3 a 760 mm Hg e 20C; Q = vazo do ar em m3/s; A = rea da tubulao em m2; D = dimetro da tubulao em m; V = velocidade do ar em m/s; Pv = presso dinmica do ar em mm H2O.

Exemplo 2.3 Calcular a vazo de ar propelida por um ventilador se a presso

dinmica do ar em escoamento, medida num duto de 450 mm de dimetro, 10 mm H2O, e este ar est a 20oC, e a presso baromtrica 760 mm Hg.

VAQ =

22

m16,0445,0

A =pi

=

o= 1r =


s/m7,1210033,4Pv033,4V ===

s/m03,2s/m75,12m16,0Q 32 ==

Exemplo 2.4

Dados para seleo Vazo (Q):18000m3/h = 5m3/s Presso esttica (Pe):150 mm CA Temperatura (T):80C Presso baromtrica (P bar):600mm Hg

Peso especfico real de trabalho (real)

760mmHg bar P

Ctemp273273

293,1)(oreal +

=

3real m/Kg79,0760

60080273

273293,1)( =

+=

Correo da presso para o peso especfico da curva Presso esttica da curva = Presso esttica real

real espec. pesocurva da espec. peso

Consulte a curva caracterstica para determinar o peso especfico da curva, por exemplo, na curva da FIG. 2.10 peso especfico = 1,2 kg/m3.

mmCA8,2270,791,2

150 curva da esttica Presso ==

Determinao da presso total Presso total = Presso esttica + Presso dinmica Pt = Pe + Pd A presso dinmica encontrada na curva caracterstica: por

exemplo, entrando com a vazo de 5 m3/s na curva da FIG. 2.10 encontramos:

Pd = 33 mmCA Pt = 227,8 + 33 = 261 mmCA

Ponto de operao na curva Seguindo com o exemplo acima, temos na curva da FIG. 2.10, o

seguinte ponto de operao: Pt = 261 mmCA Velocidade perifrica u=76,5 m/s Rendimento (t=75% Rotao (n) = 2875 rpm Consumo(Nv) = 23 CV = 17 kW Q = 16.0OO m3/h= 5 m3/s Velocidade de sada Vs =23,5 m/s

Correo da potncia para real

curva da espec. pesoreal espec. peso)curva(Nv)real(Nv =

cv1,151,279,0

23)real(Nv ==


Ponto de operao real Q = 16.000 m3/h =5 m3/s Pe =150 mmCA n = 2875 rpm Nv = 15,1 CV

t=75% u = 76.5 m/s vs =23.5 m/s

Limites de rotao - Classes de ventiladores Os limites de rotao por classe dos ventiladores, para

temperaturas at 50C, esto indicados nas curvas caractersticas; FIG. 2.10.

Para temperaturas acima de 50C, estes valores devero ser multiplicados pelo fator de temperatura (ft).

Os fatores de correo da rotao mxima em funo das temperaturas esto indicados na TAB. 2.2.

Tabela 2.2 - Fator de correo da rotao

T(c) Ft T(c) ft T(c) Ft 50 1,00 150 0,96 250 0,90 100 0,98 200 0,93 300 0,86

Para o exemplo teremos: ft para 80C = 0.988 rotao mxima para classe I: 1915 O.99 = 1896 rpm rotao mxima para classe II: 3235 O.99 = 3202 rpm como 1896


Peso especfico real de trabalho (real)

760mmHg bar P

Ctemp273273

293,1)( real +

=

=+

=760

] [] [273

273293,1)( real Kg/m3

Correo da presso para peso especfica da curva

Consulte as curvas caractersticas; por exemplo FIG. 2.6 e 2.10, para verificar o peso especfico da curva.

Presso esttica da curva =

real espec. pesocurva da espec. peso

real esttica Presso

Presso esttica da curva =

=] [] [

mmCA

Determinao da presso total (Pt) Presso total = Presso esttica+ Presso dinmica Pt = Pe + Pd A presso dinmica varia para cada modelo e tamanho de

ventilador e encontrada nas curvas caractersticas; por exemplo FIG. 2.6 e 2.10.

Pdcurva= mmCA

Ptcurva=Pecurva+Pdcurva= + = mmCA

Ponto de operao na curva

Ptcurva = mmCA

Rendimento total(t) = %

Q = m3/h = m3/s

Consumo Nvcurva =

cv = kW

Rotao (n) = RPM

Correo da potncia para (real)

curva da espec. pesoreal espec. peso)curva(Nv)real(Nv =


Nv(real) = =] [] [

cv

Ponto de operao real

Q = m3/h = m3/s Pe

= mmCA

t = % n = RPM

Nv = cv

Limites de rotao

Os limites de rotao dos ventiladores, para temperaturas at 50C, esto indicados nas curvas caractersticas. Para temperaturas acima de 50C, estes valores devero ser multiplicados pelo fator de temperatura (ft)

T =

C ft =

RPM mxima a C = RPMmaxcurva

ft=

= RPM

A rotao do ventilador selecionado dever ser menor ou igual rotao mxima na temperatura de trabalho.

Especificao

modelo

tamanho

tipo de entrada

classe de construo

arranjo


Ventilador centrfugo, simples aspirao, modelo xxy - 508

Peso especfico do ar = 1,2Kg/m3 Dimetro do Rotor = 508mm

Rotao mxima at 50oC Classe I n = 1915 rpm Classe III n = 3235 rpm

Pt = Pe + Pd

Figura 2.10 - Curva caracterstica de um ventilador centrfugo modelo XXY, tamanho 508


VentiladoresCentrfugosMarca MJM

E

ARRANJOS

POSIES

S.HS.A.H

T.H

T.A.DT.A.A

Sentido HorrioSentido Anti-HorriTopo HorizontalTopo Angular AscendenteTopo Angular Descendente

A.VD.VB.H

B.A.AB.A.D

Ascendente VerticalDescendente VerticalBase HorizontalBase Angular AscendenteBase Angular Descendente

S.HT.H

S.HB.H

S.A.HT.H

S.A.HB.H

S.HT.A.D

S.HB.A.A

S.A.HT.A.D

S.A.HB.A.A

S.HD.V

S.HA.V

S.A.HD.V

S.A.HA.V

S.HB.A.D

S.HT.A.A

S.A.HB.A.D

S.A.HT.A.A

Figura 2.11 - Arranjos e posies dos ventiladores de marca MJM


9 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE CAPTAO DE P

Para a execuo de um projeto de um sistema de captao de p, devemos ter os seguintes dados:

Plantas com cortes, mostrando os pontos de captao

Vazo e presso esttica dos equipamentos existentes Locais onde passaro os dutos, e sadas de p Velocidade de captura das partculas

9.1 Velocidades de captura mnima

A velocidade de captura a velocidade que as partculas do produto, a ser captado, deve tomar para ocorrer o arraste; ela indicada pela TAB. 2.3.

Tabela 2.3 - Velocidade captura das partculas

Material a ser transportado Velocidade de captura (m/s) vapores, gases, fumos, poeira muito fina. 10

poeiras secas e finas 15 poeiras industriais mdias 17,5

partculas grossas 17,5 a 22,5 partculas grandes, altas concentraes mais de 22,5

9.2 Espessura das chapas recomendadas para dutos e curvas do sistema

Dutos

Para o projeto de um sistema de captao de p, os dutos devem ser considerados de seo circular, e fabricados de chapas metlicas de ao com as espessuras recomendadas pela TAB. 2.4.

Caso os dutos sejam de seo retangular, devemos calcular o seu dimetro equivalente pela Equao 2.8.

8/1

2

5

)ba()ba(

3,1de

+

= (2.8)

onde: de = dimetro equivalente de seo circular em mm a = maior dimenso do duto retangular em mm b = maior dimenso do duto retangular em mm

Tabela 2.4 - Espessura das chapas dos dutos, em funo do dimetro

Dimetro da tubulao (mm) Espessura da chapa (mm) AWG at 200 mm 0,9 20 200 a 450 1,2 18 450 a 760 1,5 16

mais de 760 1,9 14


O apoio dos dutos com dimetro maior que 200 mm, deve ser a cada 3,5 metros, e os dutos com dimetro menor que 200 mm a cada 6,0 metros.

Curvas

As curvas d

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