Estudo, dimensionamento e construção de colheitadeira para sementes de capim-búfel.

U N I V E R S I D A D E F E D E R A L DA PARAIBA

P R O - R E I T O R I A P A R A A S S U N T O S D O I N T E R I O R

C E N T R O D E C I E N C I A S E T E C N O L O G I A

C U R S O D E P O S - G R A D U A C A O E M E N G E N H A R I A M E C A N I C A

ESTUDO, DIMENSIONAMENTO E C O N S T R U Q & O

DE COLHEITADEIRA PARA SEMENTES DE

U N I V E R S I D A D E F E D E R A L DA P A R A I B A

P R O - R E I T O R I A P A R A A S S U N T O S D O I N T E R I O R

C E N T R O DE C I E N C I A S E T E C N O L O G I A

C U R S O D E P O S - G R A D U A C A O E M E N G E N H A R I A M E C A N I C A

Estudo, Dimensionamento e Constn^ao de Colheitadeira de Sementes de

Capim-Bufel

THamed &*uU&us de Sax***

E n g a n h e i r o M e c l n i o o

ORIENTADOR:

Prof. Dr. Sandoval Faria da Mata

CO-ORIENTADOR:

Prof. M.Sc. Yoge Jeronimo Ramos da Costa

Dissertacao apresentada ao Curso de Pos-Graduacao em Engenharia Mecanica da

Universidade Federal da Paraiba, em cumprimento as exigencias para obten^So do Grau

de Mestre em Engenharia Mecanica.

DIMENSIONAMENTO E CONSTRUQAO DE UMA MAQUINA

COLHEfrADEIRA DE SEMENTES DE CAPIM BUFEL

MANOEL CORDEIRO DE BARROS

DISSERTAQAO APROVADA COM DISTINQAO EM 20 DE ABRIL DE 1995

CAMPINA GRANDE-Pb

ABRIL DE1995

AGRADECIMENTOS

RESUMO

q u a l i d a d e s t o r n a m s u a u t i l i z a c a o n a parte frontal d o trator

t e c n i c a m e n t e v i a v e l . O s i s t e m a a p r e s e n t a um retorno d a o r d e m d e

R $ 6 4 1 , 9 2 por d i a d e c o l h e i t a , t o r n a n d o - s e u m a fonte d e r e n d a

ABSTRACT

T h i s p a p e r d e a l s with the a s s e m b l y of a m e c h a n i z e d h a r v e s t e r

for the s e e d s of "buffel g r a s s " ( c a p i m - b u f e l ) m a d e up of a n a s p i r a t o r ,

r e c e p t o r s , t u b e s a n d c u r v e s . T h e a s p i r a t o r is a m a c h i n e of m e d i u m

p r e s s u r e , centrifugal type with straight radial i m p e l l e r s , of s i n g l e

s t a g e a n d with a s i n g l e s i d e entry. T h r e e r e c e p t o r s w e r e t e s t e d , out

of w h i c h two w e r e m a d e of w o o d , the o n l y d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e m

b e i n g in the inclination of t h e u p p e r part. T h e third o n e w a s m a d e

from P V C t u b e of 2 0 0 m m d i a m e t e r . T e s t s w e r e c o n d u c t e d to

d e t e r m i n e s u c t i o n e f f i c i e n c y of the r e c e p t o r s o v e r t h e w h o l e length

for the rotational s p e e d s of 1 2 0 0 . 1 3 0 0 . 1 4 0 0 , a n d 1 5 0 0 r p m . T h e

s e c o n d a n d third r e c e p t o r s p r o v i d e d better r e s u l t s c o m p a r e d with t h e

first. T h e third o n e of P V C w a s found to b e i d e a l for t h e s y s t e m

c o n s i d e r i n g that it p r e s e n t e d better s u c t i o n p o w e r than the s e c o n d

o n e , a n d it h a s a c o n v e n i e n t s h a p e with low w e i g h t . T h e s e q u a l i t i e s

m a k e its utilization in the frontal part of a tractor t e c h n i c a l l y v i a b l e .

T h e s y s t e m p r e s e n t s a return of a b o u t R $ 6 4 1 . 9 2 p e r d a y of h a r v e s t ,

INDICE

CAPtTULO

CAPITULO

• V e n t i l a d o r h e l i c o i d a l 1 7 • V e n t i l a d o r axial 1 8 4.5.1.3- S e g u n d o a f o r m a d a s p a s 1 8 • P a s r a d i a i s r e t a s 1 8 • P a s i n c l i n a d a s p a r a tras 18 • P a s i n c l i n a d a s p a r a f r e n t e 1 8 • P a s c u r v a s d e s a i d a radial 1 8 4.5.1.4- S e g u n d o o n u m e r o d e r o t o r e s 1 9 • S i m p l e s e s t a g i o 1 9 • D u p l o e s t a g i o 1 9 4.5.1.5- S e g u n d o o n u m e r o d e e n t r a d a d e a s p i r a c d e s 1 9 • E n t r a d a unilateral 1 9 • E n t r a d a bilateral 1 9 4 . 6 - F u n d a m e n t o s d o s v e n t i l a d o r e s 19 4.6.1 - D i a g r a m a d a s v e l o c i d a d e s 1 9 4.6.2- Altura m a n o m e t r i c a 2 0 4.6.3- V e l o c i d a d e p e r i f e r i c a d o rotor a s a f d a d a s P a s 2 0 4.6.4- D i a m e t r o e x t e r n o d o rotor 21 4.6.5- V e l o c i d a d e n a b o c a d e e n t r a d a d a m a q u i n a 21 4.6.6- D i a m e t r o d e e n t r a d a d a m a q u i n a 2 2 4.6.7- D i a m e t r o d a b o r d a d e e n t r a d a d a s p a s 2 2 4.6.8- L a r g u r a d a s p a s 2 2 4.6.9- V e l o c i d a d e m e r i d i o n a l d e s a i d a d a s p a s 2 2 4.6.10- V e l o c i d a d e relativa a s a i d a d a s p a s 2 3 4.6.11- V e l o c i d a d e a b s o l u t a a s a i d a d a s p a s 2 3 4.6.12- V e l o c i d a d e p e r i f e r i c a d e e n t r a d a d a s p a s 2 3 4 . 6 . 1 3 - A r e a d a b o c a d e s a i d a d a m a q u i n a 2 4 4.6.14- N u m e r o d e p a s 2 4

4 . 6 . 1 6 - D i a m e t r o d o e i x o d o v e n t i l a d o r 2 5 4 . 7 - C a p t o r e s 2 5 4.7.1- C o n c e i t o 2 5 4.7.2- C a p t o r e m f o r m a d e " B i c o d e P a t o " 2 5 4.7.3- P e r d a d e c a r g a a o p e n e t r a r no c a p t o r 2 6 4 . 7 . 3 . 1 - C o e f i c i e n t e d e e n t r a d a 2 6 4.8- D u t o s p a r a c o n d u c a o d e a r 2 9 4.8.1 D i m e n s i o n a m e n t o d o s t u b o s p a r a I n s u f l a m e n t o e a s p i -r a c a o 2 9 4.8.1.1 - P e r d a d e c a r g a e m d u t o s c i r c u l a r e s 3 0 4.9- P e r d a d e c a r g a e m p e c a s e s p e c i a i s 3 2 4.9.1 - E x p a n s a o o u a l o n g a m e n t o g r a d u a l 3 3

CAPITULO 5

5.3.1.1.4- C a l c u l o d a r u g o s i d a d e relativa 41 5.3.1.1.5- C a l c u l o d o c o e f i c i e n t e d e atrito 41 5.3.1.1.6- C a l c u l o d a p e r d a d e c a r g a 41 5.3.2- P e r d a d e c a r g a n a s c u r v a s 4 2 5.3.2.1 - C a l c u l o d a v e l o c i d a d e n a c u r v a 4 2 5 . 3 . 2 . 2 - C a l c u l o d a p e r d a d a c a r g a n a s c u r v a s 4 2 5.3.3- P e r d a n o c a p t o r 4 2 5.3.3.1 - C a l c u l o d o fator d e p e r d a 4 3 5.3.3.2- C a l c u l o d a v e l o c i d a d e n a e n t r a d a d o c a p t o r 4 3 5 . 3 . 3 . 3 - C a l c u l o d a p e r d a d e c a r g a 4 3 5.3.4- P e r d a d e c a r g a n o a l a r g a d o r g r a d u a l 4 4 5 . 3 . 4 . 1 - C a l c u l o d a v e l o c i d a d e n a s e c a o q u a d r a d a 4 4 5 3 . 5 - P e r d a d e c a r g a n a m a n g u e i r a 4 5 5.3.5.1- C a l c u l o d a v e l o c i d a d e d e e s c o a m e n t o n a m a n g u e i r a 4 5 5.3.5.2- C a l c u l o d a v i s c o s i d a d e c i n e m a t i c a 4 5 5 . 3 . 5 . 3 - C a l c u l o d o n u m e r o d e R e y n o l d s 4 6 5.3.5.4- C a l c u l o d a r u g o s i d a d e relativa 4 6 5.3.5.5- C a l c u l o d o c o e f i c i e n t e d e atrito 4 6 5 . 3 . 6 - P e r d a d e c a r g a total n a s u c c a o 4 7 5.4- E s t i m a t i v a d a r o t a c a o d a m a q u i n a d e fluxo 4 7 5.5- C a l c u l o d a altura m a n o m e t r i c a 4 8 5.6- T i p o d e rotor d o v e n t i l a d o r 4 9 5 . 6 . 1 - V e l o c i d a d e e s p e c i f i c a 4 9 5.7- P r o j e t o d o v e n t i l a d o r 5 0 5.7.1- V e l o c i d a d e p e r i f e r i c a d o rotor a s a i d a d a p a 5 0 5.7.2- D i a m e t r o e x t e r n o d o rotor 51 5.7.3- V e l o c i d a d e n a b o c a d e e n t r a d a d a m a q u i n a 51 5.7.4- D i a m e t r o d e e n t r a d a n a m a q u i n a 5 2

5.7.5- D i a m e t r o d o b o r d o d e e n t r a d a d a s p a s 5 3 5.7.6- L a r g u r a d a s p a s 5 3 5.7.7- D i a g r a m a d e v e l o c i d a d e 5 4 5.7.7.1- V e l o c i d a d e m e r i d i o n a l d e s a i d a 5 4 5.7.7.2- V e l o c i d a d e relativa a s a f d a d a s P a s 5 4 5.7.7.3- V e l o c i d a d e a b s o l u t a a s a i d a d a s p a s 5 5 5.7.7.4- V e l o c i d a d e p e r i f e r i c a a e n t r a d a d a s p a s 5 5 5.7.7.5- D i m e n s o e s d a b o c a a s a i d a d a m a q u i n a 5 5 5.7.7.6- N u m e r o d e p a s 5 6 5.6.8- P o t e n c i a d o motor v e n t i l a d o r 5 6 5.6.9- D i a m e t r o d o e i x o 5 6 5.6.10- T r a c a d o d o d i f u s o r 5 6 5 . 8 - D i m e n s i o n a m e n t o d o c a p t o r 5 9 5.8.1- C a p t o r e m f o r m a d e " b i c o d e p a t o " 5 9 C A P I T U L O 6 - Metodos e M a t e r i a l s 61 6.1- M e t o d o l o g i a U s a d a n o s E n s a i o s d o s c a p t o r e s 61 6.3.1 - T e s t e no C a p t o r 1 6 2 6.3.2- T e s t e n o C a p t o r 2 6 3 6.3.3- T e s t e no C a p t o r 3 6 3 6.2- M a t e r i a i s 8 3 6.2.1- T a c o m e t r o d e contato 6 3 6.2.2- A n e m d m e t r o tipo v e n t o i n h a 6 4 6.2.3- T u b o m e d i d o r d e p r e s s a o e s t a t i c a 6 4 6.2.4- M 6 d u l o s d e m a n d m e t r o s 6 5 6.2.5- V a r i a d o r d e v e l o c i d a d e 6 5 6.2.6- B a r d m e t r o 6 6 6.2.7- T a c o m e t r o e s t r o b o s c o p i o 6 6 6.2.8- C a p t o r e s 6 6

6.2.8.1- C a p t o r 1 6 6 6.2.8.2- C a p t o r 2 6 7 6 . 2 . 8 . 3 - C a p t o r 3 6 8 6.2.9- M a n g u e i r a s 6 6 6 . 2 . 1 0 - C o l h e i t a d e i r a 6 9 6.2.10.1 - V a r i a d o r d e v e l o c i d a d e 7 0 6 . 2 . 1 0 . 2 - M a q u i n a d e fluxo 7 0 6 . 2 . 1 0 . 2 . 1 - C a r c a c a 7 0 6 . 2 . 1 0 . 2 . 2 - R o t o r 71 6 . 2 . 1 0 . 2 . 3 - E i x o 7 3 6.2.10.2.4- M a n c a i s 7 3 6.2.10.2.5- B a s e d a m a q u i n a 7 3 6.2.10.2.6- T u b u l a c a o 7 3 6.2.10.2.7- C u r v a 7 4

CAPITULO

7 . 2 . 3 - o n c l u s a o 8 7

CAPITULO

CAPITULO

9.2.2- C u s t o h o m e m h o r a c o l h e i t a d e i r a 9 9 9 . 2 . 2 . 1 - C u s t o d e e n c a r g o s s o c i a i s 9 9 9.2.3- V a l o r e s t i m a d o d a s e m e n t e d o c a p i m - b u f e l p/ h e c t a r e . . . 9 9 9.2.4- V a l o r liquido e s t i m a d o d a s e m e n t e d o c a p i m - b u f e l por h e c t a r e 1 0 0 9 . 3 - C o n c l u s a o 1 0 0

CAiTULO 10

CAITUL0 11

REVISAO BIBLIOGRAFICA. 106

ANEXO 1

ANEXO

ANEXO

ANEXO

ANEXO

APENDICE A

APENDICE B

INDICE DE GRAFICOS

INDICE DE FIGURAS

F i g u r a 6 . 8 - C a r c a c a 71 F i g u r a 6 . 9 - R o t o r 7 2 F i g u r a 6 . 1 0 - E i x o 7 2 F i g u r a 6.11 - B a s e d a m a q u i n a d e fluxo 7 3 F i g u r a 6 . 1 2 - T u b o d e 2 0 0 m m 7 4 F i g u r a 6 . 1 2 - C u r v a 71

INDICE DE TABELAS

INDICE DE SIMBOLOS

Dt diametro interno d o rotor (m)

D2 d i a m e t r o extern© d o rotor (m)

D3 d i a m e t r o d a b o c a d e s a f d a d a m a q u i n a (m)

Dt d i a m e t r o d a b o c a d e e n t r a d a d a m a q u i n a (m) Dp d i a m e t r o d a partfcula (m)

e

*.

k

p0 p r e s s a o e s t a t i c a n a b o c a d e e n t r a d a d o v e n t i l a d o r ( k g f / c m2) p3 p r e s s a o e s t a t i c a n a b o c a d e s a i d a d o v e n t i l a d o r ( k g f / c m2) Q v a z a o d o v e n t i l a d o r ( m3/ s ) r raio d a c i r c u n f e r e n c i a (m) R c o e f i c i e n t e d e r e c u p e r a c a o d e a l o n g a d o r e s R e n u m e r o d e R e y n o l d s t t e m p o p a r a o trator v a r r e r 1 0 0 m (h) T t e m p o p a r a o trator v a r r e r um h e c t a r e (h) t e m p o p a r a v a r r e r um h e c t a r e c o m c o l h e i t a d e i r a m a n u a l (h)

U v e l o c i d a d e periferica. circunferencial ou arrastamento

( m / s ) Ut v e l o c i d a d e periferica a entrada d a p a (m/s) U2 v e l o c i d a d e p e r i f e r i c a a s a f d a d a p a ( m / s ) V v e l o c i d a d e absoluta (m/s) V v e l o c i d a d e d a m a s s a fluida no duto (m/s) Vagi v e l o c i d a d e n a s e c a o r e t a n g u l a r d o a l a r g a d o r g r a d u a l , ( m / s ) VA ? v e l o c i d a d e n a c u r v a ( m / s ) Va v e l o c i d a d e n a e n t r a d a d a b o c a d a m a q u i n a ( m / s ) V E S C H v a l o r d a s e m e n t e d e c a p i m - b u f e l por h e c t a r e ( R $ ) V E S C H t v a l o r d a s e m e n t e d e c a p i m - b u f e l por h e c t a r e d a c o l h e i t a d e i r a m a n u a l . ( R $ / h a ) V E L E S C v a l o r Ifquido d a s e m e n t e d e c a p i m - b u f e l por h e c t a r e d a m a q u i n a m e c a n i z a d a . ( R $ / h a ) V E L E S C ] v a l o r liquido a s e m e n t e d e c a p i m b u f e l p o r h e c t a r e d a c o -l h e i t a d e i r a m a n u a -l . ( R $ / h a ) VD v e l o c i d a d e no tubo ( m / s )

» V2 v e l o c i d a d e a b s o l u t a d e s a i d a d a p a ( m / s ) V3 v e l o c i d a d e d a m a s s a fluida n a b o c a d e s a i d a d o v e n t i l a d o r ( m / s ) V4 v e l o c i d a d e d o m a s s a fluida n a s a f d a d o t u b o d e s a f d a ( m / s ) V0 v e l o c i d a d e d a m a s s a fluida n a b o c a d e e n t r a d a d o venti-l a d o r ( m / s ) Vc v e l o c i d a d e d e c a p t u r a n o c a p t o r ( m / s ) v e l o c i d a d e a e n t r a d a d o c a p t o r ( m / s ) Vm v e l o c i d a d e m e r i d i o n a l ( m / s ) v e l o c i d a d e m e r i d i o n a l d e s a f d a ( m / s ) V N v a l o r n o m i n a l d o trator ( R $ ) Vm v e l o c i d a d e s u p e r f i c i a l d o fluido ( m / s ) Vcof v e l o c i d a d e d e f l u i d i z a c a o m f n i m a ( m / s ) Vt v e l o c i d a d e m e d i a d e e s c o a m e n t o d o fluido n o tubo ( m / s ) Kator v e l o c i d a d e d o trator ( m / s ) Vu p r o j e c a o d e V s o b r e U ( m / s ) V U v i d a util d o trator ( R $ / h a ) W v e l o c i d a d e relativa ( m / s ) W2 v e l o c i d a d e relativa a s a f d a d o rotor ( m / s ) x d i s t a n c i a d e c a p t u r a (m) z n u m e r o d e p a s ( p a s ) — e n e r g i a m a n o m e t r i c a n o s p o n t o s A e B . e m altura d e c o l u -r -r n a d e fluido. ( m H2O J

V

V

a a n g u l o f o r m a d o e n t r e a s v e l o c i d a d e s a b s o l u t a e a r r a s t a -m e n t o (°) p a n g u l o f o r m a d o e n t r e a v e l o c i d a d e p e r i f e r i c a e o p r o l o n -g a m e n t o d a v e l o c i d a d e d e a r r a s t a m e n t o . (°) 5 p e s o d o r e c i p i e n t e e s u a t a m p a m a i s o p e s o d a s e m e n t e u m i d a (kg) Ap d i f e r e n c i a l d e p r e s s a o ( m m H20 ) y„ p e s o e s p e c i f i c a d o a r ( k g f / m3) y m p e s o e s p e c f f i c o d a c a p i m - b u f e l (kgf/m) y p e s o e s p e c f f i c o m a s s a f l u i d a ( k g f / m3) T\ rendimento d a m a q u i n a (%) <p p e s o s d o r e c i p i e n t e c o m t a m p a , m a i s o p e s o d a s e m e n t e s e c a (kg) s r e n d i m e n t o h i d r a u l i c o (%) € f r a g o e s d e v a z i o s o u p o r o s i d a d e v, v i s c o s i d a d e c i n e m a t i c a ( p P a . s ) p d e n s i d a d e d o fluido ( k g / m3) ps d e n s i d a d e d o s o l i d o ( k g / m3) p! d e n s i d a d e d o c a p i m - b u f e l p a r a e x p e r i m e n t o 1 (kg/m ) p2 d e n s i d a d e d o c a p i m - b u f e l p a r a e x p e r i m e n t o 2 ( k g / m3) p3 d e n s i d a d e d o c a p i m - b u f e l p a r a e x p e r i m e n t o 3 ( k g / m3) / W o d e n s i d a d e m e d i a d a s s e m e n t e s ( k g / m3) x p e s o d o r e c i p i e n t e c o m s u a t a m p a (kg) nt n u m e r o d e v o l t a s d o trator (voltas)

u v o l u m e varrido pelo trator (m3)

£ p e r c e n t u a l d e u m i d a d e m e d i a d e s e m e n t e s c a p i m - b u f e l .

(%)

p e r c e n t u a l d e u m i d a d e n a a m o s t r a 2 d e s e m e n t e (%)

p e r c e n t u a l d e u m i d a d e n a a m o s t r a 3 d e s e m e n t e (%)

v e l o c i d a d e a n g u l a r ( r a d / s )

CAPtTULO -1

INTRODUCAO.

a g r o p e c u a r i o e a g r o i n d u s t r i a l , c o m i s e n c a o o u r e d u c a o d o impost© d e r e n d a . por um p e r f o d o d e 1 0 a n o s . p a r a e m p r e s a s d o s e t o r a g r o p e c u a r i o e a g r o i n d u s t r i a l , q u e v e n h a m a s e instalar, m o d e r n i z a r ou d i v e r s i f i c a r s u a s p r o d u c d e s e m a r e a d e a t u a c a o d a S U D E N E . A g r a n d e c o n q u i s t a d a r e g i a o N o r d e s t e s e d e u n a d e c a d a d e 8 0 , a t r a v e s d o artigo 1 5 9 , i n c i s o I, a l f n e a c d a C o n s t i t u i c a o F e d e r a l , e r e g u l a m e n t a d a p e l a lei n u m e r o 7 . 8 2 7 , d e 2 7 d e s e t e m b r o d e 1 9 8 9 , o n d e 1 , 8 % d o produto d a a r r e c a d a c a o d o i m p o s t o s o b r e o s p r o d u t o s i n d u s t r i a l i z a d o s , e n t r e g u e s p e l a U n i a o , c o n s t i t u e m f o n t e s d e r e c u r s o s d o F u n d o C o n s t i t u c i o n a l d o N o r d e s t e ( F N E ) , c o m 5 0 % d o montante d e s t i n a d o p a r a a p l i c a c o e s no s e m i - a r i d o . P a r a neutralizar o s c i t a d o s f a t o r e s a d v e r s o s . s e faz n e c e s s a r i o a utilizagao d e t o d o s o s r e c u r s o s . i n c e n t i v o s e m e i o s d i s p o n i v e i s a t r a v e s d e um p r o g r a m a d e m o b i l i z a c a o c o n j u n t a q u e e n v o l v a s e g m e n t o s f e d e r a i s , e s t a d u a i s . m u n i c i p a i s e r e g i o n a i s , p a r a a s s e g u r a r a e s t r u t u r a c a o d e m e c a n i s m o s d e d e s e n v o l v i m e n t o t e c n o l 6 g i c o , q u e p r o p i c i e m o c r e s c i m e n t o s 6 c i o - e c o n 6 m i c o d o N o r d e s t e . C o m o o b j e t i v o d e p r o p i c i a r m e i o s p a r a a c r i a c a o d e s t e s m e c a n i s m o s n o E s t a d o d a P a r a i b a , o D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a M e c a n i c a ( D E M ) d a U n i v e r s i d a d e F e d e r a l d a P a r a f b a ( U F P B ) , a t r a v e s d o s e u s c u r s o s d e G r a d u a c a o e P 6 s - G r a d u a c a o e m E n g e n h a r i a M e c a n i c a . v e m d e s e n v o l v e n d o v a r i o s t r a b a l h o s l i g a d o s a o s e t o r a g r o p e c u a r i o , tais c o m o : s i s t e m a s d e s e c a g e m . a r m a z e n a g e m , c o n s e r v a c a o d e g r a o s , f o n t e s a l t e r n a t i v a s d e e n e r g i a ( g a s e i f i c a d o r , b i o m a s s a e e b l i c a ) .

P a r a m e l h o r c o n s o l i d a c S o d o process© d e d e s e n v o l v i m e n t o , t r a n s f e r e n c i a e a p l i c a g a o d e s t a t e c n o l o g i a , a U F P B m a n t e m um p r o g r a m a d e i n t e g r a c a o c o m a F u n d a c a o P a r q u e T e c n o l 6 g i c o d a P a r a f b a ( P a q T c ) , D e p a r t a m e n t o N a c i o n a l d e O b r a s C o n t r a a s S e c a s ( D N O C S ) , E m p r e s a B r a s i l e i r a d e P e s q u i s a s A g r o p e c u a r i a s ( E M B R A P A ) . S e c r e t a r i a d a Industria C o m e r c i o e T e c n o l o g i a ( S I C T ) e S e c r e t a r i a d e A g r i c u l t u r a e A b a s t e c i m e n t o ( S A A B ) d o municTpio d e C a m p i n a G r a n d e , e s t a d o d a P a r a f b a . R e c e n t e m e n t e o D E M . E M B R A P A e S A A B f i z e r a m um t r a b a l h o d e a c o r n p a n h a m e n t o p a r a d i a g n o s t i c a r o s p r o b l e m a s d o s s i s t e m a s d e c r i a c a o d o s r e b a n h o s d e b o v i n o s . c a p r i n o s e o u v i n o s , d a r e g i o e s d o S e r t a o e d o C a r i r i P a r a i b a n o . D e n t r e o s p r o b l e m a s e n c o n t r a d o s , i d e n t i f i c o u - s e a e s c a s s e z d e p a s t a g e m e o alto c u s t o , o u ate m e s m o a i m p r a t i c a v e l o b t e n c a o d e c o n c e n t r a d o s c o m o c o m p l e m e n t a c a o alimentar. N a b u s c a d e alternatives p a r a s o l u c i o n a r o p r o b l e m a d e p a s t a g e m , v e r i f i c o u - s e q u e o c a p i m - b u f e l . p e l a s s u a s c a r a c t e r f s t i c a s . a p r e s e n t a - s e c o m o u m a alternativa v i a v e l . O c a p i m - b u f e l e u m a g r a m f n e a q u e v e m a p r e s e n t a n d o r e s u l t a d o s s a t i s f a t b r i o s e ate m e s m o s u r p r e e n d e n t e s p a r a a r e g i a o d o s e m i - a r i d o d o N o r d e s t e , e s p e c i f i c a m e n t e d o C a r i r i P a r a i b a n o . N o s c a m p o s d e p a s t a g e m e l e s e c a r a c t e r i z a p e l o alto p o d e r d e g e r m i n a c a o , r e s i s t e n c i a a o p i s o t e i o e a p r e s e n t a u m e x c e l e n t e p o d e r d e r e c u p e r a c a o . C o m o r a c a o a n i m a l , e l e a p r e s e n t a significativo p o d e r nutritivo e um e x p r e s s i v o t e o r d e f i b r a s . p o d e n d o s e r u s a d o tanto no p e r f o d o d e c h u v a s . q u a n t o no p e r f o d o d e s e c a , a t r a v e s d o s i s t e m a d e e n s i l a g e m , f e n o o u m e d a . U m p r o b l e m a d e t e c t a d o e a c o l h e i t a d a s s e m e n t e s , q u e s a o c o l h i d a s m a n u a l m e n t e no c a m p o . A

c o l h e i t a m a n u a l e um p r o c e s s o lento e o n e r o s o , a c a r r e t a n d o u m a

g r a n d e p e r d a . P a r a c o n t o r n a r e s t e p r o b l e m a , o D e p a r t a m e n t o d e

E n g e n h a r i a M e c a n i c a . v e m e s t u d a n d o o d e s e n v o l v i m e n t o d e u m a

m a q u i n a d e fluxo, c o m o objetivo d e m e c a n i z a r a c o l h e i t a d a

CAPITULO - 2

OBJETIVOS

2.1- ObjetivoGeral.

2.2- Objetivos Espeoificos.

- U m c o n junto f o r m a d o por rotor e c a r c a c a p a r a s u c c a o d o fluxo

m a s s i c o c o m p o s t o d e s e m e n t e s . r e s t o d e cultura e ar;

- U m a t u b u l a c a o p a r a trans port e p n e u m a t i c o d a s s e m e n t e s . ate um

deposit© d e a r m a z e n a g e m ;

- T e s t a r e m laboratorio a c a p a c i d a d e e a d i s p e r s a o d e s u c c a o d o s

c a p t o r e s c o n s t r u i d o s

CAPITULO - 3

VIABILIDADE DA PESQUISA.

CAPf TULO - 4

REVISAO BffiLIOGRAFICA

4.1 - Introduce

F i g u r a 4.1 - Capim-BCrfel

4.1.1- Producao.

4.1.2- Produoao de Sementes.

T a n z a n i a , o b t e v e - s e d e 1 2 0 a 1 5 0 kg d e s e m e n t e s por h e c t a r e s e m fertilizacao. A p h c a c o e s p a r c e l ad a s d e nitrogenio c a r a c t e r i z a m p r o d u o d e s m a i o r e s( 3 ). A s e m e n t e d e c a p i m - b u f e l p o d e s e r c o l h i d a m a n u a l m e n t e o u m e c a n i c a m e n t e . D e p o i s d a c o l h e i t a a s e m e n t e s o p o d e r a s e r utilizada a p o s 6 m e s e s d e a r m a z e n a m e n t o , por a p r e s e n t a r u m a c e r t a d o r m e n c i a . E m p e s q u i s a e f e t u a d a n a T a n z a n i a , v e r i f i c o u - s e q u e , 18 m e s e s d e p o i s d a c o l h e i t a , a s s e m e n t e s tinham a l c a n c a d o p o d e r g e r m i n a t i v o e l e v a d o ( 9 2 , 5 % ) , e q u e , a partir d e s s e m o m e n t o , o s e u v a l o r c o m e c o u a diminuir c o m o a r m a z e n a m e n t o , a p r e s e n t a n d o 8 0 % d e g e r m i n a c a o t r e s a n o s e m e i o d e p o i s , 6 0 % a p o s c i n c o a n o s e 4 %

a o fim d e oito

a.nos

.

A s s e m e n t e s d e c a p i m - b u f e l s a o c a p a z e s d e p e r m a n e c e r v i a v e i s no s o l o por l o n g o s p e r f o d o s . N a A u s t r a l i a , c o n s t a t o u - s e q u e a s s e m e n t e s c o n s e g u i r a m m a n t e r 1 0 % d e s e u p o d e r g e r m i n a t i v o , t r e s a n o s d e p o i s d e e n t e r r a d a n o s o l o( 3 ? ).

4.1,3-Plantio e Colheita.

O inTcio d a c o l h e i t a e muito importante. D e v e - s e f a z e r

v a r i a s c a m i n h a d a s p e l a a r e a a partir d o f l o r e s c i m e n t o d a s p l a n t a s .

N o c a s o d e a p a r e c i m e n t o d e m a n c h a s d e n t r o d a a r e a , o n d e o

c a c h e a m e n t o e s t a m a i s a d i a n t a d o , e por ali q u e a c o l h e i t a d e v e s e r

O m o m e n t o e x a t o p a r a iniciar a c o l h e i t a d a s s e m e n t e s , e

a q u e l e e m q u e a g r a n d e m a i o r i a d o s c a c h o s e s t a o a b e r t o s e a s

s e m e n t e s d a s s u a s p o n t a s j a c o m e c a m a cair. E m g e r a l , isto

a c o n t e c e d e 2 5 a 3 5 d i a s a p o s a s p l a n t a s t e r e m s o I tad o s o s

p r i m e i r o s c a c h o s( 3 2 ).

4.1,4-Colheitadeira Manual de Sementes de Capim-bufel.

A c o l h e i t a d e i r a m a n u a l c o n s t r u i d a p e l a E M B R A P A , m o s t r a d a n a figura 4 . 2 , e c o m p o s t a b a s i c a m e n t e d e um p e n t e p a r a c o i n e r e um d e p b s i t o p a r a r e c o l h e r a s s e m e n t e s . O c o m p r i m e n t o d o p e n t e e a s d i m e n s S e s d o d e p o s i t © p o d e r a o variar d e a c o r d o c o m a s n e c e s s i d a d e s d o produtor. A c o l h e i t a e feita m a n u a l m e n t e p o r d o i s h o m e n s q u e f i c a m um d e c a d a l a d o d a m e s m a .

Deposito em looa p^cdhet a? sementes

Figvra 4.2 - Colhedeira Manual de Sementes de Capim-bufel (Comunica95o Tectrica da EMBRAPA, N° 11, fev./87, pg. 1-8)

E s t e m o d e l o d e c o l h e i t a d e i r a p o d e r a s e r utilizado t a m b e m n a

c o l h e i t a d e s e m e n t e s d e o u t r o s c a p i n s . c o m o B R A C H I A R I A ,

U R O C H L O A , e t c . . s e n d o n e c e s s a r i o a substituTcao d o p e n t e p o r

outro. e m q u e a s d i m e n s S e s e n t r e o s d e n t e s e s t e j a m a j u s t a d o s p a r a

um n o v o tipo d e s e m e n t e s .

4.2-SeparacSo de Particulas Solidas.

U m m e t o d o utilizado p a r a s e p a r a r o material e m d i v e r s a s g r a n u l a c d e s . c o n s i s t e n a utilizacao d e p e n e i r a , p o r q u e e s t e p r o c e s s © d e p e n d e e x c l u s i v a m e n t e d a d i m e n s a o d a s partTculas, e m b o r a o u t r a s p r o p r i e d a d e s . t a i s c o m o . a f o r m a d a s partTculas e a s u a t e n d e n c i a p a r a a g l o m e r a r . p o s s a m t a m b e m s e r c o n s i d e r a d a s . O outro m e t o d o p a r a s e p a r a c a o c o n s i s t e n a s d i f e r e n c a s d e a t u a c a o d a s partfculas e m m o v i m e n t o . s e n d o q u e . n e s t e c a s o . o t a m a n h o e m a s s a e s p e c i f i c a d a s partTculas s a o o s f a t o r e s m a i s

influentes. e a s u a f o r m a tern i n f l u e n c i a insignificante.

E x i s t e m o u t r o s m e t o d o s q u e tiram proveito d e d i f e r e n c a s n a s p r o p r i e d a d e s e l e t r i c a s e m a g n e t i c a s d o s m a t e r i a i s o u d a s p r o p r i e d a d e s d e s u p e r f T c i e( 3 1 ).

4.2.1-Fluidiza9So.

d e c r e s c i m o d a p r e s s a o a t r a v e s d o leito s e r a d i r e t a m e n t e p r o p o r c i o n a l a v a z a o v o l u m e t r i c a . N o c a s o d o fluido p a s s a r d e b a i x o p a r a c i m a no leito, a q u e d a d e p r e s s a o s e r a a m e s m a d e c i m a p a r a b a i x o a b a i x a v a z a o v o l u m e t r i c a , m a s , q u a n d o o atrito d e s u p e r f f c i e s o b r e a s partfculas s e i g u a l a a o s e u p e s o s i m u l a d o ( p e s o real m e n o s a i m p u l s a o ) , a s partfculas p a s s a m a r e o r g a n i z a r - s e d e m o d o a p r o p o r c i o n a r m e n o s r e s i s t e n c i a a o e s c o a m e n t o , e c o m i s s o , o leito c o m e c a a e x p a n d i r . A c o n t i n u i d a d e d e s s e p r o c e s s o s e m a n t e m a m e d i d a q u e a v e l o c i d a d e

e a u m e n t a d a c o m a f o r c a total d e atrito igual a o p e s o d a s partfculas,

ate q u e o leito t o r n e - s e e s t a v e l . Q u a n d o s e a l t e r a a i n d a m a i s a

v e l o c i d a d e . a s i n u m e r a s partfculas d i s t a n c i a m - s e u m a s d a s o u t r a s ,

t o r n a n d o - s e l i v r e m e n t e s u s t e n t a d a s no fluido. Isto e /e/to ffu/d/zadct P a r a v e l o c i d a d e s e l e v a d a s , q u a n d o a e x p a n s a o d o leito e g r a n d e ,

e x i s t e d i v e r g e n c i a b a s t a n t e c l a r a e n t r e o c o m p o r t a m e n t o n o s d o i s

c a s o s . E s p e c i f i c a m e n t e p a r a o g a s . a s u a f l u i d i z a c a o uniforme s 6

a c o n t e c e p a r a v e l o c i d a d e s r e l a t i v a m e n t e b a i x a s . O a u m e n t o d a

v e l o c i d a d e i m p l i c a n a f o r m a d e d u a s " f a s e s " distintas: a f a s e

contfnua. q u e s e d e n o m i n a m u i t a s v e z e s por f a s e densa ou d e emu/sao, e a f a s e descontfnua, c o n h e c i d a por f a s e /ewe ou d e bo/nas

4.3-Escoamento Atraves de Meios Permeaveis.

4.3.1 -Introduce.

O e s c o a m e n t o d e partfculas s o l i d a s n o m e i o fluido e d e

g r a n d e i n t e r e s s e . U m e s t u d o d e s t e s f e n o m e n o s s e e n q u a d r a entre

a s c a t e g o r i a s .

7-Le/to f/xo: a s partfculas s o l i d a s p e r m a n e c e m fixas, ficando r e t i d a s por b l i n d a g e m p o r o s a . e n q u a n t o o fluido p a s s a a t r a v e s d o

leito d e partfculas (figura 4 . 3 a ) .

2- Le/tof/v/d/zado: a s partfculas s 6 l i d a s e s t a o livres no topo d o leito. o n d e s e e x p a n d e a m e d i d a q u e a v e l o c i d a d e a u m e n t a . N a o

e x i s t e e s c o a m e n t o total d o s s 6 l i d o s ( F i g u r a 4 . 3 b ) .

3- Transports de sd//dos: o c o r r e e s c o a m e n t o tanto d o s s o l i d o s q u a n t o d o fluido. ( F i g u r a 4 . 3 c ) .

Blindage*

_Porosa

Jdtura (I)

do

B1 indagen

Porosa

1*

j

: ft • «

:" « * * "

M m

ft ^ * i

_{- ^ i}

" - * ft

_{M * ft • j}

^ ©

a) Leito Fixo

b) Leito Fluidizodo c) Traaspoxte de S6iidos

4.3.2-Forca sobre as Partfculas.

O m o v i m e n t o d o s s o l i d o s , s e j a no m e s m o s e n t i d o d o

fluido o u n a o , d e p e n d e d o b a l a n c e relativo d a s f o r c a s . N o equilibrio:

(forca d e a r r a s t o + f o r c a d e e m p u x o • f o r c a g r a v i t a c i o n a l = 0 ) m (4.1)

4.3.3-Leito expandido.

U m leito d e s o l i d o s , p a r a s e e x p a n d i r n a a s c e n d e n t e

(figura 4.3b), e n e c e s s a r i o q u e a v e l o c i d a d e s u p e r f i c i a l d o fluido Voo

s u p e r e a v e l o c i d a d e d e f l u i d i z a c a o m i n i m a Voof. P a r a c a l c u l a r e s t a v e l o c i d a d e . d e v e - s e f a z e r um c o m p a r a t i v o d e f o r c a s o b r e um leito d e partfculas d e a r e a A e p r o f u n d i d a d e L. A f o r c a total p a r a b a i x o p r o d u z i d a por efeito d e g r a v i d a d e e :( 3 0 ) F g = ( p . - p ) g A L(1 - € ) (4.2) A f o r c a p a r a c i m a p r o d u z i d a p e l a a c a o d e atrito d o fluido s o b r e o s s d l i d o s e :( 3 0 )

J

F

= AAp =

150(1- e)

Re'

+ 1,75

o n d e , ps = d e n s i d a d e d o s d l i d o ( k g / m3) p = d e n s i d a d e d o fluido ( k g / m3) Dp = d i a m e t r o d a particula (m) L = c o m p r i m e n t o d e c o l u n a r e c h e a d a (m) R e = n u m e r o d e R e y n o l d s Vcof = v e l o c i d a d e d e f l u i d i z a c a o m i n i m a ( m / s ) Vco = v e l o c i d a d e s u p e r f i c i a l d o fluido ( m / s ) e = f r a c o e s d e v a z i o s ou p o r o s i d a d e A = a r e a ( m2) \x = v i s c o s i d a d e a b s o l u t a ( k g / m . s ) S e a s f r a c o e s d e v a z i o s e a s p r o p r i e d a d e s d o s f l u i d o s f o r e m c o n h e c i d a s , a v e l o c i d a d e m i n i m a d e f l u i d i z a c a o Vcof p o d e r a s e r obtida. A e q u a c a o m o s t r a o inicio d a f l u i d i z a c a o , o c o m e c o d a e x p a n s a o d o leito c a r a c t e r i z a d o p e l a f r a c a o m i n i m a d e v a z i o s . O outro e x t r e m e e a l c a n c a d o q u a n d o a f r a c a o d e v a z i o s t e n d e a 1, q u e c o r r e s p o n d e a u m a u n i c a particula s e n d o s u s t e n t a d a n o leito. N e s t e c a s o , a v e l o c i d a d e m a x i m a s e r a a m e s m a q u e u m a particuia atingiria c a i n d o n u m a g r a n d e m a s s a fluida p a r a d a . E s t a v e l o c i d a d e m a x i m a e a v e l o c i d a d e terminal V t . w

Vt=

V Uz^i

Re<1 (46)

18

e)M.V

g

V t = 3D v(j>s-p)g -11/2 5 0 0 < R e < 2 0 0 . 0 0 0 (4.6) o n d e , R e = (47)

4.4-Transporte de Solidos.

tern a f i n a l i d a d e d e insuflar o s s o l i d o s d i s p e r s a d o s n o g a s e m alta

v e l o c i d a d e n o s t u b o s o u d u t o s . e n u m c i c l o n e o u outro e q u i p a m e n t o q u e f a c a a s e p a r a c a o d o s s o l i d o s d o g a s . O s t r a n s p o r t e d o r e s p n e u m a t i c o s s a o uteis p a r a m a t e r i a l s g r a n u l a d o s q u e d e s l i z a m l i v r e m e n t e q u a n d o e s t a o d i s p e r s e s n o fluxo d o g a s e n a o a d e r e m a s p a r e d e s n e m s e a g l o m e r a m .

4.5-Ventiladores.

4.5.1-Classifica^So.

S a o v a r i o s o s c r i t e r i o s q u e p o d e m c l a s s i f i o a r o s

v e n t i l a d o r e s :

4

.5.1.1-Quanto ao Nivel Energ^tico de Press2o.

• B a i x a p r e s s a o , a t e 2 0 0 m m H20 ;

• M e d i a p r e s s a o , d e 2 0 0 a 8 0 0 m m H20 ;

• Alta p r e s s a o , d e 8 0 0 a 2 . 5 0 0 m m H20 ;

• Muita alta p r e s s a o , d e 2 . 5 0 0 a 1 0 . 0 0 0 m m H20

4.5.1.2-Segundo aModalidade Construtiva.

• V e n t i l a d o r H e l i c o i d a l . ( F i g u r a 4 . 4 c ) A m a s s a g a s o s a atinge o b o r d o d a s p a s q u e e c u r v o e b a s t a n t e i n c l i n a d o e m r e l a c a o a o e i x o ; a trajetoria e u m a h e l i c e c o n i c a r e v e r s a . e a s p a s s a o b a s t a n t e i n c l i n a d a s e m r e l a c a o a o e i x o . • V e n t i l a d o r Axial. ( F i g u r a 4.4d) A m a s s a g a s o s a e m s u a p a s s a g e m p e l o rotor e

total m e nte axial.

4

.5.1.3-Segundo a forma das P&s.

• P a s r a d i a i s r e t a s , figura 4 . 5 a ;

• P a s i n c l i n a d a s p a r a traz. figura 4.5b;

• P a s i n c l i n a d a s p a r a frente. figura 4 . 5 c ;

• P a s c u r v a s d e s a i d a r a d i a l , f i g u r a 4.5d

N P>)

4.5.1.4- Segundo o numero de Rotores.

• D u p l o e s t a g i o

4.5.1.5- Segundo o numero de entradas de Aspira^ao.

• E n t r a d a bilateral

4.6-Fundamentos dos Ventiladores.

4.6.1-Diagrama das Velocidades.

N o s v e n t i l a d o r e s . u m a partfcula g a s o s a e m contato c o m a

p a d o rotor n a o tern a m e s m a trajetoria e m c a d a instante c o m a q u a l

s e a c h a e m contato. A figura 4.6 m o s t r a o d i a g r a m a d e v e l o c i d a d e s .

• U - v e l o c i d a d e circunferencial, periferica ou d e arrastamento,

t a n g e n t e a c i r c u n f e r e n c i a d e s c r i t a p e l o ponto M d a p a . S e u

Q=

—

(radianopor segundo)

0

o u s e j a ,

U=Q.r.

• W - v e l o c i d a d e relativa d a particula no ponto M percorrendo a trajetoria relativa e q u e c o r r e s p o n d e a o perfil d a p a .

• V - v e l o c i d a d e absoluta, s o m a g e o m e t r i c a d a s v e l o c i d a d e s p e r i f e r i c a e relativa. • a - a n g u l o f o r m a d o e n t r e a s v e l o c i d a d e s a b s o l u t a e p e r i f e r i c a . • p - a n g u l o f o r m a d o p e l a v e l o c i d a d e relativa e a d i r e c a o d a v e l o c i d a d e p e r i f e r i c a e m s e n t i d o o p o s t o . E o a n g u l o d e i n c l i n a g a o d a p a no ponto c o n s i d e r a d o .

• A p r o j e c a o d e V s o b r e a direcao radial ou meridional e d e s i g n a d a Vm. E s t a c o m p o n e n t e intervem no c a l c u l o d a v a z a o d o ventilador.

• A p r o j e c a o d e V s o b r e U, isto e, a componente periferica de Ve q u e e r e p r e s e n t a d a por Vu.

Y

onde p e a pressao manometrica do sistema e y o

4.6.2-Altura Manometrica (H).

(,J>)

(m)

4.6.3-Velocidade Periferica do Rotor a Saida da Pa (U

2

).

(19)

(m/s)

Peril] da pa

Trajetoria Relativa

(19)

F i g u r a 4.6 - Diagrams de velocidades para os pontos 1 e 2 nas pas

4.6.4-Diametro Externo do Rotor (D

2

).

(l9)

z>

2

= ^ , (m) (4io)

Tin

onde

e a velocidade

4.6.5-Velocidade na Boca de Entrada da Maquina (V

a

).

(19)

0

,25V2.g.tf

_{<> V}

<. QJQyjZg.H,

(m)

onde

4.6.6-Diametro de Entrada da Maquina (D

a

).

(l9)

D a e q u a c a o d a c o n t i m u i d a d e , t e m - s e :

H - ^ j g . (m)

o n d e Q e a v a z a o d o m a q u i n a e Va a v e l o c i d a d e n a b o c a d e e n t r a d a

d a m a q u i n a .

4.6.7-Diametro da Borda de Entrada das Pas (DO.

(l9)

1,3D,

<, D

o n d e D2 e o d i a m e t r o e x t e r n o d o rotor.

4.6.8-Largura das Pas (b).

(l9)

b=

V7nr>

o n d e Vmi < Va. Q representa a v a z a o d a maquina. o diametro d e

e n t r a d a no rotor e Vm l e a v e l o c i d a d e m e r i d i o n a l n a e n t r a d a d a p a .

4.6.9-Velocidade Meridional de Saida da Pa (V^).

(19)

o n d e Q e a v a z a o d a m a q u i n a . D2 o d i a m e t r o d e s a f d a d o rotor e b2 a