Aeração com qualidade

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aeração

Armazenagem Armazenagem

A eração de grãos armazenados consiste basicamente em promo- ver a passagem de baixa vazão de ar natural ou resfriado por meio de ventilado- res através da massa granular com o objetivo de baixar e uniformizar a temperatura dos grãos armazenados, prevenir a migração de umidade e, dependendo das condições cli- máticas e da vazão de ar, promover a seca- gem ou reumedecimento dos grãos.

Nos Estados Unidos, tem-se fato de pesquisas com aeração desde 1930 reali- zados por F.C. Fenton e C.O. Swanson na Universidade Estadual de Kansas.

Após 1949, George H. Foster desenvol- veu relevantes trabalhos sobre aeração e

foi idealizador da seca-aeração.

No Brasil, os primeiros trabalhos rela- tados sobre aeração de feijão feitos por P.M.Del Giúdice e T.Hara na Universidade Federal de Viçosa no final da década de 1960, sob orientação de George H.Foster, Bruce McKenzie, John R.Foley e Gerald W.

Isaacs, da Purdue University.

Em 1974, no I Seminário Nacional de Armazenagem, realizado em Porto Alegre, RS, o prof. Tetuo Hara da Universidade Federal de Viçosa proferiu uma palestra sobre o potencial uso da Aeração de Grãos no Brasil.

Assim posto, pode-se afirmar que o co- nhecimento e a prática da aeração no Brasil

é relativamente recente. Hoje, é considera- se praticamente indispensável na boa con- servação de grãos armazenados, porém há necessidade de se tomar alguns cuidados para evitar a deterioração de grãos armaze- nados e o desperdício de energia elétrica.

GRÃOS ARMAZENADOS

Navarro & Noyes (2001) diziam que grãos armazenados fazem parte de um ecossistema com elementos bióticos (insetos, fungos, fer- mentação, etc.) e abióticos (temperatura, umi- dade, pressão etc.) que interagem com os grãos armazenados, representou-o por meio de um diagrama (Fig.1).

Aeração com Aeração com Aeração com Aeração com Aeração com

qualidade qualidade qualidade qualidade qualidade

Para se obter uma boa aeração é necessário analisar cautelosamente alguns elementos como umidade dos grãos, teor de impurezas, compactação da massa e condições climáticas locais que irão interferir diretamente no controle da operação

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Para se obter uma boa aeração é necessário analisar cautelosamente alguns elementos como umidade dos grãos, teor de impurezas, compactação da massa e condições climáticas locais que irão interferir diretamente no controle da operação

Tetuo Hara

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Temperatura e umidade dos grãos são ele- mentos que podemos controlar e que, por sua vez, promovem o favorecimento ou não da ação dos elementos bióticos.

Um dos mais importantes fatores a ser considerado na aeração é o fenômeno chama- do “Equilíbrio higroscópico”, que é a relação termodinâmica específica para cada grão exis- tente entre a pressão d’água contida no grão e a pressão do vapor d’água do ar em contato com o mesmo. Em outras palavras, a umi- dade de cada grão está em equilíbrio para cada condição de ar que o envolve para uma determinada temperatura e Umidade Rela- tiva.

Digamos que um determinado grão com 13% de umidade está em equilíbrio com o ar com Umidade Relativa de 65% a 25°C. Se colocarmos este grão num ambiente ou em contato com ar com 40% de Umidade Relati- va a 25°C, existe um desequilíbrio e haverá a passagem da água do grão para o ar (secagem).

No caso inverso, se o ar estiver com 90% de Umidade Relativa a 25°C, a água do ar, em forma de vapor, tenderá a transferir-se para o grão (Umedecimento).

Hoje existem diversas equações que ex-

pressam o Equilíbrio Higroscópico para diver- sos grãos e que fazem parte dos programas computacionais, tanto de secagem como de Aeração.

Qual o objetivo da armazenagem? Preser- var a qualidade dos grãos e sementes após a colheita, os quais serão colocados no ecossis- tema em questão e sujeitos aos agentes bióti- cos e abióticos.

A maioria dos agentes bióticos tem suas condições de fatores abióticos, principalmen- te de temperatura e de umidade, em que são mais ou menos favoráveis para sua sobrevi- vência, assim como as condições ótimas de desenvolvimento.

Para que não se perca a qualidade do pro- duto armazenado, como encontrar a condi- ção adequada e econômica? Burrrel & Burre- ll, 1964, citado por Christensen (1974), idea- lizaram o “Diagrama de Boa Conservação”

(Fig. 2) que até hoje tem sua validade práti- ca na indicação da umidade segura do grão ou semente para sua armazenagem em fun- ção da temperatura dos mesmos (não é a tem- peratura do ar ambiente).

No eixo da ordenada estão representadas as temperaturas do grão ou semente em °C;

na abscissa, o Teor de umidade expresso em

% (base úmida, bu), que representa o percen- tual de Água existente no grão ou da semente em relação ao seu Peso total (Água + Matéria seca), é o percentual de umidade comumente utilizada na comercialização, na secagem, na armazenagem e nos medidores de umidade comerciais.

Assim, no Diagrama de Conservação de Cereais a linha A, maior parte horizontal, na linha dos 18°C, indica que a condição de tem- peratura do grão ou semente, abaixo desta li- nha, representa que a maioria dos insetos tem o desenvolvimento reduzido, sendo mais re- duzido quanto mais baixa for a temperatura.

Do mesmo, quanto mais alta for a temperatu- ra acima da linha A, maior será o seu desen- volvimento até a temperatura limite específi- ca de cada inseto.

A linha B é o referencial para as sementes.

As condições à esquerda da linha represen- tam as condições favoráveis de umidade e tem- peratura dos cereais de armazenagem.

A linha C é o referencial para os grãos destinados à indústria. Analogamente ao item anterior, as condições à esquerda da linha re- presentam as condições favoráveis de umida-

“Temperatura e umidade dos grãos são elementos que podemos controlar e que, por sua vez, promovem o favorecimento ou não de ação dos elementos “bióticos

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28 de e de temperatura dos cereais de armazena- gem. Atualmente, há uma forte tendência para se adotar a linha B mesmo para os grãos desti- nados às indústrias.

Assim, através do Diagrama de Conser- vação de Cereais podemos ter os indicativos da umidade e da temperatura favoráveis para a armazenagem segura que irá depender ain- da do local e da região, do tipo de estrutura de armazenagem e do manejo da aeração.

AERAÇÃO

Originalmente, para evitar que os grãos se aquecessem, revolviam-se os grãos passando- os através do ar, no caso de armazenagem co- mercial, corresponderia à operação de tran- silagem. A aeração, em contrapartida, é uma operação que consiste em passar o ar através da massa de grãos armazenados.

Em 1972, Calderon citado por Navarro &

Noyes, 2002, define a Aeração como a movi- mentação forçada de ar com qualidade ade- quada ou com ar adequadamente condicio- nado através da massa de grãos para melhorar a capacidade de armazená-los. É também cha- mada de ventilação ativa, mecânica, baixo vo- lume ou forçada, desde que um ventilador seja utilizado para movimentar o ar ambiente.

Os autores também chamam a atenção para não confundir a aeração com a ventila-

ção natural ou cor- rente de ar convec- tivo ou também com aeração passi- va que ocorre em tradicionais paióis de milho em espi- ga.

As vazões de ar utilizadas na aera- ção são relativa- mente baixas. Só para se ter uma idéia, veja o Qua- dro 1.

No caso, são exemplos para mostrar que as va- zões de ar são bem baixas comparadas às de secagem que, de modo geral, são superiores a 2m

³

min /ton.

Nota-se que o tempo de Aera- ção é inversa- mente proporcio- nal à Vazão de ar.

Repetindo, a me- dida que se au- menta a vazão, aumenta-se o consumo de energia com conseqüente au- mento de custo da operação.

É lógico que, quanto maior a vazão, mais rápido completa-se a

aeração e conseqüente- mente maior será o con- sumo de energia.

O quadro 2 mostra um exemplo da relação entre a vazão de ar e o tempo de aeração em um deter- minado silo.

Assim, deve-se compa- tibilizar, de acordo com as condições de sanidade, da temperatura e umidade dos grãos armazenados, das condições climáticas locais, tempo máximo que os grãos podem permanecer nas con- dições originais sem que se inicie o processo de deterio- ração, as características dos equipamentos instalados para se fazer a escolha da va- zão mínima ou estimar o tempo que será necessário para completar a aeração.

Outro fator importan- te a ser considerado é a re- sistência que os grãos, isto

é, a massa granular, oferece à passagem de ar de aeração. Cada tipo de grão, de acordo com a espessura ou altura da camada gra- nular, com a compactação, com a umidade e com o teor de impurezas, oferece uma re- sistência específica à passagem do ar que é expressa em Pressão Estática. Estes dados são obtidos não só no clássico trabalho de Holman, 1960, por meio do gráfico de She- dd (1953) constante no Manual da ASAE, 2002 como em diversos trabalhos publi- cados não só no exterior como também no Brasil.

A quantidade, disposição, principalmente das impurezas finas, afeta de modo significa- tivo a resistência à passagem do ar através da massa granular. Deste modo, é de suma im- portância reduzir o máximo possível o teor de impurezas, principalmente as finas e tomar as devidas precauções no carregamento dos si- los, preferencialmente com um bom espalha- dor.

Em situações de um verão muito quente ou em regiões quentes está cada vez mais co- mum a aeração com ar resfriado. Alguns anos atrás só existiam um tipo de equipamento de resfriamento de ar para aeração, mas o consu- mo excessivo de energia tornava-se inviável.

Hoje já existem vários tipos e modelos, na maioria programáveis e de consumo energéti- co viável e muito útil ou mesmo necessários em situações específicas mencionadas.

SISTEMA DE AERAÇÃO

Um sistema de aeração é composto basica-

Fig. 2. Diagrama de conservação de cereais Fig. 1 - Representação do Ecossistema conforme Navarro & Noyes (2001)

“Em situações de um verão muito quente ou em regiões quentes está cada vez mais comum a aeração com ar resfriado”

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mente pelo ventilador, pelo duto de suprimento de ar, dutos de aeração e sistema de controle.

A seguir serão apresentados os principais elementos que compõem o sistema de aeração.

VENTILADORES

O ventilador é sem dúvida um elemento muito importante do sistema de aeração. Sua identificação e o conhecimento de suas ca- racterísticas permitirão o melhor manejo.

Cada ventilador tem sua Curva Carac- terística que correlaciona a vazão de ar, po- tência requerida, a pressão estática e a rota- ção do eixo do ventilador, que pode ser ob- tida do fabricante. A curva característica permite ao usuário verificar se um determi- nado ventilador atende o fluxo de ar neces- sário e compatível com o sistema de aera- ção projetado.

Não é incomum a existência de ventila- dores sub-dimensionados que não conse- guem vencer a pressão estática e, mesmo es- tando o ventilador ligado, não está movi- mentando o ar através da massa granular.

Como na maioria dos casos, o ventila- dor insufla o ar no silo, diferente daqueles em que promove a sucção, o atrito das pás dos ventiladores e em alguns casos comple- mentado pela geração de calor dos motores, o ar de aeração insuflado é ligeiramente aquecido em torno de 6°C, ou mais, acima da temperatura ambiente. Para tanto, deve- se proceder a correção das condições psi- crométricas do ar nos cálculos da aeração.

Na escolha do ventilador para a aera- ção, além do aspecto de engenharia, hoje, é de suma importância fazer a seleção sob o aspecto de meio ambiental principalmente relativo ao nível de ruído.

Os principais tipos de ventiladores (Fig.

3) utilizados na aeração podem ser agrupa- dos conforme mostrado no Quadro 3.

DUTOS DE SUPRIMENTO DE AR

O duto de suprimento de ar do sistema interliga o ventilador dos dutos de aeração.

Ele é dimensionado de tal forma que haja a menor perda de carga possível e é onde se toma a pressão estática geralmente por meio

de manômetro em “U” ou sensores de pres- são conectados a uma leitora ou sistema computadorizado remoto.

Os dutos de aeração mais eficientes são os de fundo falso, em que toda a superfície do fundo é constituída de chapa perfurada, cuja perfuração é de tamanho tal que não

Fig. 3. Tipos de ventiladores utilizados na aeração

Exemplos de vazões específicas de ar de aeração

Fonte: Randy Sheley-GSI Group

Quadro 1. Exemplos de vazões de ar de Aeração

Vazão de ar x Tempo de Aeração Vazão Específicas de Ar em

m

³

min/ton 0,05 0,10 0,25 0,50 0,75 1,00 1,50

Tempo de Aeração em horas

400 200 80 40 27 20 13

Quadro 2. Tempo de Aeração em função da Vazão de ar

Tipo de Ventilador Axiais (a) Centrífugos (b) Centrífugo em linha (c)

Vazão de ar Alta Baixa Média

Pressão Estática Baixa

Alta Média

Nível de Ruído Alto Baixo Baixo

Quadro 3. Tipos e característica dos ventiladores

Características Produto

Milho e Sorgo

Trigo, Aveia, Cevada e Centeio Soja

Vazão de ar em m

³

min ton 0,10 a 0,25 0,25 a 0,50 0,50 a 1,00 0,05 a 0,10 0,10 a 0,25 0,25 a 0,75 0,10 a 0,25 0,25 a 0,50 0,50 a 1,00 Umidade, % bu

< 15%

15 a 18 %

>18%

<14%

14 a 16%

>16%

<13%

13 a 15%

>15%

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30 permita a passagem dos grãos e a área per- furada é superior a 10% do total.

Os dutos ou calhas de aeração são mais comuns em unidades armazenadoras mai- ores e de dimensionamento com base a par- tir do trabalho clássico de Holman, 1960. É importante ressaltar que no seu dimensio- namento são considerados o tipo de unida- de armazenadora, a vazão do ar, tipo e umi- dade do produto, a velocidade do ar, o diâ- metro do duto, o comprimento do duto, a disposição dos dutos, a velocidade de saída

do ar do duto para a massa granular, a tem- peratura e umidade relativa do ar, dentre outros fatores.

Neste capítulo, como foi mencionado, não será possível entrar em detalhes de di- mensionamento e o objetivo é conhecer os fatores envolvidos, verificar os pontos bá- sicos e operar o sistema um pouco mais conscientemente.

SISTEMA DE CONTROLE

O sistema de controle da aeração con-

siste não só na operação de ligar e desligar o ventilador como também em um siste- ma automatizado que analisa o tipo de grãos com suas condições de umidade, tem- peratura, nível de impureza e sanidade;

condições climáticas atuais e históricas; ob- jetivos da aeração; tempo de aeração; con- sumo de energia etc.

Estes sistemas automatizados já estão dis- poníveis no mercado brasileiro.

Um sistema automatizado não significa a solução final para a operação de aeração. Ele é uma ferramenta bastante útil que facilita so- bremaneira o trabalho do operador. Seria o mesmo que entregar um carro com transmis- são automática a um inabilitado e ele sair di- rigindo sem problema pela estrada afora.

CUIDADOS NA OPERAÇÃO DA AERAÇÃO

• A experiência do operador pode ajudar em operar a Aeração, no entanto, o conheci- mento de sua tecnologia otimizará a opera- ção tanto no aspecto qualitativo, quanto na economia do sistema. Programa de capacita- ção e de atualização é essencial;

• Manutenção preventiva do sistema de aeração é imprescindível para que ele funci- one a contento. Assim, é necessário que se proceda, antes de se carregar o silo, uma lim- peza rigorosa não só nas paredes e no piso da unidade armazenadora, mas principalmente nos ventiladores, aerodutos e os furos das chapas perfuradas. Verificar se nos furos das chapas não estão obstruídos.

Verificação de todo sistema elétrico (fia- ção, conectores, fusíveis ou sistema de pro- teção), ligação dos pólos correta (certeza do sentido da rotação dos ventiladores), estado dos rolamentos, tensão das correias, fixação dos ventiladores, vedação adequada dos ae- rodutos, limpeza em torno das entradas de ar dos ventiladores etc;

• Origem e histórico dos grãos a serem aerados (nível de umidade e de impurezas, principalmente de finos). Modo de carrega- mento dos silos (com ou sem espalhadores);

• Obtenção de dados climatológicos lo- cais por meio de Estações Meteorológicas ofi- ciais como a do Ministério da Agricultura, Pecuária e do Abastecimento, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, de alguma instituição estatal ou privada que registre estes dados.

Na impossibilidade de se obter estes da- dos, pode-se montar uma pequena estação meteorológica própria ou, no mínimo, ter um psicrômetro (que consiste em dois termô- metros em que em um dos bulbos está en- volvido com uma gaze molhada com água destilada) com um Gráfico Psicrométrico (constante em qualquer livro de Termodi- nâmica ou obtido através do CENTREI-

Fig. 4 - Curva de Calibração do Aparato de Determinação de Velocidade do Ar de Aeração

Fig. 5 - Alguns Exemplos de Dutos de Aeração em Silos Cilíndricos

“A experiência do operador pode ajudar em operar a Aeração, no entanto, o conhecimento de sua tecnologia otimizará a operação tanto no aspecto qualitativo, como na economia do sistema”

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Tetuo Hara

CENTREINAR - UFV

Fig. 6 - Corte de um silo horizontal de fundo plano com duas linhas de aerodutos longitudinais. Relação A/B < 1,5

Fig. 8 - Aparato simples para medir e comparar a velocidade do ar de Aeração passando através de massa de Grãos (Burrell, 1970)

Tetuo Hara aborda todos os passos necessários para um bom controle de aeração

Fig. 7 - Visual da frente de resfriamento no silo

M

Fotos Arno Dallmeyer

“Um operador de unidade armazenadora com experiência, somente sentindo o cheiro do ar que sai da aeração, pode detectar o desempenho da aeração”

NAR) para permitir conhecer as caracte- rísticas do ar utilizado na aeração;

• Ao ligar o sistema de aeração, manual ou automático, verifique se o ar está fluindo uni- formemente em toda a superfície da massa gra- nular. Se não possuir anemômetros bastante

sensíveis, é possível construir um aparato mui- to simples conforme a Figura 8. Este aparato consiste em um tubo de vidro, com bolha de detergente na parte interna. Este tubo é conec- tado a uma curva por meio de tubos de borra- cha e na outra extremidade da curva, com uma estaca rígida de 800 mm presa por meio de bra- çadeiras, deve ser introduzida 100 mm perpen- dicularmente em relação à superfície da massa granular. O ar que sai da massa granular faz movimentar a bolha de detergente. Com um cronômetro, determine o tempo para a bolha se deslocar 500 mm no tubo transparente.

Se desejar determinar a velocidade do ar, poderá utilizar a Curva de Calibração;

• Após o início da operação a movimen- tação da Frente de Resfriamento da aeração

(Fig. 7) deve ser monitorada por meio da ter- mometria e não desligar o sistema até que a frente tenha atravessado toda a massa de grãos;

• Preferencialmente desligar o sistema no início da manhã para aproveitar ao máximo as temperaturas mais baixas da noite e, con-

seqüentemente, evitar o desligamento da ae- ração no final do dia;

• Não se precipitar em desligar a aera- ção quando a Umidade Relativa do Ar esti- ver acima do Equilíbrio Higroscópico, des- de que a temperatura do ar externo esteja abaixo da temperatura média dos grãos ar- mazenados, pois o processo de umedecimen- to é 4 a 6 vezes mais lento que o de seca- gem. É preferível aproveitar para baixar a temperatura dos grãos com leve umedeci- mento do que a elevação de temperatura e, na maioria dos casos, não é interessante que ocorra a secagem;

• Um operador de unidade armazena- dora com experiência, somente sentindo o cheiro do ar que sai da aeração, pode detec-

tar o desempenho da aeração, bolsões de aquecimento devido a princípio de deterio- ração ou infestação de insetos antes da ter- mometria.