Perda de carga total do sistema:
ℎ = ℎ + ℎ + ℎ + ℎ + ℎ + ℎ ê+ ℎ
ℎ = 518,32 . .
3.12.9 Potência do ventilador
Pode se agora determinar a potência requerida pelo ventilador, considerando um rendimento de 60% para o mesmo:
= . ℎ
4500 . =78,6 . 518,32
4500 . 0,6 = 15,08
Utilizamos um software fornecido pela Otam para seleção de ventiladores, conforme figura 31, entramos com os valores da vazão e da pressão estática, calculada pelos cálculos de perda de carga teremos o seguinte especificações para o ventilador:
Figura 32 – Curva de desempenho do ventilador
As dimensões do ventilador estão expressas no anexo A:
O ventilador que será usado será um ventilador centrifugo do fornecedor Otam, modelo LMS 450, sendo que este absorverá uma potência de 12 CV do motor da colheitadeira, conforme dimensionamento do software fornecido pela Otam para dimensionamento de ventiladores.
4 RESULTADOS ESPERADOS
A reduções de custos durante a produção de grãos é uma tarefa procurada por todos os produtores rurais. Com esse intuito, a busca por alternativas que possam diminuir perdas durante a colheita, e reduzir gastos com processos de secagem, desenvolvemos este estudo, para proporcionar uma alternativa de utilização de energia disponível na própria colheitadeira e reduzir os gastos com secagem de grãos.
Vimos que a colheita de grãos possui diversos fatores importantes para um bom processo e resultados após a colheita, onde um dos itens, talvez um dos mais importantes é a umidade de colheita do grão.
A realização da colheita com a umidade ideal traz reduções nas perdas de grãos durante o processo de colheita e também proporciona um melhor aproveitamento do potencial de massa dos grãos.
Conforme apresentado anteriormente, na cultura da soja a faixa ideal de colheita é de 17%, onde se tem a melhor condição de massa do grão e menores perdas durante a colheita. Porém a faixa de umidade para armazenar a soja esta entre 13% a 14%, dessa forma tem-se a necessidade de fazer um processo de secagem dos grãos antes de sua estocagem.
Esse processo de secagem requer um percentual de energia, para elevar a temperatura do ar e remover a quantidade necessária de umidade dos grãos.
Os pequenos produtores rurais dificilmente possuem sistemas de secagem e armazenagem em suas propriedas, dependendo assim de cooperativas ou comerciais de grãos para fazer a entrega do seu produto e armazenagem até a venda do mesmo.
Dessa forma quando o produtor entrega o produto em uma unidade de beneficiamento, a mesma faz a verificação do percentual de umidade do grão e aplica um percentual de desconto. Esse percentual de desconto refere-se à taxa de água a ser evaporada do grão e mais um valor do custo de secagem que o produtor terá.
Esse percentual de desconto pode variar de uma instituição para a outra. Pegamos por base os valores de desconto de uma cooperativa de nossa cidade, onde temos a seguintes faixas de desconto dependendo do percentual de umidade (Tabela 9):
Tabela 9 – Percentual de desconto de acordo com a umidade da soja
Teor de umidade Percentual de desconto 17,5 % 5,8 % 17 % 5,2 % 16,5 % 4,6 % 16 % 4,1 % 15,5 % 3,5 % 15 % 2,9 % 14,5 % 1,7 % 14 % -
Fonte: Departamento de grãos da Cotripal Agropecuária Cooperativa
Vamos fazer uma análise dos dados acima:
Se o produtor colher 100 sacas de soja com 15 % de umidade e entregar esse produto nessas condições ele terá um desconto de 2,9%, ou seja, o seu valor liquido de produto não será mais 100 sacas e sim 97,1. Transformando os valores acima para kg temos: 100 x 60 = 6000kg de soja entregues, serão pagos ao produtor apenas 5826 kg, ou seja ele ira perder 174 kg.
Sabemos que após o processo de secagem o grão vai perder um percentual de peso. A umidade de armazenagem dessa instituição onde não tem descontos no produto é a partir de 14% de umidade.
Se aplicarmos as equações de calculo do percentual de água contida nesses grãos vamos ter: = − 100 − . 100 = 15 − 14 100 − 14 . 100 = 1,163%
Podemos ver que o percentual de diminuição do peso do grão é bem abaixo do valor descontado pela empresa. Temos uma diferença de 1,737%, sendo esse percentual a taxa cobrada pela empresa para cobrir os gastos recorrentes ao processo de secagem do grão.
Com o calculo da porcentagem de água nos grãos podemos determinar o peso de água a ser evaporado:
= .
100 = 6000. 1,163
100 = 69,78
Podemos ver que em 6000 kg de grãos de soja o produtor esta perdendo 104,22kg de produto. Transformando esses valores para R$, considerando o preço médio de uma saca de soja de 60kg em R$45,00 o produtor deixa de ganhar em 6000 kg um valor de R$78,165.
Olhando para esses valores podemos achar pouco significativo. Mas vamos mostrar que isso é bem mais expressivo do que parece.
Pegando por exemplo uma pequena propriedade com 100 Hectares de área cultivada com soja e uma produtividade media de 50 sacas por hectare, esse produtor ira colher 5000 sacas de soja. Transformando para kg esse produtor colhe 300000 kg de soja em uma safra.
Se ele colher toda a sua safra com um teor de umidade de 15% ele irá no final das contas deixar de ganhar 5211 kg o equivalente a 86,85 sacas de soja, ou então R$ 3.908,25 em uma safra de soja.
O leitor pode pensar agora, mas o produtor pode deixar esse produto mais dias na lavoura até o percentual de umidade cair para 14% e dispensar o processo de secagem.
Muito bem, isso é possível, mas se isso for praticado teremos uma perda da matéria seca da soja, ou seja uma diminuição na massa de grãos.
Colhendo o grão na umidade de armazenagem, também temos um aumento na perda pelo sistema de trilha da colheitadeira, pois aumenta o percentual de grãos debulhados pela plataforma de corte, devido à abertura das vagens pelas batidas do molinete.
Por esses motivos, é viável que o produtor colha o produto dentro do percentual de umidade recomendado pelo Ministério da Agricultura, ou perto disso.
Com esse proposito provamos aqui que o sistema que estamos propondo se torna viável para a colheitadeira em questão, pois durante o período de safra em média uma colheitadeira colhe cerca de 5000 sacas de soja, assim teríamos um aumento no lucro de aproximadamente R$ 3.908,25 por ano.
O custo de investimento desse sistema não seria alto, a maior despesa seria com a instalação do ventilador, o qual ira custar R$ 5.800,00. Teríamos mais o custo com chapa e tubulações, onde aproximadamente o produtor ira gastar R$ 10.000,00. Dessa forma em 3 safras o investimento se paga.
Vale lembrar que este estudo se refere exclusivamente para a cultura da soja, e tomando por base uma colheitadeira Massey Ferguson 5650, sendo possível adequações no projeto para ser utilizado em outros equipamentos e na colheita de outros produtos.
O demonstrativo acima foi feito levando em consideração as umidades de colheita do grão em 15% e armazenagem de 14%.
O dispositivo de secagem proposto pode ser utilizado em quaisquer outras faixas de secagem, porém os valores de secagem e percentuais de umidades finais serão modificados de acordo com os dados inseridos.
Elaboramos a equação 18 para determinar a umidade final do grão considerando as características de vazão e temperatura usados em nossos cálculos:
=0,988 − 0,9901
Os valores contidos nesta equação são constantes calculadas em função dos parâmetros fixos do sistema. Nesta equação apenas precisamos entrar com o valor da umidade inicial( ) e assim vamos ter a umidade final do produto para qualquer faixa de umidade inicial.
Por outro lado se analisarmos na questão prática, existe uma dificuldade muito grande em se controlar a umidade de colheita na cultura da soja, devido a mesma secar muito rapidamente durante o dia, variando até 2 pontos percentuais durante um dia de colheita.
Analisando o percentual de umidade que será removido, podemos dizer que o mesmo será muito pequeno, e difícil de controlar o uso do equipamento.
Certamente, para termos uma viabilidade pratica adequada, precisaríamos ter uma capacidade de remover um percentual de água maior, ou seja, reduzir ainda mais o teor de umidade. Se isso fosse possível o sistema seria muito em conta, principalmente nas culturas de Trigo e Milho, onde os percentuais de umidade dos grãos na colheita é bem mais elevado do que o da soja.
CONCLUSÃO
Sistemas de secagem de grãos são utilizados há séculos pelos produtores rurais, para possibilitar a armazenagem de grãos de forma que os mesmos conservem suas características iniciais.
No inicio da secagem de grãos este processo era realizado ao ar livre, onde os grãos eram dispostos em locais expostos ao sol e vento onde perdia água para o ambiente. Esse método até hoje é utilizado por alguns produtores.
Como vimos, ao passar dos anos a necessidade de sistemas com maior capacidade de secagem, começou a fabricação dos primeiro secadores industriais.
Estes secadores que começaram a ser fabricados e até hoje continuam em fabricação, porem com maiores capacidade de secagem, são movidos por combustíveis, principalmente lenha. A queima do combustível produz energia, energia essa responsável pela secagem do ar, que posteriormente faz a remoção de umidade de uma massa de grãos.
Associando a secagem com a colheita dos grãos, temos uma importante fonte geradora de energia, na colheitadeira, que é o motor da mesma, onde grande parte da energia liberada pela queima do combustível é perdida em calor para o ambiente.
Dessa forma, propomos a utilização desta energia, para diminuir a umidade do grão logo na sua colheita, proporcionando assim uma redução de gasto para o produtor com a secagem industrial.
Como vimos o percentual de umidade removido por essa energia aproveitada do motor, é baixo, mas como essa energia será de qualquer forma perdida para o ambiente, teremos assim uma utilização para a mesma, além de reduzir a quantidade de energia para completar a secagem do grão antes de sua armazenagem.
No demonstrativo de calculo, alcançamos uma redução de 0,85% do percentual de umidade de uma massa de grãos de soja. Se considerarmos um produtor rural que produza 300000 kg de soja em uma safra e este colher seu produto com um teor de umidade de 15%, ele terá uma economia de R$ 3.908,25 em uma safra de soja. Comparando este valor com um investimento de R$ 10.000,00 e aproximadamente 3 anos o produtor amortiza o valor do investimento.
Assim conseguimos alcançar o objetivo inicial deste trabalho, de proporcionar uma alternativa de aproveitamento de uma energia desperdiçada ao meio ambiente, na redução da
umidade de uma massa de grãos durante o processo de colheita, proporcionado ao produtor um economia de dinheiro com processos de secagem industrial.
Contudo esse trabalho, proporcionou o desenvolvimento teórico de um sistema de redução de umidade de grãos acoplado na colheitadeira, utilizando a energia desperdiçada pelo motor devido a sua ineficiência. Além disso foi desenvolvido todo um embasamento teórico sobre sistemas de secagem, aeração, e perdas de carga em sistemas de aeração.
Conseguimos através do mesmo mostrar e comprovar o funcionamento do sistema proposto, onde que para sugestão de futuros trabalhos, propõem-se um estudo mais aprofundado para outras culturas, e assim possibilitar uma melhora na eficiência desse sistema.
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