I Seminário de Energia na Agricultura Metodologia para Avaliação de Desempenho e Produção...

I Seminário de Energia na AgriculturaI Seminário de Energia na Agricultura

Metodologia para Avaliação de Desempenho e Produção Específica

de Picadores e Ensiladoras de Forrageiras

Autores:Sidney Pereira, Mestrando em Eng. AgrícolaGutemberg P. Dias, DS, Prof. Adj.Delly Oliveira Filho, Ph.D, Prof. Adj.Luiz Cesar V.de Souza, Graduando em Agronomia

INTRODUÇÃO

A atividade agrícola, para ser viável, necessita do uso otimizado dos seus recursos energéticos para se modernizar e tornar-se competitiva.

OBJETIVOS

GERAIS:• Apresentar uma metodologia de

avaliação do desempenho de máquinas eletrorrurais, visando à otimização energética,

• Realizar ensaios com picadores e ensiladoras de forrageiras.

ESPECÍFICOS:1) Avaliar a produção e o consumo

específico para cinco diferentes rotações, em três modelos de picadores e dois de ensiladoras comerciais;

OBJETIVOS

2) Avaliar a melhor combinação entre rotação do rotor e rotação dos rolos alimentadores para as ensiladoras.

OBJETIVOS (Específicos cont.)

MATERIAIS E MÉTODOS

Material Processado: Capim Elefante (Pennisetum purpureum).

Caracterização: colhido aos 10 meses após o plantio aproximadamente 35% de matéria seca

Caracterização das máquinas ensaiadas:

• PICADORES: nomeados Pic1, Pic2 e Pic3;

• ENSILADORAS: nomeadas Ens1 (A e B)

e Ens2 (A, B e C).

• Observação: Ens1 permite a operação em duas

velocidades de rolos alimentadores (A e B); Ens2

permite a operação em três velocidades (A, B e C).



Parâmetro Pic1 Pic2 Pic3 Ens1 Ens2

Produção, kg/h 500 a 2500

2500 1000 1400 a 5000

2000 a 5000

Potência, cv. 3 – 5 5 - 10 5 - 7,5 5 - 10 5 - 7,5

Rotação, rpm 2200 3200 a 3500

2500 1600 1400 a 1800

Quadro 1 - Características dos picadores e das ensiladoras

Fonte: Catálogo de fabricantes

• Motor elétrico de indução, tipo rotor curto circuitado, 5 cv, dois pólos, rotação nominal de 3515 rpm;

• Sistema de aquisição de dados, HBM modelo ”Spider 8”, para obtenção dos valores de torque (Nm) e rotação (rpm);

• Sistema de acoplamento intermediário, composto de duas polias, montado entre o motor de acionamento e a máquina.


Metodologia:Foram realizados ensaios, em cinco máquinas, com 60%, 80%, 100%, 120% e 140% do valor da rotação nominal ou média da faixa de rotação recomendada pelo fabricante.


Por meio do “software” Excel, dividiu-se os valores de torque demandado em 4 intervalos distintos, a partir e um valor máximo observado:i) de 0% a 40%; ii) de 40% a 65%; iii) de 65% a 80%, e iv) de 80% a 100%.


A potência elétrica demandada foi calculada a partir dos valores de torque médio, calculados como média ponderada para os três últimos intervalos de valores de torque, conforme a equação seguinte:


em que:

P = potência mecânica demandada no eixo, kW;

T = torque médio ponderado, Nm;

r = rotação, rpm.

4106

π 2rTP


A quantidade de energia mecânica consumida é dada por:

310 tPE Em que:E = energia mecânica demandada, MJ;

t = tempo, s.


A produção específica foi considerada como sendo a produção por unidade de energia demandada.

Em que:

Pe = Produção específica,

kg/h/MJ;Pr = Produção, kg/h;E = Energia consumida, MJ.

E

PrPe


RESULTADO E DISCUSSÃO

Figura 1. Produção específica dos picadores em diferentes rotações.

0

20

40

60

80

100

120

140

60% 80% 100% 120% 140%

Porcentagem da Rotação Nominal

Pro

du

ção

es

pe

cífic

a, k

g/h

/MJ

Pic 1

Pic 2

Pic 3

Figura 2. Produção específica das ensiladoras em diferentes rotações.

0

20

40

60

80

100

120

140

60% 80% 100% 120% 140%

Porcentagem da Rotação Nominal

Pro

du

ção

es

pe

cífic

a, k

g/h

/ M

J

Ens1 A

Ens1 B

Ens2 A

Ens2 B

Ens2 C


Da análise dos resultados apresentados nas figuras 1 e 2, pode-se perceber que:

I. Em todos ensaios realizados com as máquinas, os maiores valores de produtividade ocorreram em rotações iguais ou superiores aos valores nominais ou valores médios da faixa de rotação indicada pelos fabricantes;


II. A produção específica foi máxima (em sete dos oito conjuntos de ensaios realizados) para valores de rotação entre 60% e 80% da rotação indicada pelos fabricantes (exceção: Ens 2A);


III. Os baixos valores de produtividade encontrados para as máquinas, devem-se ou ao fato de se ter utilizado forrageiras de baixa densidade e, ou, ao mal dimensionamento delas. Portanto, testes mais detalhados devem ser feitos afim de se avaliar a produtividade; e


IV. Esses resultados indicam a necessidade de revisão do projeto dessas máquinas, visando à otimização de seu funcionamento, i. e., a maximização do uso da energia.


CONCLUSÃO

a. A metodologia empregada nos ensaios de máquinas ensiladoras e picadoras, foi útil na avaliação do desempenho (capacidade produtiva) e na determinação da demanda de potência de acionamento mecânico.

b. A otimização energética poderá ser mais precisa, se um número maior de rotações for testado; e

c. A indicação de faixas de potência e de rotação, e não de valores precisos de potência de acionamento e de rotação para a maioria dos modelos ensaiados dificultam a otimização do uso do equipamento.

CONCLUSÃO

Quadro 2. Resultados dos ensaios dos picadores Parâmetro % rpm Pic1 Pic2 Pic3 Unidades

Produção

60 *

552,1 1152,8 kg/h

Energia 5,656 8,442 MJ

Produção específica 97,6 136,6 kg/h/MJ

Número de dados 519 460 decimal

Produção

80

842,2 775,8 943,2 kg/h

Energia 7,499 8,636 10,476 MJ

Produção específica 112,3 89,8 90,0 kg/h/MJ

Número de dados 377,0 555,0 342,0 decimal

Produção

100

1239,1 915,7 1275,6 kg/h

Energia 13,666 11,246 11,041 MJ

Produção específica 90,7 81,4 115,5 kg/h/MJ

Número de dados 572,0 572,0 357,0 decimal

Produção

120 *

891,7 1505,8 kg/h

Energia 12,935 13,644 MJ


Número de dados 453,0 279,0 decimal

Produção

140

1088,8 998,6

**

kg/h

Energia 14,976 13,738 MJ


Número de dados 163 491 decimal

Quadro 3. Resultados encontrados para as ensiladoras ensaiadas

Parâmetro % rpm Ens1 Ens2 UnidadesA B A B C

1. Produção

60

1295,3 924,0 811,2 807,7 1113,2 kg/h

2. Energia 9,900 10,916 7,542 7,063 8,802 MJ

3. Produção específica 130,8 84,7 107,6 114,4 126,5 kg/h/MJ

4. Número de dados 438,0 487,0 375,0 435,0 304,0 decimal

1. Produção

80

1105,5 982,1 1075,8 1231,3 1405,3 kg/h

2. Energia 10,850 11,977 10,483 9,867 10,278 MJ



1. Produção

100

1326,9 1082,2 1371,3 1397,8 1316,9 kg/h

2. Energia 15,328 13,773 15,073 12,114 15,354 MJ



1. Produção

120

990,0 696,0 1712,3 1265,8

*

kg/h

2. Energia 14,580 14,295 15,066 13,546 MJ

3. Produção específica 67,9 48,7 113,7 93,4 kg/h/MJ

4. Número de dados 448,0 569,0 431,0 405,0 decimal

1. Produção

140

1010,7 676,2 1240,4 1387,5 1484,7 kg/h

2. Energia 15,612 14,000 14,360 14,810 15,188 MJ


4. Número de dados 426 444 440 439 548 decimal

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