Modelagem matemática e simulação numérica do resfriamento rápido de morango com ar forçado

Este trabalho abordou o resfriamento rápido com ar forçado de morango via simulação numérica. Para tanto, foi empregado o modelo matemático que descreve o processo de transferência de calor, com base na lei de Fourier, escrito em coordenadas esféricas e simplificado para descrever o processo unidimensional. A resolução da equação expressa pelo modelo matemático deu-se por meio da implementação de um algoritmo, fundamentado no esquema explícito do método numérico das diferenças finitas, executado no ambiente de computação científica MATLAB 6.1. A validação do modelo matemático foi realizada a partir da comparação de dados teóricos com dados obtidos num experimento, no qual morangos foram resfriados com ar forçado. Os resultados mostraram que esse tipo de investigação para a determinação do coeficiente de transferência de calor por convecção é promissora como ferramenta no suporte à decisão do uso ou desenvolvimento de equipamentos na área de resfriamento rápido de frutos esféricos com ar forçado.

Padrões de distribuição volumétrica de pontas de pulverização de jato plano 11002, com e sem indução de ar, sob diferentes espaçamentos e alturas

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a distribuição volumétrica de pontas de pulverização hidráulica de jato de uso ampliado 11002, com e sem indução de ar, em laboratório, bem como o padrão de deposição da pulverização, por meio da estimativa do coeficiente de variação (C.V.) obtido pela simulação da sobreposição de jatos adjacentes. As pontas foram posicionadas, isoladamente, no centro da mesa de teste, a 30; 40 e 50 cm de altura da mesa e a 300 e 500 kPa de pressão. Foram avaliadas 20 unidades de cada tipo de ponta, e a deposição média foi utilizada para a simulação da deposição ao longo da barra pulverizadora, com as pontas espaçadas em 30; 40; 50 e 60 cm entre si. A uniformidade da distribuição foi estimada pelo cálculo do C.V. resultante da simulação da sobreposição das pontas em barra de 8 m, sendo utilizados somente os 4 m centrais no cálculo do C.V. Os resultados mostraram haver diferenças relacionadas à deposição entre os dois tipos de ponta. A ponta com indução de ar resultou em área de deposição inferior à ponta sem indução de ar. Esse comportamento foi observado em todas as alturas da barra e nas duas pressões, podendo-se inferir que esse comportamento possa ser característico das pontas com indução de ar.

Modelagem de um condicionador de ar de alta precisão para uso em processamento agrícola

Apresenta-se neste trabalho, estudo detalhado sobre a modelagem de um condicionador de ar com controle acurado de temperatura e umidade relativa. Desenvolveu-se um programa de computador que permite predizer o comportamento do sistema sob diferentes condições psicrométricas e de vazão do ar de entrada. O modelo global físico-matemático inclui equações de balanço de massa e de energia para três diferentes volumes de controle que compõem o condicionador. Modelaram-se os processos de mistura, evaporação (ou condensação) simultânea de uma superfície d'água e de uma gota e o aquecimento de corrente de ar, separadamente. Propõem-se expressões semi-empíricas simples para os coeficientes de transferência de calor e massa inerentes ao processo de evaporação sobre uma superfície d'água e um modelo simplificado para o sistema de spray. Construiu-se um condicionador de ar no qual foram feitos testes experimentais para o ajuste das constantes que aparecem nas expressões para os coeficientes de transferência. Os dados obtidos validaram o modelo global, com precisão aceitável para projetos de engenharia.

Uso de cloração e ar comprimido no controle do entupimento de gotejadores ocasionado pela aplicação de água residuária

O crescimento demográfico, o aumento da demanda por água e alimentos, a crescente geração de resíduos, a poluição de corpos de água e a escassez de água têm ocasionado a busca por soluções, das quais uma é o aproveitamento do efluente de estações de tratamento de esgoto na agricultura. Um modo seguro de efetuar a aplicação desse recurso, também fertilizante, é utilizando a irrigação por gotejamento, porém o entupimento nesse sistema consiste em fator restritivo. Assim, com o objetivo de minimizar o entupimento em quatro modelos de gotejadores por uso de águas residuárias oriundas de tratamento secundário de estação de tratamento de esgoto, testaram-se quatro tipos de manejo: (I) controle (somente filtragem), (II) cloração, (III) ar comprimido e (IV) cloração e ar comprimido. Obteve-se melhor resultado com o tratamento de 0,5 mg L-1 de cloro residual livre combinado ao gotejador autocompensante.

Efeitos da temperatura do ar, linhagem e período do dia nas freqüências de ocorrências e tempos de expressão comportamental de matrizes pesadas

Ajustes de comportamento podem ocorrer rapidamente e a custo menor do que os ajustes fisiológicos. Considerando o comportamento social, é sugestivo que a freqüência e a intensidade de interações agressivas, o total de coesão social e a extensão de vícios sociais possam ser utilizados para avaliação de bem-estar. Esta pesquisa apresenta uma análise das interações entre os fatores experimentais, como temperatura, linhagem e período do dia, nos comportamentos de matrizes pesadas alojadas em câmara climática, buscando evidenciar as diferentes reações das aves submetidas a distintas condições ambientais. Os resultados encontrados mostraram diferenças significativas entre os comportamentos expressos pelas diferentes linhagens, reforçando a necessidade do monitoramento em tempo real do bem-estar de matrizes pesadas em alojamentos comerciais, dada a complexidade com que as variáveis ambientais interferem no bem-estar. A pesquisa permitiu concluir também que a avaliação do bem-estar de matrizes pesadas deve considerar o período do dia na observação dos comportamentos.

Sistema automatizado para aquisição de dados de umidade relativa do ar

Devido à importância do ambiente na produção animal e vegetal e, portanto, controle ambiental adequado, o trabalho propõe como objetivo a construção de um sistema de aquisição automatizada de dados de umidade relativa do ar, utilizando-se de microcontrolador de dimensões reduzidas e de baixo custo. A calibração do sensor de umidade relativa foi realizada em três etapas de simulação desenvolvidas em laboratório: caixas perfuradas, dessecador sem tampa contendo sílica-gel em seu fundo e psicrometria. As etapas de calibração, utilizando situações naturais e artificiais, bem como as metodologias desenvolvidas, apresentaram resultados que permitem concluir que o sistema pode ser utilizado com segurança no monitoramento dessa variável.

Assistência de ar e volumes de aplicação na deposição de calda e no controle do arroz vermelho (Oryza sativa L.)

O trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da assistência de ar junto à barra pulverizadora e de três volumes de pulverização na dessecação e deposição da calda em arroz vermelho, sob cultivo de nabo forrageiro, em áreas de recuperação de várzeas, utilizando o herbicida paraquat e o corante Azul Brilhante, respectivamente. Os volumes de pulverização foram 100; 200 e 300 L ha-1 da solução aquosa, contendo corante alimentício (1.500 mg L-1). Com ou sem a assistência de ar junto à barra, foram utilizadas pontas de pulverização de jato plano tipo AXI 110015 à pressão de 117,3 kPa, AXI 11002 e AXI 11003 a 276 kPa. A avaliação da deposição da pulverização deu-se em folhas de plantas de arroz vermelho. Os maiores volumes (200 e 300 L ha-1) pulverizados com a assistência de ar junto à barra pulverizadora proporcionaram maiores depósitos do corante em relação ao volume de 100 L ha-1. Não foram constatadas diferenças na deposição do corante para os volumes pulverizados, sem a assistência de ar junto à barra, tampouco entre os volumes de 200 e 300 L ha-1 com a assistência de ar junto à barra. As maiores percentagens de controle do arroz vermelho foram obtidas com a assistência de ar junto à barra, independentemente do volume pulverizado, equivalendo-se ao controle obtido com 300 L ha-1, sem o uso dessa tecnologia.

Influência da temperatura do ar de secagem no calor latente de vaporização de água em feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde

Em cálculos da quantidade de energia requerida em processos de secagem artificial de um produto agrícola, é necessário o conhecimento de uma expressão para a determinação do calor latente de vaporização (H) de água no produto. Normalmente, as expressões para H, encontradas na literatura, são dadas pelo calor latente de vaporização (h) de água livre multiplicado por funções que dependem apenas do teor de água do produto. Isso significa que a relação H/h, para um dado produto, só depende do teor de água, o que é uma simplificação, pois se sabe que tal relação depende também da temperatura. Neste artigo, é apresentada uma expressão para o cálculo de H para feijão macassar, variedade sempre-verde, levando em consideração a dependência de H/h com a temperatura. Para tal, foi desenvolvido e utilizado um programa computacional que ajusta, de forma automática, cerca de 500 funções contidas em sua biblioteca, com uma e duas variáveis independentes, a dados experimentais. O programa, que usa regressão não-linear, classifica as melhores funções ajustadas pelo critério do menor qui-quadrado reduzido. O conjunto de testes estatísticos realizados indica que a expressão apresentada neste artigo produz resultados mais precisos na determinação de H para feijão macassar que os de outras equações normalmente encontradas na literatura.

Qualidade do ar, ambiente térmico e desempenho de suínos criados em creches com dimensões diferentes

Em uma suinocultura, a fase de creche é considerada crítica, na qual o animal fica exposto às condições ambientais do recinto onde está alojado, sem a proteção da matriz e inserido em um meio social coletivo e desconhecido. Essa fase requer ambiente térmico mais aquecido e, por isso, em período de inverno, os abrigos são mantidos mais fechados, o que pode ser agravante em termos de renovação do ar. Este trabalho teve como objetivo avaliar duas creches de dimensões diferentes, em período de inverno, levando-se em consideração o ambiente térmico, a qualidade do ar e o desempenho dos animais alojados nessas instalações. Foram utilizadas duas creches com dimensões diferentes (I e II), ambas sem nenhum tipo de aquecimento. Foram feitas medições de concentrações instantâneas de NH3 (ppm), CO (ppm) e CO2 (ppm). Dados relativos ao conforto térmico ambiente (temperatura e umidade) foram coletados continuamente. Concluiu-se que a concentração dos gases CO2 e NH3, mensurados em ambas as creches, não atingiram níveis que possam causar danos à saúde dos animais; não houve concentração mensurável do gás monóxido de carbono em nenhuma das mesmas; o ambiente térmico nas creches, no período estudado, esteve em condições consideradas confortáveis.

Influência de nitrogênio amoniacal e vazão de ar no processo de nitrificação, etapa de tratamento de efluente de abatedouro de peixe

O efluente proveniente de abatedouro de peixes possui alto teor de nitrogênio, um dos principais causadores de eutrofização nos corpos d'água. Sua remoção pode ser feita em duas etapas separadas: nitrificação e desnitrificação. Este experimento teve como objetivo testar a influência da vazão de ar (valores de 1 a 3 L min-1) e a concentração de nitrogênio amoniacal (de 40 a 100 mg L-1) no processo de nitrificação. Foi utilizado um reator em batelada sequencial com biomassa imobilizada, com volume útil de 2,5 L, operado conforme delineamento composto central rotacional, em que as variáveis-resposta analisadas foram percentagem de conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato e percentagem de acúmulo de nitrito. Os resultados mostraram, com intervalo de confiança de 95%, que o aumento dos dois fatores diminuiu significativamente a percentagem de conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato. Já a percentagem de acúmulo de nitrito aumentou significativamente quando houve aumento da concentração de nitrogênio amoniacal, não sendo influenciada significativamente pela vazão de ar. Durante o experimento, a melhor condição de operação encontrada para o equilíbrio das reações foi com concentração de nitrogênio amoniacal de 70 mg L-1 e com vazão de ar de 2 L min-1.

Modelo de simulação de secagem de produtos agrícolas usando entalpia do ar constante

A simulação matemática de secagem de produtos agrícolas teve seu auge nas décadas de 1960 e 1970, com destaque para os modelos de Thompson e de Michigan. Entretanto, nenhum deles abordou a condição de entalpia constante do ar de secagem durante o processo, limitando-se a conferir se a umidade relativa do ar não excedia 100%. Estudos conduzidos na Universidade Estadual de Maringá permitiram concluir que os balanços de energia e de massa de um processo de secagem estão incluídos no uso da mesma entalpia do ar durante a secagem, ajustando-se, com ela, a umidade absoluta do ar em função da umidade removida do produto. Com essa nova razão da mistura do ar e com a entalpia constante, avalia-se a nova temperatura do ar de secagem na saída da camada e, com essas duas propriedades psicrométricas, a umidade relativa do ar. Se ela atingir a condição saturada, encerra-se o processo de secagem naquele tempo, a partir daquela posição. Os resultados obtidos por simulação foram conferidos com resultados experimentais de secagem de milho em camadas fixas, com elevada concordância entre eles.

Temperaturas de acionamento de sistemas de climatização para perus em épocas de baixa umidade relativa do ar

Este estudo teve o objetivo de avaliar distintos programas de acionamento dos sistemas de climatização (ventiladores e nebulizadores), visando a aprimorar o ambiente interno e o bemestar das aves, evitando possíveis perdas produtivas e gastos excessivos em energia elétrica. O estudo foi conduzido em dois aviários localizados no município de Uberlândia - MG, durante a época de baixa umidade relativa do ar (junho a dezembro). Os aviários foram comparados sob os parâmetros de concentrações de CO2, temperatura e umidade relativa do ar, temperatura superficial da cama e índices produtivos. Os dados climáticos foram submetidos à análise de variância, e os dados produtivos submetidos ao teste de Qui-quadrado, utilizando-se do software MINITAB V.14. Os resultados apontados pelos tratamentos 1 e 2 mostraram que as concentrações de CO2 no ar (372,70 e 379,46 ppm, respectivamente) estiveram abaixo dos limites máximos recomendados internacionalmente para ambos os sistemas. As temperaturas internas (26,23 e 26,56 ºC, respectivamente) estiveram sempre acima do recomendado para as aves, e os níveis de umidade relativa do ar (69,73 e 70,42, respectivamente) estiveram, em média, na faixa recomendada, para ambos os sistemas. Conclui-se que o aviário programado para acionar o sistema de climatização mais tardiamente consumiu menos energia elétrica, apresentou melhor conversão alimentar, menor incidência de artrite, porém maior percentual de mortalidade.

Desempenho dos modelos CLIGEN, LARS-WG e PGECLIMA_R na simulação de séries diárias de temperatura máxima do ar para localidades do estado do Paraná

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho dos modelos CLIGEN, LARS-WG e PGECLIMA_R na simulação de séries diárias de temperatura máxima do ar para localidades do Estado do Paraná. Foram utilizadas séries históricas de temperatura máxima do ar das localidades de Campo Mourão, Castro, Curitiba, Ivaí, Londrina, Maringá e Paranaguá. Foram geradas cinco séries de temperatura máxima do ar para cada modelo, nas localidades avaliadas, que foram confrontadas com as respectivas séries históricas. O processo de validação foi composto de análises estatísticas através de testes de significância (sobre as médias mensais (teste t), sobre a variância das médias mensais (teste F), sobre a forma das distribuições de frequência (teste K-S)), de gráficos de tendência anual, de tabelas com os índices "r" de Pearson, "d" de Willmott e “c” de Camargo-Sentelhas. Na simulação de temperatura máxima do ar, os modelos PGECLIMA_R e LARS-WG não diferiram em desempenho, obtendo poucas rejeições e bons resultados nos índices “c”, “d” e “r”. No entanto, o CLIGEN obteve resultado abaixo do esperado, superestimando as temperaturas máximas do ar em dias úmidos e, subestimando-as em dias secos, nas localidades avaliadas.

Sistema automatizado para coleta de dados de umidade relativa e temperatura do ar

Algumas variáveis climáticas, tais como a temperatura do ar (T) e a umidade relativa do ar (UR) exercem grande influência sobre a produção agrícola. Uma vez combinadas adequadamente, podem resultar em incrementos quantitativos e qualitativos do produto final, o que as tornam indispensáveis no monitoramento e manejo dentro do ambiente de produção. A aquisição de dados é uma importante ferramenta que pode auxiliar nesse processo, resultando em maior eficiência e uso racional dos recursos. Desse modo, o presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados (SAD) compacto, na forma de um datalogger (de construção simples), para monitorar T e UR. Os dados provenientes dos sensores utilizados são gravados numa memória do tipo flash drive (USB removível), que é posteriormente conectada a um computador para interpretação dos dados via software. A fim de avaliar o desempenho do SAD, os dados registrados foram comparados com os dados de uma estação meteorológica convencional e de uma automatizada, apresentando valores de UR próximos em ambos os casos. Para T, a substituição do amplificador operacional é necessária. Dessa forma, o SAD desenvolvido apresenta-se viável inclusive para aplicações em campo.

GRADIENTE DE PRESSÃO ESTÁTICA DO AR FORÇADO EM CAMADAS DE RESÍDUOS ORGÂNICOS MISTURADOS COM DIFERENTES PROPORÇÕES DE CAMA DE FRANGO

RESUMO Neste trabalho, teve-se como objetivo o ajuste de equações que possibilitassem a estimativa do gradiente de pressão estática do ar, quando insuflado em camadas de resíduos orgânicos misturados com diferentes proporções de cama de frango. As medições do gradiente de pressão estática do ar foram realizadas em um protótipo, submetido a vazões específicas, que variaram de 0,02 a 0,13 m3 s-1 m-2, em camadas de bagaço de cana-de-açúcar, palha de café e serragem de madeira, misturadas com cama de frango, nas proporções de 0; 10; 20; 30 e 40% (base volumétrica). Os dados de gradiente de pressão estática do ar e vazão específica ajustaram-se bem aos modelos de Shedd, Hukill & Ives e Hunter, podendo ser utilizados para predizer o gradiente de pressão estática do ar ao ser insuflado em camadas de resíduos orgânicos. Menores valores de gradientes de pressão estática do ar foram obtidos em camadas sem adição de cama de frango e os maiores gradientes obtidos nas camadas constituídas pela mistura com cama de frango, na proporção de 40%.