Simulação computacional aplicada ao desenvolvimento de embalagens para bananas

Este trabalho propõe um método de projeto de embalagem para produtos hortícolas, buscando uma otimização integrada dos aspectos geométricos, estruturais e térmicos, ligados à facilitação do resfriamento e armazenamento refrigerado. Para o dimensionamento e otimização estrutural, foi utilizado o Método dos Elementos Finitos implementado pelo programa ANSYS, obtendo-se oito modelos virtuais de embalagens, com 10% e 14% de área efetiva de aberturas e geometria quadrada, retangular e circular. Para o desenvolvimento dos experimentos, que avaliaram a relação da área de aberturas com o tempo de sete-oitavos de resfriamento, foram construídos protótipos de tábuas de madeira (Pinnus elliotti) de reflorestamento. Nas embalagens, foram acondicionados aproximadamente 13 kg de banana variedade Nanica (Musa cavendishii, cultivar nanica), resfriada num túnel de ar forçado (vazão de ar de 0,32 m³ s-1, temperatura de 8,0±1,2ºC e umidade relativa de 84,5±2,6%). O tempo de resfriamento também foi comparado com aquele obtido quando a mesma quantidade de frutas foi resfriada em embalagens de papelão (2,5% de área efetiva de abertura) e madeira (18% de área efetiva de abertura). Os resultados demonstraram que, entre os protótipos propostos, não houve diferença significativa no tempo de resfriamento dos frutos acondicionados nas embalagens desenvolvidas, sendo o tempo médio de resfriamento de 40,71±2,81 min. Na comparação com as embalagens de papelão e madeira, houve diferenças significativas, sendo que as embalagens comerciais tiveram tempos de resfriamento de 1,25 e 2 vezes maiores. Concluiu-se que a simulação estrutural computacional, aliada a algoritmos de otimização, além de procedimentos experimentais ligados à cadeia do frio, são recursos promissores no auxílio de projetos para embalagens de transporte de produtos hortícolas.

Projeto de caixa de madeira para manga (Mangifera Indica L.)

Losses of horticulture product in Brazil are significant and among the main causes are the use of inappropriate boxes and the absence of a cold chain. A project for boxes is proposed, based on computer simulations, optimization and experimental validation, trying to minimize the amount of wood associated with structural and ergonomic aspects and the effective area of the openings. Three box prototypes were designed and built using straight laths with different configurations and areas of openings (54% and 36%). The cooling efficiency of Tommy Atkins mango (Mangifera Indica L.) was evaluated by determining the cooling time for fruit packed in the wood models and packed in the commercially used cardboard boxes, submitted to cooling in a forced-air system, at a temperature of 6ºC and average relative humidity of 85.4±2.1%. The Finite Element Method was applied, for the dimensioning and structural optimization of the model with the best behavior in relation to cooling. All wooden boxes with fruit underwent vibration testing for two hours (20 Hz). There was no significant difference in average cooling time in the wooden boxes (36.08±1.44 min); however, the difference was significant in comparison to the cardboard boxes (82.63±29.64 min). In the model chosen for structural optimization (36% effective area of openings and two side laths), the reduction in total volume of material was 60% and 83% in the cross section of the columns. There was no indication of mechanical damage in the fruit after undergoing the vibration test. Computer simulations and structural study may be used as a support tool for developing projects for boxes, with geometric, ergonomic and thermal criteria.

Resfriamento de banana-prata com ar forçado

Este trabalho apresenta as curvas de resfriamento de banana-prata (Musa balbisiana Colla) e os valores do tempo de meio e sete oitavos de resfriamento, partindo do cálculo da Taxa Adimensional de Temperatura. Os frutos foram resfriados num sistema com ar forçado a 7ºC, umidade relativa de 87,6±3,8%, e velocidade do ar entre 1 e 0,2 m/s. Aplicou-se um delineamento experimental inteiramente casualizado, usando um esquema fatorial 2x2 (dois fluxos de ar (fatores) e duas embalagens (níveis)), para um nível de significância de 10%. Os fluxos de ar foram 1.933 a 1.160 m³/h, e as embalagens se diferenciaram pela porcentagem de área de abertura disponível para a ventilação (40 e 3,2%). Foi constatada uma diferença significativa no tempo de resfriamento, tanto quando aplicadas as duas taxas de ar como quando usadas as duas embalagens. O menor tempo de resfriamento foi atingido no tratamento que combinou a maior taxa de ar (1.933 m³/h) com a embalagem de maior área de aberturas (40%). O maior tempo de resfriamento foi atingido no tratamento que combinou a menor taxa de ar (1160 m³/h) com a embalagem de 3,2% de área efetiva de abertura. Os resultados obtidos demonstram que o tempo de resfriamento depende, em grande medida, da taxa de ar e do tipo de embalagem usada. O tempo de resfriamento variou em média entre 117 a 555 min, dependendo do tratamento aplicado. Não se constatou diferença significativa nas perdas de massa entre os diferentes tratamentos.

Aplicação dos métodos de cálculo de incertezas utilizados na calibração de balanças manométricas (padrões primários de pressão)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo dos diferentes métodos de cálculo de incertezas utilizados na calibração de balanças manométricas

A exigência relativamente à exatidão e à precisão de medições na indústria, tem vindo a aumentar significativamente. Para tal, é necessário uma constante evolução dos aparelhos de medida e calibração. Por sua vez, para que haja uniformidade nas medições a nível internacional, é necessário que todos os instrumentos de calibração primários sejam calibrados recorrendo a métodos estatísticos complexos e precisos. O objetivo desta dissertação consiste em analisar métodos numéricos utilizados pelos diferentes Laboratórios Nacionais de Metrologia a nível europeu, na determinação dos valores da área efetiva à pressão nula A0, e o coeficiente de distorção com a pressão λ, que definem a área efetiva Ap do conjunto pistão/cilindro em função da pressão, na calibração de Balanças Manométricas. Balanças essas, que servem de padrão a vários instrumentos de medição. Existem várias abordagens estatísticas para determinar e estimar os valores e as respetivas incertezas destes parâmetros, com resultados que poderão divergir significativamente entre os vários métodos. Realizou-se uma comparação “EURAMET Project 1125” utilizando conjuntos de dados simulados, com o objetivo de verificar numericamente a execução dos diferentes métodos utilizados pelos vários institutos. Verificou-se que utilizando o método OLS se obtêm piores resultados, este método, aumenta no entanto a sua eficácia quando se exclui o primeiro ponto. O método WLS revelou-se suficientemente eficaz para os casos estudados. O método GLS é um método bastante mais exaustivo e conduz a valores muito exatos. Tem-se ainda, o método usado pelo PTB, que considera a existência de uma forca F e que se revela muito exato. As estimativas das áreas efetivas calculadas pelos participantes, foram coerentes com os valores teóricos. Contudo as suas incertezas diferem. Esta analise feita pelo IPQ, foi importante, de forma a melhorar e acompanhar a evolução a nível internacional na calibração das Balanças Manométricas.

Avaliação preliminar dos custos de resfriamento de laranja in natura

Este trabalho apresenta um estudo para determinar os custos do resfriamento de laranja Valência (Citrus Sinensis Osbeck) num sistema com ar forçado (Ta=1ºC e UR=88,4±2,0%) e numa câmara convencional. Os frutos foram resfriados condicionados em dois tipos de embalagens, com área efetiva de abertura de 3,5% e 40%. O custo total anual foi determinado com o cálculo dos custos fixos e variáveis da instalação, e o custo total de resfriamento, baseado na quantidade de frutos que podem ser resfriados em cada sistema, num mesmo período. Comprovou-se que o custo de resfriamento chega a ser de 20% a 40% menor quando os frutos são resfriados no sistema com ar forçado, se comparado com o custo quando os frutos foram resfriados no sistema convencional.

Viabilidade da cultura do morangueiro no Paraná - BR

Avaliou-se a viabilidade da exploração do morangueiro, no Paraná, em duas áreas, 0,3 ha (área média cultivada pela agricultura familiar) e 1 ha, por um ano. Elaborou-se uma planilha de fluxo de caixa a partir da qual se calcularam: Período de Recuperação do Capital (PRC), Retorno sobre Investimento (RI), Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR). Todos para Custo Operacional Efetivo (COE), Custo Operacional Total (COT) e Custo Total de Produção (CTP). Para uma situação considerada normal, os indicadores de rentabilidade calculados foram (Tipo de custo: VPL área-padrão (TIR área- padrão) / VPL área efetiva (TIR área efetiva)) COE: US$ 17.856,55 (42%) / US$ 4.795,85 (39%); COT: US$ 5.182,40 (11%) / - US$ 1.691,97 (-13%); CPT: US$ 4.846,26 (10%) / -US$ 1.792,80 (-14%). Fez-se a análise de cenários para os fatores produtividade, preço de venda e mão de obra, analisando o VPL e a TIR. Verificou-se que o tamanho da área influenciou na viabilidade econômica, mostrando a importância de se determinar anualmente a área mínima viável para a agricultura familiar. Os resultados indicaram que a cultura é viável em curto prazo, quando considerado o COE como parâmetro de análise, mas pode não se sustentar em prazos maiores quando se consideram o COT, o CTP e a variação de alguns fatores de produção. Pela análise de cenários definidos pelos fatores de produção analisados, o VPL e a TIR alteram-se para níveis que oferecem risco à exploração.

Plantações florestais e a proteção de florestas nativas em unidades de manejo certificadas no Brasil

A certificação florestal tem-se expandido pelos vários estados do Brasil, tanto na modalidade de plantações florestais quanto nas florestas nativas. Este trabalho teve por objetivo principal analisar a contribuição que a certificação de plantações florestais tem na proteção de florestas nativas nos estados brasileiros pelos sistemas FSC e CERFLOR. Foram consultados os resumos públicos das unidades de manejo florestal certificadas nos estados brasileiros, tanto os referentes à certificação de plantações florestais quanto os referentes a florestas nativas. Buscou-se a informação referente à área total certificada da unidade de manejo florestal e, no caso de plantações florestais, a área efetiva de plantações, a área de proteção florestal e a área destinada a outros usos. A área total de floresta nativa certificada é de 2,78 milhões de hectares, enquanto a de plantações florestais é de pouco mais de quatro milhões de hectares. As áreas protegidas no Estado da Bahia são as maiores pelo CERFLOR (46,35%) e a segunda maior pelo FSC (40,67%), ao passo que as menores áreas destinadas a esse fim estão no Estado de São Paulo, com 23,33% pelo CERFLOR e 21,02% pelo FSC. Estados da Região Amazônica destinam percentual maior de área de proteção florestal. Conclui-se que as empresas que detêm a certificação de plantações florestais exercem importante função na proteção florestal, pois, em muitos casos, essas empresas cumprem um percentual muito maior do que o exigido pela lei. Escolher um ou outro sistema de certificação não influencia no maior grau de exigência com relação à proteção de espécies nativas.

ESTUDO TEÓRICO DO RESFRIAMENTO COM AR FORÇADO DE FRUTAS DE GEOMETRIAS DIFERENTES

Neste trabalho apresenta-se um estudo numérico para a obtenção das curvas de resfriamento de laranja Valência, (Citrus sinensis O.) e banana prata (Mussa balbisiana Colla), em posições diferentes ao longo do leito e acondicionadas em embalagens com 40% de área efetiva de abertura. Os frutos foram resfriados num sistema de circulação com ar forçado (1.933m³/h), à temperatura de 1°C e 7°C, umidade relativa de 88,4 ± 2,0% e velocidade do ar em torno de 1m/s. Um modelo matemático bidimensional, em coordenadas esferoidais prolato, foi aplicado para predizer a condução de calor transiente dentro das frutas, assumindo-se condição de contorno convectiva na superfície do corpo. As equações geradas foram resolvidas numericamente pelo método de volumes finitos e o coeficiente convectivo de transferência de calor foi obtido aplicando o método de ajuste do erro quadrático mínimo, entre os dados experimentais e numéricos. A análise comparativa das curvas teóricas e experimentais mostrou uma concordância satisfatória, com valores de erro entre 5% e 7%. Notou-se que o coeficiente de transferência de calor varia com a posição dos frutos no leito e que o tempo de resfriamento apresenta uma variação de aproximadamente 38% entre os diferentes pontos. A distribuição espacial de temperatura no interior dos frutos, para três instantes de tempo, demonstrou a existência de um diferencial de temperatura entre o centro e a superfície de aproximadamente 30%. O modelo matemático prediz que a taxa de resfriamento nas bananas é muito mais alta nas pontas que nas outras regiões do fruto. O número de Bi e de Fo mostraram-se adequados e representativos do processo estudado, caracterizando adequadamente o resfriamento de corpos em qualquer relação de área/volume diferente.

Desenvolvimento e caracterização de filtros cerâmicos para aplicações a altas temperaturas

Ceramic filters are cellular structures that can be produced by various techniques, among which we highlight the replication method, or method of polymeric sponge. This method consists of impregnating polymeric foam with ceramic slurry, followed by heat treatment, where will occur decomposition of organic material and the sinter of the ceramic material, resulting in a ceramic whose structure is a replica of the impregnated sponge. Ceramic filters have specific properties that make this type of material very versatile, used in various technological applications such as filters for molten metals and burners, make these materials attractive candidates for high temperature applications. In this work we studied the systems Al2O3-LZSA ceramic filters processed in the laboratory, and commercial Al2O3-SiC ceramics filters, both obtained by the replica method, this work proposes the thermal and mechanical characterization. The sponge used in the processing of filters made in the laboratory was characterized by thermogravimetric analysis. The ceramic filters were characterized by compressive strength, flexural strength at high temperatures, thermal shock, permeability and physical characterization (density and porosity) and microstructural (MEV and X-rays). From the results obtained, the analysis was made of the mechanical behavior of these materials, comparing the model proposed by Gibson and Ashby model and modified the effective area and the tension adjusted, where the modified model adapted itself better to the experimental results, representing better the mechanical behavior of ceramic filters obtained by the replica method

Estudo experimental da interação fluido-estrutura em um modelo de válvula de compressor de refrigeração

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Estudo experimental da interação fluido-estrutura no escoamento em um difusor radial

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Investigação numérica e experimental do escoamento em válvulas de compressores herméticos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Absortâncias e emitâncias efetivas de superfícies: um método para estimá-las, um modelo experimental e exemplos de suas importâncias

Imperfeições, saliências e reentrâncias existentes nas superfícies típicas das edificações constituem obstáculos que podem alterar significativamente o comportamento delas em relação aos fluxos por radiação. Além de ampliar a área efetiva de troca de calor, criam sombras e reflexões, que não ocorreriam em. Assim, os procedimentos de cálculo, ao invés de considerar as superfícies perfeitamente lisas e planas, deveriam aplicar correções nas propriedades radiativas das superfícies. Denominam-se efetivas as absortâncias e emitâncias que resultam dessas correções. O presente artigo apresenta um método simples desenvolvido para avaliar essas influências e exemplifica a importância das correções acima mencionadas, apresentando resultados de simulações elaboradas no programa EnergyPlus para uma edificação de geometria simples, submetida ao longo de 1 ano ao clima da cidade de Brasília. Adotando-se absortâncias e emitâncias efetivas, os resultados das simulações revelam diferenças de até 2,8 ºC nas temperaturas internas do ar em relação às obtidas desprezando-se as influências que as ondulações das telhas exercem sobre os fluxos radiantes. Considerando o uso de condicionadores de ar, essa diferença pode representar uma variação de cerca de 30% nas estimativas de consumo de energia.

Sistemas de cálculo, análise e operação virtual: interferências de campos elétricos e magnéticos produzidas por estações radio base de acesso múltiplo por divisão de código em banda larga - WCDMA

In this work it was developed mathematical resolutions taking as parameter maximum intensity values for the interference analysis of electric and magnetic fields and was given two virtual computer system that supports families of CDMA and WCDMA technologies. The first family were developed computational resources to solve electric and magnetic field calculations and power densities in Radio Base stations , with the use of CDMA technology in the 800 MHz band , taking into account the permissible values referenced by the Commission International Protection on non-Ionizing Radiation . The first family is divided into two segments of calculation carried out in virtual operation. In the first segment to compute the interference field radiated by the base station with input information such as radio channel power; Gain antenna; Radio channel number; Operating frequency; Losses in the cable; Attenuation of direction; Minimum Distance; Reflections. Said computing system allows to quickly and without the need of implementing instruments for measurements, meet the following calculated values: Effective Radiated Power; Sector Power Density; Electric field in the sector; Magnetic field in the sector; Magnetic flux density; point of maximum permissible exposure of electric field and power density. The results are shown in charts for clarity of view of power density in the industry, as well as the coverage area definition. The computer module also includes folders specifications antennas, cables and towers used in cellular telephony, the following manufacturers: RFS World, Andrew, Karthein and BRASILSAT. Many are presented "links" network access "Internet" to supplement the cable specifications, antennas, etc. . In the second segment of the first family work with more variables , seeking to perform calculations quickly and safely assisting in obtaining results of radio signal loss produced by ERB . This module displays screens representing propagation systems denominated "A" and "B". By propagating "A" are obtained radio signal attenuation calculations in areas of urban models , dense urban , suburban , and rural open . In reflection calculations are present the reflection coefficients , the standing wave ratio , return loss , the reflected power ratio , as well as the loss of the signal by mismatch impedance. With the spread " B" seek radio signal losses in the survey line and not targeted , the effective area , the power density , the received power , the coverage radius , the conversion levels and the gain conversion systems radiant . The second family of virtual computing system consists of 7 modules of which 5 are geared towards the design of WCDMA and 2 technology for calculation of telephone traffic serving CDMA and WCDMA . It includes a portfolio of radiant systems used on the site. In the virtual operation of the module 1 is compute-: distance frequency reuse, channel capacity with noise and without noise, Doppler frequency, modulation rate and channel efficiency; Module 2 includes computes the cell area, thermal noise, noise power (dB), noise figure, signal to noise ratio, bit of power (dBm); with the module 3 reaches the calculation: breakpoint, processing gain (dB) loss in the space of BTS, noise power (w), chip period and frequency reuse factor. Module 4 scales effective radiated power, sectorization gain, voice activity and load effect. The module 5 performs the calculation processing gain (Hz / bps) bit time, bit energy (Ws). Module 6 deals with the telephone traffic and scales 1: traffic volume, occupancy intensity, average time of occupancy, traffic intensity, calls completed, congestion. Module 7 deals with two telephone traffic and allows calculating call completion and not completed in HMM. Tests were performed on the mobile network performance field for the calculation of data relating to: CINP , CPI , RSRP , RSRQ , EARFCN , Drop Call , Block Call , Pilot , Data Bler , RSCP , Short Call, Long Call and Data Call ; ECIO - Short Call and Long Call , Data Call Troughput . As survey were conducted surveys of electric and magnetic field in an ERB , trying to observe the degree of exposure to non-ionizing radiation they are exposed to the general public and occupational element. The results were compared to permissible values for health endorsed by the ICNIRP and the CENELEC .