i seminário de energia na agricultura metodologia para avaliação de desempenho e produção...
TRANSCRIPT
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).
MATERIAIS E MÉTODOS
MATERIAIS E MÉTODOS
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.
MATERIAIS E MÉTODOS
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.
MATERIAIS E MÉTODOS
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%.
MATERIAIS E MÉTODOS
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:
MATERIAIS E MÉTODOS
em que:
P = potência mecânica demandada no eixo, kW;
T = torque médio ponderado, Nm;
r = rotação, rpm.
4106
π 2rTP
MATERIAIS E MÉTODOS
A quantidade de energia mecânica consumida é dada por:
310 tPE Em que:E = energia mecânica demandada, MJ;
t = tempo, s.
MATERIAIS E MÉTODOS
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
MATERIAIS E MÉTODOS
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
RESULTADO E DISCUSSÃO
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;
RESULTADO E DISCUSSÃO
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);
RESULTADO E DISCUSSÃO
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
RESULTADO E DISCUSSÃO
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.
RESULTADO E DISCUSSÃO
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
FIM
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
Produção específica 68,9 110,4 kg/h/MJ
Número de dados 453,0 279,0 decimal
Produção
140
1088,8 998,6
**
kg/h
Energia 14,976 13,738 MJ
Produção específica 72,7 72,7 kg/h/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
3. Produção específica 101,9 82,0 102,6 124,8 136,7 kg/h/MJ
4. Número de dados 508,0 478,0 433,0 383,0 415,0 decimal
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
3. Produção específica 86,6 78,6 91,0 115,4 85,8 kg/h/MJ
4. Número de dados 363,0 481,0 414,0 409,0 345,0 decimal
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
3. Produção específica 64,7 48,3 86,4 93,7 97,8 kg/h/MJ
4. Número de dados 426 444 440 439 548 decimal