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Determinação da faixa de umidade crítica para grãos de café (Coffea arabica L.) diferenciando o comportamento sólido-elástico do comportamento viscoelástico
(2003) Furtado, Bruno Fernandino; Corrêa, Paulo César; Silva, Fabrício Schwanz da; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
O conhecimento das características físicas do grão e de suas propriedades mecânicas é essencial no projeto, na construção e na operação dos equipamentos de limpeza, secagem e armazenagem dos produtos agrícolas. Quando submetidos a forças de intensidades moderadas, os grãos com baixos teores de umidade exibem características de sólidos elásticos, enquanto aqueles com altos teores de umidade comportam-se como materiais viscolelásticos. Os materiais biológicos que apresentam comportamento viscoelástico dependem das condições de carga às quais são submetidos, podendo apresentar comportamento de líquido, de sólido e o mais freqüente, uma combinação de líquido e sólido. Diante deste contexto, o objetivo básico deste estudo foi determinar a faixa de umidade crítica acima da qual o grão da espécie Coffea. arabica L., variedade Catuaí Vermelho, deixa de apresentar comportamento de sólido-elástico assumindo comportamento de material viscoelástico. Para o experimento foram utilizados grãos de café da variedade Catuaí Vermelho sem pergaminho e com pergaminho, com os respectivos teores de umidade: 9,3; 10,8; 13,6; 15,4; 16,0; 19,2; 24,6; 29,3; 36,2 e 41,7% b.u. e 9,5; 11,7; 13,1; 14,4; 15,4; 17,0; 21,9; 28,4; 32,6 e 38,0% b.u. Para determinação do teor de umidade relativo a cada amostra utilizou-se o método padrão de estufa (105 + 3 o C, durante 24 horas). Os grãos foram testados individualmente, submetidos a compressão uniaxial com taxa de deformação de 100mm.min -1 , por meio da máquina de ensaios universal (TA-HDi - Texture Analyser), conjugada ao computador. Os testes de compressão foram realizados em três planos diferentes: posição natural de repouso (concavidade para baixo), concavidade paralela ao plano de cargas (sentido equatorial) e em posição polar (cargas aplicadas no eixo maior do grão). Para cada teor de umidade foram selecionados 75 grãos, utilizando-se 25 grãos para cada posição. O comportamento dos grãos foi analisado por meio do software Texture Analiser, cuja interface gráfica permitiu separar os grãos em dois grupos: grãos que apresentaram colapso (característica do comportamento sólido-elástico) e grãos que não apresentaram colapso (característica do comportamento viscoelástico). Os resultados obtidos indicaram que a faixa de umidade crítica se encontra a aproximadamente 13,0% b.u. A força necessária para gerar o colapso dos grãos com teores de umidade abaixo de 13,0% b.u. também foi registrada por meio do software. Para os grãos sem pergaminho com 9,3 e 10,8% b.u. obteve-se as respectivas forças médias de 206,2 e 251,5 N. Os grãos com pergaminho a 9,5 e 11,7% b.u. apresentaram força média para colapso de 216,9 e 317,6 N, respectivamente.
Efeito da rugosidade da superfície do material de parede no coeficiente de atrito dos grãos de café
(2003) Corrêa, Paulo César; Silva, Fabrício Schwanz da; Gomes, Francisco Carlos; Calil, Carlito; Furtado, Bruno Fernandino; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
O conhecimento do coeficiente de atrito grão/parede é fundamental para o projeto de equipamentos de transporte, processamento e armazenamento de produtos agrícolas. São considerados dois tipos de coeficientes de atrito para estes tipos de produtos: o atrito estático, determinado pela força que é capaz de vencer a oposição ao movimento e o atrito dinâmico, determinado pela força que se manifesta na superfície de contato quando há movimento. Vários são os fatores que influenciam o atrito e dentre eles destaca-se o tipo e a natureza dos materiais em contato, que neste trabalho é representada pela rugosidade média das diferentes superfícies dos materiais empregados para a construção dos silos. A utilização da rugosidade média, deve-se ao fato de ser o parâmetro de medição mais utilizado e aceito em todo o mundo para representar a rugosidade de suas superfícies. Com a realização deste trabalho objetivou-se determinar a influência da rugosidade da superfície de diferentes materiais de parede nos coeficientes de atrito estático e dinâmico dos grãos de café. Para a realização deste experimento, utilizaram-se grãos de café com pergaminho das espécies Coffea arabica L. (variedade Catuaí Vermelho) e Coffea canephora (variedade Conillon), com aproximadamente 13% (b.u.) de umidade. Os materiais empregados utilizados na construção das paredes dos silos e testados, com sua respectiva rugosidade média foram: alumínio (0,30mm), polietileno (0,52mm), aço liso (0,64mm), madeira (3,56mm), aço rugoso (3,98mm) e concreto (4,89mm). Os coeficientes de atrito (m ’ ) foram determinados, em três repetições, com a utilização de um equipamento de cisalhamento direto de movimento de translação conhecido internacionalmente por Jenike Shear Cell ou célula de carga de Jenike, modelo TSG 70-140, fabricado pela empresa alemã Zeppelin, sendo este equipamento atualmente o mais aceito e empregado pelas principais normas internacionais de construção de silos. A rugosidade média (Ra) das superfícies foi determinada pela utilização de um rugosímetro digital, modelo SJ-201, fabricado pela empresa japonesa Mitutoyo, em dez repetições, sendo esta rugosidade medida na direção do deslocamento dos grãos. Os dados foram submetidos a análise de regressão com a finalidade de selecionar o modelo mais adequado para expressar a relação entre a rugosidade média e as variáveis estudadas, ou seja, os coeficientes de atrito estático e dinâmico. Os coeficientes de atrito estático e dinâmico aumentaram linearmente com o aumento da rugosidade das superfícies analisadas, para ambas as variedades estudadas. O modelo linear ajustou-se satisfatoriamente aos dados experimentais, apresentando coeficientes de correlação (R 2 ) superiores a 0,90 e erros médios inferiores a 10%.
Influência do teor de umidade nos coeficientes de atrito estático e dinâmico dos grãos de café em distintos materiais de parede
(2003) Silva, Fabrício Schwanz da; Corrêa, Paulo César; Calil, Carlito; Gomes, Francisco Carlos; Furtado, Bruno Fernandino; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
É de fundamental importância o conhecimento das propriedades físicas dos produtos agrícolas para um projeto seguro e econômico de silos sendo, umas destas, o coeficiente de atrito do produto com a parede do silo visto que esta propriedade exerce um importante papel no comportamento de pressões e fluxos. Entre os fatores que afetam os coeficientes de atrito estático e dinâmico destacam-se, o teor de umidade e a natureza da superfície da parede do silo. A determinação correta do valor destes coeficientes é necessária para o cálculo seguro das pressões nas paredes e do tipo de fluxo que ocorrerá na descarga do material. Em vista do exposto, e da falta de informações mais atualizadas, objetivou-se com este trabalho determinar o efeito do teor de umidade dos grãos de café nos coeficientes de atrito em diferentes materiais de parede. Para a realização deste trabalho, utilizaram-se grãos de café com pergaminho das espécies Coffea arabica L. e Coffea canephora, das variedades catuaí vermelho e conillon, respectivamente. Os materiais de parede empregados nos testes foram: aço, madeira e concreto, os teores de umidade dos grãos variaram de 11,58 a 20,58% (b.u.) para a variedade conillon e 10,70 a 18,58% (b.u.) para a variedade catuaí vermelho. Os coeficientes de atrito (µ' ) foram determinados, em três repetições, com a utilização de um equipamento de cisalhamento direto de movimento de translação conhecido internacionalmente por Jenike Shear Cell ou célula de carga de Jenike, modelo TSG 70-140, fabricado pela empresa alemã Zeppelin, sendo este equipamento atualmente o mais aceito e empregado pelas principais normas internacionais de silos. Os dados foram submetidos a análise de regressão, com a finalidade de selecionar o modelo mais adequado para expressar a relação entre o teor de umidade e as variáveis estudadas, sendo calculado, também, o erro na predição dos valores dos coeficientes de atrito. Pelos resultados obtidos, observa-se uma tendência de aumento em ambos os coeficientes de atrito com o aumento do teor de umidade, para todos os materiais de parede testados. Como esperado, o coeficiente de atrito estático é superior ao dinâmico em todos os tratamentos, resultado este já observado para os produtos agrícolas. Para a maioria dos teores de umidade, os resultados referentes à variedade catuaí vermelho foram superiores aos da conillon. Observa-se, também, a supremacia do efeito do material de parede (rugosidade) sobre o efeito do teor de umidade dos grãos, nos valores dos coeficientes de atrito. Os coeficientes de atrito estático e dinâmico aumentam linearmente com o aumento do teor de umidade, sendo o modelo linear adequado para representar esta relação, para as duas variedades estudadas, ao apresentar coeficientes de correlação (R 2 ) superiores a 0,80 e erros médio inferiores a 4%.