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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%.
Efeito do teor de umidade no ângulo de atrito interno de grãos de café
(2007) Silva, Fabrício Schwanz da; Corrêa, Paulo César; Calil, Carlito; Gomes, Francisco Carlos; Embrapa - Café
A determinação do ângulo de atrito interno e seus limites superior e inferior é de fundamental importância para fins de granelização, ou seja, no dimensionamento de equipamentos e silos, propriedade está indispensável a um projeto estrutural econômico e seguro, visando sempre à manutenção da qualidade do produto ao longo do período de armazenamento. O presente trabalho, objetivou determinar e avaliar o comportamento do ângulo de atrito interno dos grãos de café com pergaminho de diferentes variedades catuaí vermelho e conillon, em função de cinco níveis de teor de umidade. Com os resultados obtidos, pode-se concluir que para grãos de café com pergaminho, de ambas as variedades, tanto o ângulo de atrito interno médio como seus limites superior e inferior, aumentam linearmente com o incremento do teor de umidade dentro da faixa de umidade analisada.
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%.
Propriedades físicas dos grãos de café como subsídio em projetos de equipamentos e de silos utilizando a metodologia de Jenike
(Universidade Federal de Viçosa, 2003) Silva, Fabrício Schwanz da; Corrêa, Paulo César; Universidade Federal de Viçosa
Segundo alguns autores, a maneira mais eficiente de armazenar o café é a de colocá- lo a granel, em silos semi- herméticos, metálicos, de madeira, ou de concreto. Para um dimensionamento correto, seguro e econômico de silos, torna-se indispensável o conhecimento das propriedades físicas e de fluxo dos produtos, pois desempenham importante papel no comportamento de pressões e fluxos em silos. Este trabalho teve como objetivo determinar as propriedades físicas (ângulos e coeficientes de atrito estático e dinâmico com a parede, ângulo de repouso, ângulo de atrito interno, efetivo ângulo de atrito interno e massa específica aparente) dos grãos de café e o comportamento deste produto em função do teor de umidade, do tempo de consolidação e dos diferentes materiais de parede; comparar os resultados das propriedades físicas instantâneas, determinados por equipamentos alternativos, com os do equipamento de Jenike, como também comparar os resultados de massa específica aparente, determinados por este equipamento, com os de uma balança de peso hectolítrico; e determinar a função fluxo dos grãos de café em função do teor de umidade e do tempo de consolidação. Com os resultados obtidos, pôde-se concluir, para ambas variedades de café estudadas, que os coeficientes e ângulos de atrito estático e dinâmico aumentaram linearmente com o incremento do teor de umidade, independentemente do material de parede; não é recomendada a utilização dos equipamentos considerados alternativos para o projeto de silos; os ângulos de atrito interno, de repouso, o efetivo ângulo de atrito interno e a massa específica aparente aumentaram linearmente com o incremento do teor de umidade; os ângulos de atrito interno e efetivo aumentaram com o aumento do teor de umidade e do tempo de consolidação; não é aconselhável a utilização da massa específica aparente determinada na célula de cisalhamento de Jenike; os grãos de café passam de fluxo livre para fluxo fácil com o aumento do teor de umidade e do tempo de consolidação.