Revista Educação Agrícola Superior DETERMINAÇÃO DE

Revista Educação Agrícola Superior
Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior - ABEAS - v.24, n.2, p.87-90, 2009.
DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSICAS E DE FLUXO
DE CAFÉ BENEFICIADO EM PÓ PARA PROJETOS DE SILOS
Maria B. G. Santos1; Natã M. Oliveira1; Ângelo S. Oliveira2, Jaene F. S. Oliveira2
José W. B. Nascimento3
1
Professores, CCT/UFCG, Av. Aprígio Veloso, 882, Bodocongó, Campina Grande - PB,
[email protected], [email protected]
3
PPGEAG,/CTRN/UFCG, [email protected], [email protected]
5
UAEAG/CTRN/UFCG, [email protected]
RESUMO
Este trabalho teve como objetivo a determinação de propriedades físicas e de fluxo de café
beneficiado em pó, de três fabricantes diferentes, as quais poderão ser consideradas como
parâmetros determinantes para a elaboração de projeto de silos e equipamentos de transporte
de produtos, sendo estas: granulometria, teor de umidade, densidade consolidada, ângulo de
atrito interno, efetivo ângulo de atrito interno e ângulo cinemático de atrito entre o produto e três
tipos de materiais de parede (acrílico, alumínio e aço liso), fator fluxo, função fluxo, índice de
fluxo e inclinação da tremonha. O equipamento utilizado para as determinações foi a célula de
cisalhamento de Jenike. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o maior valor do teor
de umidade foi encontrado para o café do fabricante 2 (5,0%) e o ângulo de atrito interno e o
efetivo ângulo de atrito interno apresentaram-se num intervalo de 33,13º a 46,63º e 41,84º a
48,10º, respectivamente.
PALAVRAS-CHAVE: Atrito, fluxo, tremonha
DETERMINATION OF PHYSICAL PROPERTIES AND
FLOW OF COFFEE BENEFITED IN DUST FOR
PROJECTS OF SILOS
ABSTRACT
This work has as objective the determination of physical properties and flow of coffee benefited
in dust, of three different manufacturers, which could be considered as determinative parameters
for the elaboration of the project of silos and transport equipment of products, being these: grain
size measurement, humidity, consolidated density, angle of internal attrition, effective angle of
internal attrition and cinematic angle of attrition in between the three types of coffee and three
types of wall materials (acrylic, aluminum and smooth steel), factor flow, function flow, index of
flow and inclination of the hopper. The equipment used for the determination is the Jenike shear
cell. On the basis of the obtained results, concluding that the biggest value of the humidity was
found for the manufactory of coffee of 2 (5.0%) and the angle of internal attrition and the effective
angle of internal attrition had presented in an interval of 33,13º 46,63º e 41,84º 48,10º.
KEYWORDS: Attrition, flow, hopper
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M. B. G. Santos et al.
INTRODUÇÃO
A cadeia agroindustrial do café vem passando por um processo de modernização do processo produtivo. Isto devido à necessidade de se
aumentar a produtividade e melhorar a qualidade
para atender o crescente mercado de cafés especiais. Dentro deste contexto, é importante destacar o armazenamento adequado deste produto,
uma vez que a utilização de técnicas confiáveis
pode reduzir custos e diminuir possíveis perdas
na produção. Grande parte do café consumido
no Brasil usa embalagem almofadada (cerca de
87%), e apresenta uma vida útil inferior (cerca de
um mês) ao do café a vácuo (de até 1 ano e 6
meses); isto resulta em uma grande rotatividade
nos supermercados. A utilização de silos para armazenar o café em pó ainda é pouco utilizada,
mas apresenta uma opção atrativa para a
comercialização do produto devido ao volume
armazenado.
Diante desses pressupostos, o objetivo
deste trabalho é a determinação de propriedades físicas e de fluxo, tais como, granulometria,
teor de umidade, densidade consolidada, ângulo de atrito, efetivo ângulo de atrito interno, ângulo de atrito do café beneficiado com três tipos
de materiais de parede de silo (acrílico alumínio
e aço liso). Estas propriedades de fluxos são úteis
para os profissionais que elaboram projetos de
silos e desenvolvem máquinas transportadoras
de produtos.
O teor de umidade (w) dos cafés foi encontrado pela pesagem de uma amostra de 10 g
de cada produto antes e após a secagem em
estufa a 105°C por 24 h. As amostras foram
analisadas para cada café sendo o resultado final expresso em base úmida (wb).
O procedimento adotado para a determinação das propriedades de fluxo dos cafés foi o recomendado pela British Materials
Handling Board (1985), utilizando o Aparelho de Cisalhamento de Jenike permitindo
construir gráficos de tensão normal versus
cisalhamento (Figura 1). Desta forma, foi
possível traçar círculos de tensões de Mohr
responsáveis por determinar a Tensão Principal de Consolidação (óM ) e a Tensão n.ão
Confinada de Deslizamento (óc). Ainda na
Figura 1 foi possível determinar o ângulo de
atrito interno , o ângulo efetivo de atrito interno (Ø) e a Coesão (C) dos cafés para os
diferentes níveis de carga adotados (Tabela
1). As superfícies utilizadas nos ensaios foram as paredes de aço liso, acrílico e alumínio por serem os materiais de maior possibilidade de uso na construção de silos. Para a
obtenção do Índice de fluxo (ffc), utilizou-se
o valor médio das razões entre (óM) e (óc),
classificando cada produto ensaiado de acordo com estudos de Jenike (1965).
MATERIAL E MÉTODOS
A pesquisa foi desenvolvidos no Laboratório de Construções Rurais e Ambiência
(LaCRA) da Unidade Acadêmica de Engenharia Agrícola, do Centro de Ciências e Tecnologia,
da Universidade Federal de Campina Grande,
no período de maio a junho de 2008.
Os produtos pulverulentos testados foram
três cafés beneficiados em pó comercializados
na Paraíba. Foram denominados café do tipo1,
2 e 3, com referência apenas a fabricantes diferentes, sendo produtos destinados para a
mesma finalidade e com o mesmo tipo de embalagem, em pacotes.
Figura 1. Círculos de tensões de
Mohr utilizados para determinação
das propriedades
RESULTADO E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos para a determinação da umidade encontram-se na Tabela 2.
Observa-se que o teor de umidade do café
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Determinação de propriedades físicas e de fluxo de café beneficiado em pó para
Tabela 1. Níveis de carga utilizados
nos ensaio de cisalhamento instantâneo
Pré-cisalhamento (kg)
Cisalhamento (Kg)
7,0
5,0
3,5
2,0
5,0
3,5
2,0
1,0
3,5
2,0
1,0
0,7
Tabela 2. Valores do teor de umidade para o café dos três fabricantes
Café em pó beneficiado Teor de umidade (%)
Fabricante 1
4,2
Fabricante 2
5,0
Fabricante 3
4,7
do fabricante 2 é superior ao produto do fabricante 1 e 3.
Quanto a granulometria, foi verificado que
os maiores percentuais retidos foram nas peneiras de malha 0,297 e 0,59 mm, conforme Tabela 3.Com base nos dados obtidos classificou-se
o café como um produto pulverulento com característica coesiva, de acordo com a classificação de produtos armazenáveis em função do
diâmetro das partículas, proposta por CALIL
JR. (1984).
Na Tabela 4 encontram-se resumidos os
resultados obtidos para os limites inferior e superior do ângulo de atrito interno, que foram de
33,13º a 46,63º, respectivamente. O mesmo foi
verificado para o efetivo ângulo de atrito interno
conforme pode ser observado na mesma tabela, onde os limites foram de 41,84º a 48,10º,demonstrando, assim uma diferença significativa
entre os limites inferior e superior.
Na Tabela 5, são apresentados os ângulos
de atrito do café beneficiado com o tipo de material da parede de silo. Estes resultados serão
de grande utilidade para o dimensionamento de
equipamento de empacotamento de transporte,
como também para o cálculo das ações nas paredes e fundo do silo, por que consta dos principais tipos de materiais possíveis para se empregar na construção silos.
Não foi possível dimensionar o orifício mínimo de descarga pela equação proposta por
Jenike (1965), pois colocado de forma gráfica
não houve interceptação entre o fator fluxo e a
função fluxo. No entanto, como o fator fluxo da
tremonha ficou acima da função fluxo, existe a
indicação de fluxo do produto.
Pode ser observado na tabela 6, os valores da inclinação da tremonha cônica para os
três tipos de parede e do fator fluxo do café do
fabricante 1.
Tabela 6. Características da
tremonha cônica para diferentes
materiais de parede
Material
da parede
Alumínio
Aço liso
Acrílico
Fator
fluxo (ff)
1,32
1,34
1,26
Inclinação da
tremonha (º)
61,54
57,23
73,23
Tabela 3. Granulometria do café dos três fabricantes
ABNT
30
50
100
Classificação
Peneira (mm)
0,59
0,297
0,149
Percentual do produto retido no peneiramento
Café fabricante 1
Café fabricante 2
Café fabricante 3
75,6
20,0
78,2
22,4
53,0
14,0
2,0
27,0
7,8
Tabela 4. Ângulos de atrito interno, efetivo atrito interno e densidade do café
Ângulo de atrito interno (º)
Produto
inferior
Fabricante 1
39,49
Fabricante 2
33,13
Fabricante 3
41,29
superior
46,63
42,68
46,14
89
Efetivo ângulo de atrito interno (º)
inferior
superior
Densidade (Nm3)
43,31
47,96
490,4
41,84
46,16
406,2
44,51
48,10
409,9
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Tabela 5. Ângulo de atrito (º) dos três tipos de cafés com diversos materiais de parede
Aço liso
Alumínio
Acrílico
Produto
inferior
superior
inferior
superior
inferior
superior
Fabricante 1
17,05
18,39
12,82
13,78
17,24
17,94
Fabricante 2
13,0
25,6
7,1
22,6
12,4
30,8
Fabricante 3
11,1
23,3
6,4
20,9
11,4
28,1
CONCLUSÕES
REFERÊNCIAS
Nas condições em que foi realizado o trabalho, o café beneficiado em pó é um produto pulverulento com característica coesiva.
Quanto a granulometria, ocorreu maior
percentual retido (78,2%,) na peneira de abertura 0,59 mm para o café do fabricante 3, e o
valor mais elevado para a inclinação da
tremonha foi encontrado no café fabricante 1
(73,23º) com a parede de acrílico.O maior
valor de densidade consolidada foi encontrado para o fabricante 3 e o maior teor de umidade (5%) para o fabricante 2.
CALIL Jr., C. (1984). Sobrepreciones en las paredes de los silos para almacenamiento de
productos pulverulentos cohesivos. São CarlosSP. Escola de Engenharia de São Carlos da
Universidade de São Paulo. 184p.
CALIL Jr., C. (1997); NASCIMENTO, J. W.B.;
Araújo, E. C. Silos metálicos multicelulares. ed.
1,São Carlos, SP,; Escola de Engenharia de São
Paulo – Universidade de São Paulo. 175p, v.1
JENIKE. A . W. (1965). Storage and flow of silos. Bolletin on the University of Uthar. Bolletin
n. 123 ofthe Utan Engineering Experimental
Station. Salt Lake. Utah .
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