Modelagem de máquina pneumática recolhedora de frutos de café em terreiro usando análise por elementos finitos

Abstract

Teve-se o objetivo de desenvolver um modelo matemático por meio de análise de elementos finitos, utilizando o programa computacional ANSYS®, versão 5.7, para otimizar o projeto de máquina recolhedora de frutos de café no terreiro. A modelagem da máquina foi realizada com base no levantamento das características aerodinâmicas dos frutos de café e da vazão de ar necessária para o transporte pneumático dos frutos. Foram obtidas, experimentalmente, as pressões estáticas nos dutos da máquina, sendo esses valores comparados com os resultados determinados pelo programa ANSYS, no intuito de validar o modelo. Com base nos resultados numéricos obtidos, concluiu-se que a modelagem desenvolvida apresentou resultados próximos aos determinados experimentalmente, obtendo erro relativo médio nos valores simulados de pressão de 9,2%. Por meio da modelagem, identificaram-se faixas de pressão que dificultariam o transporte pneumático dos frutos de café em alguns pontos da máquina. Esses problemas foram corrigidos e, com isso, o fluxo de ar proporcionado pelo ventilador foi suficiente para succionar os frutos de café no terreiro e transportá-los para dentro do reservatório da máquina. A modelagem desenvolvida atendeu às necessidades propostas no trabalho para o recolhimento dos frutos de café utilizando transporte pneumático eficientemente.

The objective of this work was the development of a mathematical model by finite element analysis, using the software ANSYS®, version 5.7, to optimize the design of a machine which collects coffee fruits on a yard. The machine modeling was based on the aerodynamic characteristics of coffee fruits and on the air flow necessary to pneumatically transport the coffee fruits. The static pressures on the machine ducts was obtained experimentally and these values were compared with the results obtained by the software ANSYS to validate the modeling. Based on the results, it was concluded that the modeling using the software ANSYS had similar results to the ones obtained experimentally, with a relative mean error of 9.2% for the simulated pressure values. Through the modeling, it was identified pressure ranges that would make the coffee fruits pneumatic transport more difficult, at some parts inside the machine. These problems were corrected and the air flow supplied by the fan was sufficient to collect coffee fruits on the ground by suction. The developed modeling fulfilled the requirements of this work which was to collect coffee fruits on the yard using pneumatic transport efficiently.