Modelo fuzzy para obtenção do tempo de aeração em silos verticais visando reduzir o consumo de energia elétrica

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático, baseado na Teoria Fuzzy, para calcular o tempo de aeração em silos verticais que atenda as necessidades tanto para o armazenamento como para a conservação de grãos, utilizando a energia elétrica de forma racional. O objetivo principal para este trabalho foi o desenvolvimento da aeração de forma racional. O modelo desenvolvido permite a verificação da possibilidade e a necessidade de aerar uma certa massa de grãos, através da análise das condições de temperatura e umidade do grão e do ar externo. Através deste modelo, é possível determinar o tempo de aeração necessário para que uma certa massa de grãos atinja as condições desejadas para o armazenamento. O tempo de aeração é obtido em função da umidade e temperatura inicial do grão, da umidade relativa e temperatura do ar externo, cujos valores podem ser obtidos através de sensores ou fornecidos pelo operador; é também função da umidade e temperatura finais do grão (condição desejada para o armazenamento), da quantidade de grãos a ser aerada, da vazão específica do ventilador e das dimensões do silo. O tempo de aeração, determinado através destes dados será definido como tempo de aeração de referência, com o motor que aciona o ventilador operando com tensão e freqüência nominais. A utilização racional de energia elétrica, ou seja, a redução do consumo de energia elétrica durante o período de aeração, está baseada na possibilidade de alimentar o motor de indução que aciona o ventilador através de um conversor de freqüência que permite a operação com velocidade variável. O modelo desenvolvido permite a obtenção da freqüência necessária da tensão de alimentação para que o motor opere com velocidade reduzida e, em função das características do ventilador... .

This work develops a mathematical model based on Fuzzy Theory in which it is possible to calculate aeration time in vertical silos attempting to storing and mantaining grains using electrical energy in its best possibilities. The main objective is, in effect, to improve the process of aeration. The model developed allows for checking possibilities and necessities in the aeration of a given quantity of grains, analysing its temperature and humidity. Model also detects the best time for aeration, verifying the best conditions to storage. Time of aeration is given as a function in which the variables are initial humidity and temperature of the grains and weather conditions. These variables are given by sensors or by users. Aeration time is also a function of final humidity and temperature of the grains (the best condition to storage), grain quantity to be envolved in the process of aeration, dimension of the silos and, finally, the air that came from the ventilator used. These data help in getting the time of aeration which is, in its turn, defined not in an absolute way, but as a referential time of aeration. Reduction in the use of electric energy during this process is based on the possibility in using an engine of induction which allows the ventilator to work through a converter of frequency with which the activity can be done in a motion not uniform. Our model gives the best frequency to reduce this motion. This feature and other features related to the ventilator give us, as a result, the reduction in the use of electric energy in the process of aeration. Data used in this research came from simulations made in a lab in the Departament of Electric Engineering in UNESP at Bauru. In this lab, that has a perfect groundwork in technology and a complete system to test mechanical engines, all the processes are automatized being the data given by digital computers.