Sistema de baixo custo para controle de temperatura e umidade intergranular em silos de armazenamento de milho

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Data

2022-08-04

Orientador

Biaggioni, Marco Antônio Martin

Coorientador

Pós-graduação

Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Curso de graduação

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Dissertação de mestrado

Direito de acesso

Acesso abertoAcesso Aberto

Resumo

Resumo (português)

Para que possa ser comercializado, o milho deve passar por processos de secagem e armazenagem, uma vez que é produzido em duas safras ao ano, e, devido ao volume de produção, se faz necessário seu armazenamento em silos ou armazéns, com temperatura e umidade monitoradas. Para tal controle, propôs-se a presente pesquisa envolvendo testes laboratoriais para a seleção de um sistema de sensores de temperatura e umidade relativa do ar intergranular, utilizando como tecnologia a plataforma Arduino, para determinar faixas de leitura confiáveis dessas grandezas, podendo ser, futuramente, inseridas em um silo e tornar o processo de aeração automatizado. Numa primeira etapa, foram conduzidos testes para seleção do tipo de sensores que atendessem critérios de precisão, economicidade e robustez para operarem inseridos numa massa de grãos. Na etapa seguinte, após calibração do sensor selecionado, buscou-se determinar a melhor faixa de umidade dos grãos para operação dos sensores, bem como, testar os modelos de umidade de equilíbrio do milho mais adequados para conversão das temperaturas e umidades relativas do ar intergranular em teor de água dos grãos. Para avaliar a interação do nível de umidade nos grãos de milho (U) com um possível efeito do modelo matemático de umidade de equilíbrio (M) utilizado no programa, tanto no processo de dessorção, como no processo de adsorção, sobre a resposta dos sensores, foi adotado o delineamento experimental inteiramente casualizado, com três repetições, e os tratamentos dispostos em esquema fatorial duplo (U x M): 5 X 7, para a dessorção, e 3 X 5, para a adsorção. Como variáveis respostas, foram utilizados o erro médio relativo (P) e o erro médio estimado (SE) dos teores de água calculados pelo programa em relação ao teor de água observado experimentalmente, determinado pelo método da estufa. Na etapa final, um levantamento de custo do sistema proposto também foi conduzido para avaliar a possibilidade de aquisição por pequenos produtores. Os resultados indicaram que as melhores faixas de operação para os sensores DHT22 selecionados foram aquelas com teor de umidade dos grãos próximo a 18 %, caso o processo ocorra por dessorção, ou até 13,5%, no caso de adsorção. Os modelos de Sabbah (dessorção) e Henderson-Modificado (adsorção) não apresentaram o desempenho mínimo adequado para uso no programa. o sensor DHT22 mostrou-se com maior potencial de aplicação nos casos de manejos dos grãos envolvendo aeração de arrefecimento/manutenção, até teor máximo de umidade de 13,5% b.u. O custo atingido pelo protótipo desenvolvido com apenas 4 sensores aproximou-se de R$ 316,03, sendo que para utilização em um silo pequeno, em comparação a um sistema já existente no mercado atual teria um custo 87,65% abaixo, ou seja, tendo um custo de R$1130,47, enquanto o disponível no mercado possui custo de R$9150,00.

Resumo (inglês)

In order to be commercialized, corn must go through drying and storage processes, since it is produced in two crops a year, and, due to the volume of production, it is necessary to store it in silos or warehouses, with temperature and humidity. monitored. For such control, the present research was proposed involving laboratory tests for the selection of a system of intergranular temperature and relative humidity sensors, using the Arduino platform as technology, to determine reliable reading ranges of these quantities, which may, in the future, be, placed in a silo and make the aeration process automated. In a first step, tests were carried out to select the type of sensors that met criteria of precision, economy and robustness to operate inserted in a mass of grains. In the next step, after calibrating the selected sensor, we sought to determine the best range of grain moisture for sensor operation, as well as testing the most suitable corn equilibrium moisture models for converting the temperatures and relative humidity of the intergranular air. in water content of the grains. To evaluate the interaction of the moisture level in corn grains (U) with a possible effect of the mathematical model of equilibrium moisture (M) used in the program, both in the desorption process and in the adsorption process, on the response of the sensors , a completely randomized design was adopted, with three replications, and the treatments were arranged in a double factorial scheme (U x M): 5 X 7, for desorption, and 3 X 5, for adsorption. As response variables, the relative mean error (P) and the estimated mean error (SE) of the water contents calculated by the program in relation to the experimentally observed water content, determined by the oven method, were used. In the final step, a cost survey of the proposed system was also conducted to assess the possibility of acquisition by small producers. The results indicated that the best operating ranges for the selected DHT22 sensors were those with grain moisture content close to 18%, if the process occurs by desorption, or up to 13.5%, in the case of adsorption. The Sabbah (desorption) and Henderson-Modified (adsorption) models did not present the minimum performance suitable for use in the program. the DHT22 sensor proved to have the greatest potential for application in cases of grain handling involving cooling/maintenance aeration, up to a maximum moisture content of 13.5% b.u. The cost reached by the prototype developed with only 4 sensors approaches R$ 316.03, being that for use in a small silo, compared to an existing system in the current market, it would have a cost 87.65% lower, that is, having a cost of R$1130.47, while the one available in the market has a cost of R$9150 ,00.

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Idioma

Português

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