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Title in Portuguese: Regulagem da vazão de saída de um silo de trigo: testes experimentais e modelagem
Author: Leite, David Magalhães
Advisor(s): Rocha, Paulo Alexandre Costa
Keywords: Trigo
Escoamento de grãos
Experimento em escala real
Calibração de equações
MatLab
Issue Date: 2018
Citation: LEITE, D. M. (2018)
Abstract in Portuguese: Em uma indústria de farinha de trigo local, o controle da vazão de esvaziamento de seus silos é feito de maneira ineficiente, passível de entupimentos ou desperdício de energia elétrica. Para tornar mais confiável o controle desse escoamento, foi necessário identificar métodos que possibilitassem sua medição logo no momento da abertura da comporta responsável por regular o volume de trigo que sai do silo. Com esse objetivo, foram realizadas medições de vazão durante o esvaziamento dos silos da industria e relacionadas com o nível de preenchimento dos reservatórios e a magnitude da abertura da comporta de regulagem de vazão. Foram então levantados cinco modelos para o escoamento de grãos e verificada a adequação destes aos dados medidos utilizando a ferramenta Curve Fitting Toolbox do software MatLab, levando em conta que eles foram desenvolvidos por meio de modelos em escala, sem tubulações adicionais na saída do silo, ao contrário do estudado por este trabalho. Por meio da verificação de seções menores das amostras separadamente, foi possível identificar que parte dos dados havia sofrido influência de fatores externos durante sua medição, se apresentando na forma de vazões mais elevadas do que a realidade. Dessa forma, foram estabelecidos intervalos de aplicação para os dados que não sofreram influência externa, utilizando os coeficientes e modelos que melhor se adequaram a essas seções. Assim, foi possível estabelecer equações que relacionassem a abertura da comporta à vazão mássica de esvaziamento para intervalos de 16,50 a 39,60 kg/s, atendendo às principais magnitudes de escoamento necessárias para indústria, com um fator de ajuste R² mínimo de 0,8653. Foi possível calibrar alguns dos modelos para a condição diferenciada de haver uma tubulação abaixo do silo, sua influência foi interpretada como a divergência de alguns coeficientes dos valores observados na literatura.
Abstract: In a local wheat flour factory, the mass flow during the emptying of a grain silo is controlled in an inefficient manner, which makes the transport pipelines prone to clogging if they are fed too much grain. There is also the risk of the waste of electric energy if the volume of grains provided is not large enough. In order to make the flow control more trustworthy, finding a better method to measure the outflow as a function of the size of the aperture of a valve, which controls the volume of grains leaving the silo was necessary. With that in mind, the mass flow exiting one of the factory’s silos was measured multiple times, while varying the filling of the silo and the size of the aperture of the valve. Following the collection of the data, five mathematical models were chosen, and their fitting to the experimental data was evaluated using the Curve Fitting Toolbox, from the software MatLab. It was taken into account, during the evaluation, that the the models were primarily developed for scale sized systems, in a controlled environment, as opposed to this works experiments, which were done in a large scale silo, inside a real industrial plant. By evaluating smaller partitions of the data separately, it was found that some points were influenced by external factors during their measurement, and their mass flow showed up as larger than the real flow exiting the silo. Furthermore, those points were ignored, and three applying ranges were defined using the models and coefficients that provided the best fit to the remaining experimental data. Thus, it was possible to relate the aperture of the valve to the emptying outflow, for mass flows ranging from 16,50 to 39,60 kg/s, with a minimum adjustment factor R² of 0,8653. It is important to mention that this work was successful in fitting some of the models evaluated to data collected from a setup that was different from the ones that were used for the development of the mathematical models. That difference being the addition of a rectangular pipe under the silo, where the grain flow passes and is controlled, before being send into the factory. The consequence of that setup difference was observed and interpreted as some divergences between the coefficients reported in previous works and the ones found by this work’s experimental data fitting.
Description: LEITE, David Magalhães. Regulagem da vazão de saída de um silo de trigo: Testes experimentais e modelagem. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36138
metadata.dc.type: TCC
Appears in Collections:ENGENHARIA MECÂNICA - Monografias

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