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Um estudo comparativo entre máquinas beneficiadoras de amendoim operadas por acionamento mecânico e manual. O texto detalha as composições ideais das máquinas, os resultados de testes de avaliação, as percentuais de sementes descascadas e danificadas, a capacidade operacional e a eficiência de descascamento. Além disso, são apresentadas tabelas com custos operacionais e totais para o beneficiamento de amendoim.
Tipologia: Resumos
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U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D A PARAÍBA C E N T R O D E CIÊNCIAS E T E C N O L O G I A D E P A R T A M E N T O DE E N G E N H A R I A MECÂNICA
C U R S O D E PÓS-GRADUAÇÃO E M E N G E N H A R I A MECÂNICA
DESENVOL VIMENTO E A VALI AÇÃO DE UMA MÁQUINA DESCASCADORA DE AMENDOIM
M A X CÉSAR D E A R A Ú J O
C A M P I N A G R A N D E - PB 1999
Prof. Dr. Natanael V i c B r c •eX)livei/a^ J r^ / ParaibaXCampus II
Dr. Odilon j^eny Ribeirq Ferreira da Silva Embrapa - ' A l g o d ã o Prof. Dr. Seyyed Said Dana Universidade Federal da Paraíba - Campus I
Dr. Orozimbo Silveira Carvalho Embrapa - Algodão / / /
Prof. Dr. Antonio Almeida Silva Universidade Federal da Paraíba - Campus I I
A Deus, causa primeira de todas as coisas
A minha esposa, pelo apoio e paciência
A meus pais, pelas palavras de incentivo durante a realização deste trabalho
A CAPES, pelo apoio financeiro concedido durante a vigência do curso
A Embrapa Algodão, pelo tão importante apoio financeiro e técnico que transformou este trabalho em realidade
Ao Prof. Dr. Natanael Victor de Oliveira, pela orientação ponderada, pelos ensinamentos ministrados e todo o estímulo prestado no decorrer do curso
Ao Dr. Odilon Reny Ribeiro Ferreira da Silva, pela orientação transparente e dedicada mas, sobretudo, pelo grande incentivo às minhas atividades profissionais
Ao Dr. Orozimbo Silveira de Carvalho e Prof. Dr Antonio Almeida Silva, pelas valiosas sugestões
Ao Prof. Dr. Mário de Miranda Vilas Boas Ramos Leitão, do
Departamento de Ciências Atmosféricas, UFPB - Campus I I , pela colaboração nas determinações de fluxos de ar na máquina.
Ao curso de Pós Graduação em Engenharia Mecânica, nas pessoas do Coordenador, Vice-Coordenador e demais professores membros do Departamento e à secretária Lúcia Márcia Donato Quirino, pela paciência e dedicação com que nos atendeu
Aos funcionários da Embrapa Algodão, Raimundo Estrela Sobrinho, pela colaboração concedida nos desenhos da máquina, e Nísia Luciano Leão, nas correções ortográficas e gramaticais do trabalho
Ao Dr. José Wellingthon dos Santos pela colaboração na análise estatística dos dados apresentados
À UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ - Campus Amílcar Ferreira Sobral, na pessoa do Diretor Aroldo de Carvalho Reis. pelo apoio concedido
Aos colegas e amigos Darley Santiago, João Carlos e João Evangelista, pela colaboração e ajuda em prol da para a conclusão do trabalho
E aos demais amigos que, de alguma forma, contribuíram na elaboração desta dissertação.
3.1 Introdução 31
3.2 Considerações gerais 32
3.2.1 Caracterização física das vagens e sementes da cultivar de amendoim BR1 32 3.2.2 Teor de umidade 34 3.2.2 Ângulo de repouso 35 3.3 Projeto e concepção da máquina por acionamento mecânico 36 3.4 Princípio de funcionamento da máquina por acionamento mecânico 45 3.5 Determinações da potência do motor e do fluxo de ar 46 3.5.1 Potência do motor 46 3.5.2 Velocidade do fluxo de ar 47 3.6 Conclusões 49
Introdução Análise econômica do descascamento Custos fixos
4.2.1.1 Depreciação 51 4.2.1.2 Juros 52 4.2.1.3 Alojamento 52 4.2.2 Custos variáveis 53 4.2.2.1 Reparos e manutenção 53 4.2.2.2 Mão-de-obra 53 4.2.2.3 Energia elétrica 54 4.3 Custos operacionais da máquina por acionamento mecânico comparada à máquina por acionamento manual da Embrapa Algodão 54 4.4 Delineamento experimental e análise estatística 57 4.5 Conclusões 60
5.1 Introdução 61 5.2 Avaliação do desempenho da máquina 62 5.2.1 Eficiência no descascamento 62 5.2.1.1 Sementes inteiras 62 5.2.1.2 Sementes danificadas 64 5.2.1.3 Casca contida nas sementes 66 5.2.1.4 Casca obtida Capacidade operacional 67 5.2.2. Capacidade operacional 69 5.3 Resultados operacionais da máquina descascadora de amendoim por acionamento manual e mecânico 71 5.4 Conclusões 74
iii
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
A amperes bu base úmida b s - base seca °C graus centígrados g - grama h hora cv Cavalo vapor H p - (^) Horse power kg Quilograma k g / h - quilograma por hora kw Quilowatts min - minuto mm milímetros m/s - metro/segundo R$ - Real rpm Rotação por minuto v - Volts G L - Graus de liberdade (análise estatísticas) Sl - Semente inteira SD Semente danificada SCh/S Semente chocha junto da semente C/S Casca junto da semente Vg/S Vagem por descascar junto da semente Casca Casca obtida após o processamento SD/C Semente danificada junto das cascas SCh/C Semente chocha junto das cascas S/C Semente junto da casca Vg/C Vagem junto da casca
S - Desvio-padrão CV Coeficiente de variação RE/h - Rendimento por hora BR1 Cultivar de amendoim lançada pela Embrapa Algodão Pi -. Peso inicial da amostra Pf Peso final da amostra Ci - Custo inicial Cf Custo final T - Vida útil em horas de trabalho por ano D Custo com a depreciação J - Custos com os juros de capital Al Custos com o alojamento Cm - Capital médio I Taxa de juros t - Número de horas de uso da máquina por ano R Custos com reparos e manutenção SM Salário mínimo MO Custos com a mão-de-obra
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Figura 3.5. Tela côncava da máquina 41
Figura 3.6. Ventilador 42 Figura 3.7. Motor elétrico - 3cv 44 Figura 3.8 Mancais de rolamento 45 Figura 5.1 Percentuais de sementes inteiras descascadas na máquina por acionamento mecânico em três rotações distintas, em uma amostra de 5 kg de amendoim em vargem 63 Figura 5.2 Percentuais de sementes inteiras descascadas na máquina por acionamento mecânico em três distancias distintas, em uma amostra de 5 kg de amendoim em vargem 63 Figura 5.3 Percentuais de sementes danificadas processadas na máquina por acionamento mecânico em três rotações distintas, em uma amostra de 5 kg de amendoim em vargem Figura 5.4 Percentuais de sementes danificadas processadas na máquina por acionamento mecânico em três distâncias distintas, em uma amostra de 5 kg de amendoim em vargem Figura 5.5 Percentuais de casca obtida na semente após o processamento na máquina por acionamento mecânico em três rotações distintas, em uma amostra de 5 kg de amendoim em vargem 66 Figura 5.6 Percentuais de casca contida na semente após o processamento na máquina por acionamento mecânico em três distâncias distintas, em uma amostra de 5 kg de amendoim em vargem 67 Figura 5.7 Percentuais de casca contida na semente após o processamento na máquina por acionamento mecânico em três rotações distintas, em uma amostra de 5 kg de 68
Pagina Tabela 3.1 Classes de comprimento e diâmetro de uma amostra de 1000 vagens de amendoim da variedade BR1 32 Tabela 3.2 Classes de comprimento e diâmetro de uma amostra de 1000 sementes de amendoim da variedade BR1 33 Tabela 3.3 Valores para fluxo de ar na saída do ventilador e na saída do conduto de cascas, estando a máquina com e sem carga 48 Tabela 4.1 Custo operacional da máquina descascadora de amendoim por acionamento mecânico (máquina otimizada), comparado com a máquina por acionamento manual (Embrapa Algodão) Campina Grande, 1998 55 Tabela 4.2 Custo total em (R$) para o beneficiamento de lkg de vagem e obtenção de lkg de semente no processo de descascamento de amendoim da máquina por acionamento mecânico comparado a máquina manual (Embrapa Algodão) 56 Tabela 4.3 Resumo da análise de variância dos valores em grama de semente inteira, semente danificada, casca na semente, casca obtida e capacidade operacional de uma amostra de 5 kg de amendoim em vagem 59 Tabela 5.1 Resultados operacionais das máquinas manual (Embrapa Algodão) e mecânica no descascamento de vagens de amendoim Campina Grande, 1998 72
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Visando oferecer alternativas tecnológicas para aumentar a capacidade de trabalho e reduzir custos de produção dos pequenos e médios produtores de amendoim da região Nordeste e, em particular, do produtor da região semi-árida paraibana, desenvolveu-se uma máquina descascadora de amendoim, partindo-se do princípio de funcionamento de uma máquina por acionamento manual desenvolvida na Embrapa Algodão, Campina Grande, PB. O protótipo idealizado tem o acionamento mecânico e é composto, basicamente, dos seguintes componentes: chassi confeccionado em cantoneiras de ferro, para sustentação dos demais mecanismos; motor elétrico de 3 cv para acionamento dos dispositivos de descascamento e limpeza da máquina; sistema de descascamento composto por moega alimentadora, um cilindro alimentador, um semi-cilindro descascador dotado de grampos galvanizados e uma tela côncava semi-cilíndrica; sistema de limpeza com ventilador e comporta, para regulagem de ar, condutos de fluxo de ar e de transporte da casca, transportador da semente através de uma calha em declive; sistema de transmissão composto por polias de diferentes tamanhos, correias trapezoidais e braço de acionamento do semi-cilindro descascador. Em testes de avaliação utilizando-se amostras de amendoim com teor de umidade de 9,67% b.s., nas distâncias de 11, 16 e 21 mm de abertura da tela côncava, em relação ao semi- cilindro descascador e com combinações de rotações do motor de 60, 80 e lOOrpm, o equipamento apresentou capacidade média operacional de 257 a 384 kg/h de trabalho efetivo, eficiência de descascamento de 97% e quebra de sementes abaixo de 1%.
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