Um modelo de dinâmica de sistemas para o estudo de secadores de leito fixo - Ietec

Um modelo de dinâmica de sistemas para o estudo de secadores de leito fixo

Mestre
Alex Rodrigo Magalhães Pessoa

A redução do teor de água de grãos e alimentos possibilita maior tempo de armazenamento e comercialização. Entretanto, a secagem é um dos processos industriais de elevado consumo energético e demanda, portanto, o projeto de equipamentos eficientes. Os fenômenos de transporte inerentes, muitas vezes, são modelados por equações diferenciais parciais, que exigem métodos numéricos e avançadas habilidades de programação de computadores como alternativa de solução. A dinâmica de sistemas é uma poderosa ferramenta para modelagem e resolução de sistemas complexos e vem sendo utilizada em diversas áreas do conhecimento, sendo sua implementação por meio de softwares de interface amigável e baixa complexidade.

Este trabalho se propõe a apresentar uma modelagem de secadores de leito fixo segundo a perspectiva da dinâmica de sistemas, com base em equações diferenciais parciais clássicas de energia e continuidade. Testes de calibração foram realizados, utilizando como referência as equações de difusão e convecção pura. Perfis espaciais das principais variáveis foram apresentados e validados com dados de referência, obtidos por outro método numérico. Foram gerados diferentes cenários, variando as grandezas de entrada. Posteriormente, uma análise da eficiência energética do processo foi elaborada, mostrando possíveis pontos de melhor operação do secador.

Os resultados obtidos, com erro médio em relação à literatura de referência abaixo de 10%, permitem concluir que a metodologia proposta pode ser utilizada como ferramenta de solução para sistemas envolvendo equações diferenciais parciais. Especificamente para o projeto, pesquisa e avaliação das condições de operação de secadores de grãos, a modelagem proposta abre campo para a construção e estudo de modelos de dinâmica de sistemas espaciais, possibilitando assim a análise de dinâmicas populacionais de pragas, avaliação da qualidade do produto durante operações de secagem, aeração e resfriamento, bem como outras interações complexas entre macro e micro sistemas relacionados à secagem, e também a investigação da otimização do processo.

Palavras-chave: Dinâmica de sistemas. Secagem. Simulação. Secagem em camada espessa. Eficiência energética.

Baixar dissertação completa

Data: 29/09/2017

Banca avaliadora: Prof. Dr. José Leôncio Fonseca de Souza - CEFET MG , Profa. Dra. Wanyr Romero Ferreira - Ietec, Prof. Dr. Rafael Ferreira

Agradeço ao professor Rafael Amantéa, pelos direcionamentos e condução de todo o trabalho.  Ao professor Mauri Fortes, pelos ensinamentos sobre dinâmica de sistemas.  À professora Wanyr Romero pelo aprendizado obtido na disciplina de termodinâmica.