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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA DE GRÃOS Prof. Adilio Flauzino de Lacerda Filho Departamento de Engenharia Agrícola Universidade Federal de Viçosa Fones: (31)3899-1872 e 3899-2729 E-mail:
[email protected]
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA COMENTÁRIOS A limpeza dos grãos tem por finalidade reduzir os índices de impurezas dos grãos, condicionando-os, apropriadamente, para as condições de secagem e de armazenagem. Pré-limpeza É a operação realizada com os grãos recém colhidos, úmidos ou secos, cujo objetivo é a remoção de detritos, matérias estranhas, fragmentos de grãos e outros produtos de natureza distinta daquela observada na característica da espécie vegetal. Normalmente estas máquinas permitem um nível máximo de impureza de até 3 %.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA COMENTÁRIOS Limpeza É a operação realizada após a secagem, cujo objetivo é a remoção do excesso de impurezas, condicionando os grãos para uma boa prática de armazenagem Durante esta operação são removidos materiais estranhos, e outros particulados e finos que, durante o processo de secagem, tornaram-se disponíveis para a separação. Estas máquinas são projetadas para operarem com grãos com menor teor de água (13 % b.u.) e permitem até 1 % de impurezas.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA PARÂMETROS REFERENCIAIS BASEADOS EM SOJA E TRIGO MÁQUINAS VARIÁVEIS
PRÉ-LIMPEZA
LIMPEZA
Umidade nominal (% b.u.)
18,0
13,0
Impureza inicial (%)
8,0
4,0
Impureza final (%)
4,0
1,0
Redução nominal (%)
4,0
3,0
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO Executam a limpeza com base na movimentação particulados pela ação do ar e de peneiras ;
de
Pelo ar – ocorre a remoção de particulados leves e de pó; Pela peneira – ocorre a separação de particulados, cujas formas geométricas são diferentes das formas apresentadas pelos grãos em trabalho.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS GRÃOS EMPREGADAS PARA A SEPARAÇÃO DE IMPUREZAS E CLASSIFICAÇÃO DE GRÃOS: separação pela forma; separação por tamanho; separação por massa específica; separação por características do tegumento; separação pela elasticidade ou dureza; separação pela cor. 6
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Máquina de gravidade e ar forçado
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Máquina de limpeza por gravidade
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA
Máquina de peneira rotativa
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Máquina de ar e peneira
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Máquina de ar e peneiras
componentes: 1. motor do ventilador; 2. sistema de exaustão; 3. corpo da máquina; 4. alimentação com grãos; 5. compartimento de grãos; 6. distribuidor de grãos; 7. compartimento de ventilação; 8. registro de vazão de ar; 9. câmara gravitacional; 10. palhetas de descarga de impurezas; 11. calha de descarga de impurezas; 12. caixas de peneiras; 13. peneiras; 14. molas de sustentação das caixas de peneiras 11
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA
Máquina de ar e peneiras
componentes: continuação .... 15. Estrutura de sustentação da máquina; 16. motor de acionamento do eixo das peneiras; 17. eixo de acionamento das peneiras; 18. mancais; 19. excêntrico; 20. contra-peso para balanceamento; 21. bielas de acionamento das caixas de peneiras; 22. calhas de impurezas graúdas; 23. calha de descarga de grãos; 24. funil de descarga dos grãos; 25. calha de descarga de impurezas miúdas; 26. boca para ensaque de impurezas; e 27. pilar de concreto – sustentação. 12
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Detalhe das paletas da calha de descarga de impurezas
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Sistema de separação e de limpeaza das peneiras
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Tipos de peneiras e formatos de furos
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Dimensões dos furos das peneiras em função do produto
Tipo de furo
Peneira superior
Peneira inferior
Arroz
oblongo
4 x 12
1,7 x 19 ou 2,5
Milho
redondo
13
5 (3 ou 4 ?)
Soja
redondo
9
3,5
Sorgo
redondo ou oblongo
6 ou 4 x 7,5
2 ou 2 x 22
Trigo
oblongo
4 x 10
1,5 x 22 ou 2,5
Feijão
redondo
9
3 x 22
Produto
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Pré-limpeza de peneiras cilíndricas
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA
1. Tipo de grão: . a natureza da superfície; . forma geométrica; . massa específica; . teor de água; . dimensões
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 2. Dimensões da peneira: 2.1. comprimento – está relacionado com a qualidade do serviço de limpeza realizado pela máquina, observado na saída de produto. 2.2. largura – está relacionada com a produção da máquina em volume de grãos limpos.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 3. Teor inicial de impurezas Existe uma relação direta entre os teores iniciais e finais de impureza de uma máquina de mesma característica, para um mesmo produto, com o mesmo teor inicial de água. Exemplo: . uma máquina recebe M tonelada de um produto / unidade de tempo com X % de impurezas e promove uma limpeza até Y %; . se esta máquina receber 2M toneladas deste produto / unidade de tempo, com X % de impurezas, e com o mesmo teor inicial de água, a sua capacidade de limpeza será (Y/2) %.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 4. Teor de água dos grãos O teor de água influencia o desempenho da máquina de pré-limpeza e de limpeza por influenciar o tamanho e o ângulo de repouso dos grãos. Quanto maior o teor de água dos grãos, menor será o desempenho da máquina
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 5. Inclinação das peneiras . peneira superior: a) maior inclinação – tendência de passagem de uma maior quantidade de grãos sobre ela, reduzindo a quantidade de grãos que continuam na máquina, reduzindo a quantidade de grãos que vai para a peneira inferior; b) menor quantidade de produto na peneira inferior resulta em melhor limpeza; c) menor inclinação – sairá sobre a penira inferior um produto com maior índice de impurezas, porém em maior volume; d) inclinação - 4°. 22
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 5. Inclinação das peneiras . peneira inferior: a) maior inclinação – ocorre maior fluxo de grãos o que reduz a remoção de impurezas e a eficiência e aumenta a produção; b) menor inclinação – menor volume de grãos, melhor remoção de impurezas, e menor produção. c) inclinação utilizada – 6°
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 6. Dimensões dos furos 1. peneira superior: a) furos menores . reduz a quantidade de grãos na máquina e, consequentemente, menor quantidade de produto na peneira inferior, proporcionando melhor limpeza; . menor produção
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 6. Dimensões dos furos . peneira inferior: a) furos menores . maior quantidade de grãos retidos sobre ela; . maior produção; . menor eficiência.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 7. Rotação do excêntrico . alta rotação – passagem muito rápida do produto sobre as peneiras e menor índice de limpeza; . baixa rotação – o produto permanece durante muito tempo sobre a peneira, reduzindo a produção, podendo ou não alterar a produção.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 8. Limpeza das peneiras . a obstrução dos furos reduz a área de peneiramento; . reduz a remoção de impurezas; . reduz a eficácia da máquina.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA FATORES QUE PODEM INFLUENCIAR A PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE PRÉ-LIMPEZA OU DE LIMPEZA, DE AR E PENEIRA 9. Nivelamento e fixação da máquina . nivelamento – implica na distribuição uniforme do produto sobre as peneiras. . fixação – e importante por não permitir trepidações que poderiam interferir no funcionamento da máquina.
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Observações relativas à operação . anternância de furos em relação ao sentido do fluxo de grãos; . a peneira superior deverá ter uma superfície sem furos, cobrindo a sua largura total e se extendendo entre 20 e 40 cm, com revestimento amortecedor do produto; . área de operação – corresponde à projeção da peneira somada á área da peneira, permitindo sua remoção; . a tubulação de exaustão de finos (pó) deverá distar de no mínimo 1,5 m da boca do exaustor;
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Dimensonamento de peneiras Tabela 1 – Dimensões dos furos das peneiras para os principais produtos dimensões dos furos das peneira - mm Produto
Furos
Superior
Inferior
Arroz
oblogo
4 x 12
1,7 x 1,9 ou 2,5
Milho
circular
13
04
Soja
circular
09
3,5
Sorgo
circular/oblongo
06 ou 4 x 7,5
02 ou 2 x 22
Trigo
oblongo
4 x 10
1,5 x 22 ou 2,5
Feijão
circular
09
3 x 22
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Dimensonamento de peneiras 1. Parâmetros dimensionais . largura das peneiras: 1,0 a 2,0 m; . comprimento das peneiras: 2,0 a 6,0 m; . potência – 1 cv / m2 de peneira. . inclinação: . peneira superior - 4°; . peneira inferior - 6°; . eixo do excêntrico – rotação: 300 a 400 rpm; . curso do excêntrico – 2 a 5 mm
2. Fatores experimentais . composição granulométrica; . teor de água dos grãos; . eficiência operacional: a) pré-limpeza – 50 a 60 % b) limpeza – 90 a 95 % . dimensões características: a) pré-limpeza: comprimento – C = 2 L b) limpeza: comprimento – C = 1,5 L
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Dimensonamento de peneiras
V = Vb ⋅ a ⋅ b ⋅ c ⋅ d em que V – volume efetivo de grãos limpos, m3 de grãos h-1 m-2 de peneira; Vb – volume referencial de grãos limpos, m3 h-1 m-2, com base na Tabela 2; a – fator de correção de produção, relativo à % de produto que passa na peneira superior (Tab 3); b – fator de rendiemnto de peneiramento (Tab 3); c – fator de correção relativa ao produto passado na peneira inferior (Tab 3); d – fator de correção do teor de água, % b.u. (Tab 3).
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Dimensionamento de peneiras Tabela 2 – Volume base para peneiras de furos oblongos e retangulares Para furos circulares aumentar em 65 % L
100
80
70
60
50
45
40
35
30
25
20
15
12
8
5
4
3
2
Vb
110
100
94
85
82
78
75
73
72
70
62
60
55
45
40
20
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L – dimensão dos furos, mm Volume base – m3 / h m2.
Tabela 3 – Fatores de correção: a, b, c e d %
4
5
6
8
9
10
20
30
40
50
60
70
80
90
92
94
96
98
a
-
-
-
-
-
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
-
-
-
-
b
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,7
0,6
c
-
-
-
-
-
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
-
-
-
-
d
1,0
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Exemplo: Calcular a área de peneiras de uma máquina de pré-limpeza de ar e peneiras, com capacidade para 60 t / h. A peneira superior tem firos circulares de 12 mm de diâmetroe retém 10 % de produto. A peneira inferior tem furos oblongos de 1,6 x 19 mm e retém 90 % produto. Produto de referencia: soja com 25 % b.u. e massa específica aparente = 750 kg / m3. Rendimento de peneiração – 50 % Solução: 1) Volume de produto – Vp
Vp =
60000 kg ⋅ h
1 750
kg m3
m3 V p = 80 h 34
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Solução 2) Volume básico – Vb Da Tabela 2 obtém-se: furos circulares com 12 mm de diâmetro
55 m3 / h m2.
3) Fatores de correção (Tabela 3) a – devido ao percentual de produto que passa na peneira superior = 0,6 b – devido ao rendimento percentual de peneiração = 2,0 c – devido ao percentual de produto que passa na peneira inferior = 0,5 d – devido ao teor de água do produto (% b.u.) = 0,15
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Solução 4 – Volume real – Vr
m3 Vr = 55 ⋅ 0,6 ⋅ 2,0 ⋅ 0,5 ⋅ 0,15 2 h⋅m m3 Vr = 4,95 h m2
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Solução 5) Área da peneira – A
Vp
m3 A= = 80 × Vr h
1 m3 4,95 h m2
= 16,16 m 2
Para furos circulares - A' = A × 1,65 A' = 16,16 × 1,65 A' = 26,66 m 2 37
MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA Solução 6) Cálculo do comprimento e largura Para pré-limpeza – C = 1,5 L
C = 1,5 x L C = 1,5 x 4,2 C = 6,3 m
então A = 1,5 L x L 26,66 = 1,5 x L2 L2 = 26,66 / 1,5 L = 4,2 m
Nota: devido ao comprimento e largura excessiva para uma peniera, pode reduzir as áreas unitárias e optar por peneiras sobrepostas 2 peneiras – L = 2,10 m C = 3,15 m
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MÁQUINAS PARA PRÉ-LIMPEZA E LIMPEZA LITERATURA CONSULTADA Boumans, G. Grain handling and storage. New York: Elsevier. 1985. 436p; Weber, E. A. Armazenagem agrícola. Porto Alegre: Kepler Weber Industrial. 1995. 400p; Milman, M. J. Equipamentos para pré-processamento de grãos. Pelotas: UFPel. 2002. 206p; Brooker, D. B.; Bakker-Arkema, F. W.; Hall, C. H. Drying and storage of grains and oil seed. New York: Na Avi Book. 1992. 450p.
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