Análises numérica e experimental das pressões em silos verticais de fundo plano com diferentes relações altura/diamêtro (H/D). - DORNELAS, Karoline Carvalho. (2022)
Na conjuntura econômica mundial, o crescimento vertiginoso da produção e exportação dos setores de agroindústria e de alimentos do Brasil, consolida o país como papel fundamental no setor, principalmente das commodities soja e milho, entretanto, o déficit de armazenagem configura um dos desafios da cadeia produtiva. Nesse contexto, os silos verticais metálicos apresentam-se como soluções alternativas tanto para indústrias quanto para produtores agropecuários. Contudo, silos são estruturas que podem apresentar elevadas falhas estruturais, especialmente pela diversidade de variáveis que afetam o comportamento das tensões e deformações nas paredes e fundo. Objetivou-se com o trabalho avaliar as pressões exercidas por produto granular (milho) nas paredes lisas de silo vertical, para diferentes relações de altura e diâmetro (H/D igual a 1, 2 e 3, respectivamente) e fundo plano concêntrico. As pressões estáticas e dinâmicas foram avaliadas em um silo piloto, cujo projeto baseia-se no princípio de modelos de Pieper e Schütz utilizado como padrão pela norma alemã DIN 1055-6 (2000), com capacidade total de armazenagem de 2,35 m3. Com base nos resultados experimentais, determinou-se experimentalmente o coeficiente de sobrepressão para as configurações estudadas. Para obtenção das propriedades físicas e de fluxo do produto foram realizados ensaios empregando-se equipamento de cisalhamento translacional conjugado com célula de cisalhamento denominada Jenike Shear Cell (TSG 70-140), de acordo com a metodologia recomendada pela British Materials Handling Posteriormente Board - BMHB. A partir destes resultados experimentais de pressões, pode-se confrontar os valores com as principais normas estrangeiras vigentes (ANSI/ASAE EP433.1:2019 e EN 1991-4:2006) e modelos teóricos (Rankine-Calil (2005) para silos baixos e Jenike et al. (1973) para silos esbeltos, fazendo-se um comparativo entre os principais métodos de previsão de pressões. Posteriormente, realizou-se simulação numérica, utilizando modelos de elementos finitos (MEF) para avaliar as pressões normais à parede. Os resultados obtidos numericamente foram comparados com as pressões normais nas paredes do silo obtidas experimentalmente. Estas informações se fazem importantes, por ser necessária ao projeto e desenvolvimento de silos, visando à integridade da estrutura e equipamentos durante o processamento de produtos, para diversas combinações entre relações H/D e formas de descarregamento. Os dados obtidos experimentalmente apresentam substancial contribuição. Conclui-se que a formulação de Rankine-Calil é a mais indicada parra silos metálicos de fundo plano baixos e a formulação de Jenike é a mais adequada para silos metálicos esbeltos de fundo plano (H/D=3). Em relação à análise comparativa das normas estrangeiras e dados experimentais, constatou-se que para a fase dinâmica, as pressões horizontais da parede podem exceder as obtidas pelo método de cálculo proposto pela ANSI/ASAE S433.1 para a relação H/D = 2, para silos cuja relação H/D=3, dentre as normas analisadas, a EN 1991-4:2006 ajustou-se melhor aos dados experimentais. Os coeficientes de sobrepressão obtidos decresceram ao longo da altura do silo. Os coeficientes de sobrepressão médios foram 1.11, 1.38 e 1.21, para H/D igual a 1, 2 e 3, respectivamente.