Simulação computacional de secagem de frutos de café em leitofixo - Santos, Emílio de Souza (2011)
Objetivou-se com este trabalho: modelar o processo de secagem de frutos de café em leito fixo, considerando a variação de algumas propriedades do produto e do fluxo de ar; validar este novo modelo por meio da comparação dos resultados simulados com resultados obtidos experimentalmente; analisar a sensibilidade dos parâmetros do modelo; e comparar o desempenho do modelo proposto com um modelo tradicional (modelo de Michigan). Um modelo de secagem em camada fina foi desenvolvido, baseado no balanço de calor e de massa entre o produto e o ar de secagem, considerando a variação das propriedades do produto e do fluxo de ar durante o processo. Assim, um modelo de secagem em camada espessa foi criado conectando-se quatro modelos de secagem em camada fina. O modelo proposto foi implementado em linguagem Modelica, simulado utilizando-se o software OpenModelica® 1.6.0, e validado analisando-se a magnitude dos valores do erro médio relativo e o índice de desempenho dos resultados simulados em relação aos valores experimentais. O modelo proposto foi comparado com o modelo de Michigan, analisando o desempenho estatístico e o viés relativo de cada modelo. Finalmente, com o objetivo de simplificar a estrutura e de se entender a dinâmica do modelo proposto, compreendendo também as considerações que o diferenciam do modelo de Michigan, foi realizada a análise de sensibilidade diferencial e subjetiva dos parâmetros e variáveis do modelo. O modelo proposto apresentou um erro médio relativo menor que 10 % e um índice de desempenho maior que 85 % para todos os testes simulados, indicando uma representação satisfatória das condições simuladas. Porém o modelo de Michigan apresentou um erro médio relativo maior que 10 % e/ou um índice de desempenho menor que 85 % para todos os testes simulados, indicando que o modelo não representa satisfatoriamente as condições simuladas. Foi verificado com a análise de viés que o modelo proposto superestima ligeiramente os valores de teor de água, ao contrario do modelo de Michigan que subestima expressivamente os valores simulados. Após a análise de sensibilidade dos parâmetros e variáveis, concluiu-se que: a) o modelo proposto não é sensível a variação das propriedades físicas do produto, com exceção do calor latente de vaporização da água no interior do produto; b) provavelmente o modelo proposto tende a superestimar os valores do teor de água devido à variação das propriedades do ar e do calor latente de vaporização da água no interior do produto, além da consideração do período de temperatura constante do produto no início do processo; c) provavelmente o modelo proposto tende a subestimar os valores do teor de água devido à consideração da contração da camada de produto e variação da pressão e fluxo de massa do ar.