Modelagem em CFD do escoamento do gás ozônio em grãos de arroz

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Silva, Marcus Vinícius de Assis
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Arroz - Armazenamento; Ozonização; Mecânica dos fluídos; Engenharia de Processamento de Produtos Agrícolas
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/22195

O gás ozônio (O 3 ) se apresenta como um método alternativo ao uso de produtos químicos para o controle de insetos-praga de grãos armazenados. O objetivo deste estudo foi predizer os parâmetros que descrevem o escoamento livre e escoamento forçado do O 3 num leito fixo de grãos de arroz. Para a investigação utilizou-se a técnica de CFD (Computational Fluid Dynamics) afim de determinar a constante de decomposição, o coeficiente efetivo de difusão, a constante de reação e o coeficiente de transferência de massa do gás O 3 em grãos de arroz. No estudo do escoamento livre do gás ozônio, os grãos foram submetidos a um processo de fumigação na concentração de 2,2 mg L -1 de O 3 em um protótipo que foi uma adaptação da célula de diafragma. Dados de concentração do gás O 3 foram monitorados em um ponto sobre a camada de grãos, num intervalo de 10 min. Paralelo ao procedimento experimental, foi feita a modelagem em CFD do escoamento do gás O 3 . Os parâmetros de ajuste utilizados para alimentar o modelo em CFD foram a difusividade efetiva e a constante de decomposição do gás O 3 em grãos de arroz. No estudo do escoamento forçado do gás ozônio, os grãos de arroz foram submetidos a um tratamento com gás na concentração de 2,2 mg L -1 e vazão específica de 0,5 m 3 min -1 t -1 , em concentração letal para Sitophilus zeamais Mots. Uma massa de 4 kg de grãos foi tratada em um protótipo de PVC na forma de uma coluna cilíndrica. Para avaliar a mortalidade dos insetos, gaiolas (15,0 x 3,5 cm) contendo 100 g de arroz com casca e 50 insetos adultos de S. zeamais foram dispostas no topo da coluna de grãos. A concentração do gás O 3 foi monitorada em um ponto acima da camada de grãos, a cada 12 h. O escoamento forçado do gás também foi modelado em CFD. Os parâmetros utilizados para alimentar o modelo e promover o ajuste aos dados experimentais foram o coeficiente de transferência de massa e a constante de reação do gás ozônio com os grãos de arroz. Adicionalmente, por meio da modelagem ajustada, foi feita uma simulação da injeção de gás O 3 em um silo com capacidade estática de 76 toneladas de arroz. Os valores encontrados para os parâmetros que descrevem o escoamento livre do gás ozônio foram a constante de decomposição de 0,00167 s -1 e a difusividade efetiva 0,01 cm 2 s -1 . Para o escoamento forçado do gás ozônio na coluna de grãos de arroz verificou-se mortalidade de 100% dos insetos no sexto dia, quando a concentração do ar intergranular atingiu 0,1 mg L -1 . O coeficiente de transferência de massa foi de 0,5 m s -1 e a constante de reação foi de 0,45 s -1 . Na concentração de 0,3 mg L -1 é possível tratar 76 toneladas de grãos em um período de 9 dias.