Desenvolvimento de interface homem máquina para controle inteligente de processos de resfriamento com ar forçado visando economia de energia

[POR] Apresenta-se o desenvolvimento de um equipamento microprocessado, com saída de corrente para o controle inteligente de um inversor de freqüência. Através de programação , o usuário pode definir a massa a ser resfriada em kilogramas de produto. O equipamento calcula através de um polinômio pré-estabelecido (programável), a freqüência na qual o inversor deverá opera e que corresponderá a uma vazão de ar específica dentro dos limites de projeto. A faixa de freqüência de operação também é programável. O equipamento foi instalado num sistema de resfriamento com ar forçado, estimando-se pelo cálculo da variação da potencia útil mecânica, uma economia de energia da ordem de 82%, com uma rotação equivalente a 56% da nominal do ventilador, proporcionando, desta forma, uma economia significativa no custo de operação do sistema. ENG] The work presents the development of a human-computer interface equipment featuring a 4 -20 mA current output and interface relay with a frequency inverter. By using keys, the user is able to define, in kilograms, the mass to be cooled. Through a predefined (adjustable) polynomial, the equipment estimates the inverter frequency, which corresponds to the recommended air flow. The operation frequency range is also configurable. The equipment was installed in a forced-air cooling system and, according to the variation of the useful mechanical power, with an energy saving of up to 82% for the 56% of the installed ventilator nominal rotation. Thus, the system operational costs are reduced and the air rate is kept within the predefined range, meeting the cooling time and product quality requirements.À FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo suporte financeiro. Ao Laboratório de Termodinâmica e Energia e ao Laboratório de Instrumentação e Controle, da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas. Ao Engenheiro Ernesto Barrientos pela valiosa colaboração

Project of wooden boxes for mangoes (Mangifera Indica L.)

Losses of horticulture product in Brazil are significant and among the main causes are the use of inappropriate boxes and the absence of a cold chain. A project for boxes is proposed, based on computer simulations, optimization and experimental validation, trying to minimize the amount of wood associated with structural and ergonomic aspects and the effective area of the openings. Three box prototypes were designed and built using straight laths with different configurations and areas of openings (54% and 36%). The cooling efficiency of Tommy Atkins mango (Mangifera Indica L.) was evaluated by determining the cooling time for fruit packed in the wood models and packed in the commercially used cardboard boxes, submitted to cooling in a forced-air system, at a temperature of 6ºC and average relative humidity of 85.4±2.1%. The Finite Element Method was applied, for the dimensioning and structural optimization of the model with the best behavior in relation to cooling. All wooden boxes with fruit underwent vibration testing for two hours (20 Hz). There was no significant difference in average cooling time in the wooden boxes (36.08±1.44 min); however, the difference was significant in comparison to the cardboard boxes (82.63±29.64 min). In the model chosen for structural optimization (36% effective area of openings and two side laths), the reduction in total volume of material was 60% and 83% in the cross section of the columns. There was no indication of mechanical damage in the fruit after undergoing the vibration test. Computer simulations and structural study may be used as a support tool for developing projects for boxes, with geometric, ergonomic and thermal criteria.As perdas de produtos hortícolas no Brasil são significativas e dentre as causas cita-se o uso de caixas inadequadas e ausência da cadeia do frio. Propõe-se um método de projeto de caixas, baseado em simulação computacional, otimização e validação experimental, minimizando o volume de madeira, associado a aspectos estruturais, ergonômicos e distribuição da área de aberturas. Foram projetados e construídos três protótipos de caixas (ripas retas com diferentes configurações e área efetiva de abertura de 54% e 36%). A eficiência do resfriamento de mangas variedade Tommy Atkins (Mangifera Indica L.), foi avaliada determinando o tempo de resfriamento, acondicionando as frutas nas caixas de madeira desenvolvidas e de papelão usadas comercialmente, resfriadas com ar forçado à temperatura de 6ºC e umidade relativa média de 85,4±2,1%. Foi aplicado o Método de Elementos Finitos, para dimensionamento e otimização estrutural do modelo com melhor comportamento durante o resfriamento. Todas as caixas de madeira foram submetidas a ensaios de vibração, por duas horas (freqüência de 20 Hz). Não houve diferença significativa no tempo de resfriamento das frutas nas caixas de madeira (38,00±1,70 min), no entanto houve diferença significativa nas caixas de papelão (82,74±29,58 min). O modelo submetido à otimização estrutural (6% área efetiva e duas ripas laterais) teve diminuição de volume de 60% e 83% de redução da seção transversal das colunas, com relação às condições iniciais. Não houve incidência de danos de mecânicos nas frutas após a vibração. A simulação computacional e estrutural pode ser ferramenta de apoio para desenvolver projetos de caixas, com grande aproximação, atendendo a critérios geométricos, ergonômicos e térmicos.796806Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Projeto de caixas de madeira para manga

[POR] No Brasil as perdas de produtos hortícolas são significativas e dentre as principais causas cita-se o uso de caixas inadequadas e a ausência da cadeia do frio. As caixas para produtos hortícolas disponíveis no mercado, em sua maioria, são desenvolvidas de forma empírica, sem atender às exigências estruturais e área efetiva de aberturas, para facilitar a troca de calor e ventilação. Este trabalho propõe um método de projeto de caixas para mangas (Mangifera Indica L.), baseado em simulação computacional, otimização e validação experimental, buscando minimizar o volume de material construtivo das caixas (madeira de reflorestamento Pinnus Elliotti), associado a aspectos estruturais, ergonômicos e distribuição da área efetiva de aberturas. Foram projetados e construídos três protótipos de caixas, de ripas retas com diferentes configurações e área efetiva de aberturas (54% e 36%). A eficiência do resfriamento das mangas (variedade Tommy Atkins) foi avaliada através da determinação do tempo de resfriamento de 6 kg de frutas, acondicionadas nos três modelos desenvolvidos, e submetidas ao resfriamento rápido num sistema com ar forçado e duas vazões de ar (0,22 m3 s-1 e 0,43 m3 s-1), a uma temperatura de 6ºC e umidade relativa média de 85±2,1%. O tempo de resfriamento das frutas também foi determinado quando a mesma quantidade foi condicionada nas caixas de papelão usadas comercialmente (7% e 0% de área efetiva de abertura). Foi aplicado o Método dos Elementos Finitos implementado no programa ANSYS, para o dimensionamento e otimização estrutural do modelo com o melhor comportamento com relação ao resfriamento. Todas caixas de madeira contendo frutas foram submetidas a ensaios de vibração, por um período de duas horas e uma freqüência de 20 Hz. Não houve diferença significativa no meio tempo de resfriamento dos frutos acondicionados nas caixas de madeira (38,00±1,70 min), no entanto na comparação com as caixas de papelão a diferença foi significativa (82,74±29,58 min). O modelo escolhido para a otimização estrutural possuía 36% de área efetiva de aberturas e duas ripas laterais. Após a otimização a diminuição de volume total de material foi de 60% e a redução da seção transversal das colunas da ordem de 83%, com relação às condições iniciais de projeto. Não houve indícios de danos mecánicos nas frutas depois de submetidas à vibração. A simulação computacional para o estudo estrutural, acoplada a algoritmos de otimização, pode ser usada como ferramenta de apoio para desenvolver projetos de caixas de madeira, com grande aproximação, atendendo a critérios geométricos, ergonômicos e térmicos. [ENG] Horticulture product losses in Brazil are significant and among the main causes for this are the use of inappropriate boxes and the absence of the cold chain. Most of the boxes available in the market for horticulture products are developed empirically without satisfying structural demands and the openings effective area for to facilitate the exchange of heat and ventilation. This study proposes a project method for mango boxes (Mangifera Indica L.) based on computer simulations, optimization and experimental validation, seeking to minimize the amount of construction material for the boxes (reforestation wood-Pinnus Elliotti) associated with structural and ergonomic aspects and the openings effective area. Three box prototypes were designed and built using straight laths with different configurations and openings effective area (54% and 36%). The cooling efficiency the mango (Tommy Atkins variety) was evaluated by determining the cooling time for 6 kg of fruit packed in the three different models and submitted to cooling in a forced-air system and two air flows (0.22 m3 s-1 and 0.43 m3 s-1), at a temperature of 6ºC and average relative humidity of 85±2.1%. Fruit cooling time was also determined when the same amount was packed in the commercially used cardboard boxes (7% and 0% of openings effective area). The Finite Element Method was applied, implemented in the ANSYS program, for the dimensioning and structural optimization of the model with the best behavior in relation to cooling. All wooden boxes with fruit underwent vibration testing for a two hour period at a frequency of 20 Hz. There was no significant difference in average cooling time for fruit packed in the wooden boxes (36.08±1.44 min); however, the difference was significant in comparison to the cardboard boxes (82.63±29.64 min). The model chosen for structural optimization had a 36% openings effective area and two side laths. After optimization, the reduction in total volumen of material was 60% and the reduction in the cross section for columns was about 83% compared to the project’s initial conditions. There was no indication of mechanical damage in the fruit after it underwent vibration testing. Computer simulations for the structural study, together with optimization algorithms, can be used as an effective support tool to develop projects for wooden boxes, with geometric, ergonomic and thermal criteria.Ao CNPq pelo apoio financeiro à pesquisa (Processo no. no.504454/2003-0)

Mudanças físico-químicas de uvas “Niágara Rosada” após secagem parcial

No Brasil, além da dificuldade na determinação do ponto ótimo de colheita, em muitos casos as características das cultivares de uvas utilizadas no processamento industrial causam a necessidade de adequação do produto, pois este é insuficiente para obter produtos conforme a resolução e principalmente com alto padrão de qualidade. Tendo em vista essa necessidade o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da secagem em dois níveis de temperatura na qualidade de uvas da cultivar “Niágara Rosada”. Como o principal objetivo da secagem é a redução do teor de líquidos no produto, os resultados encontrados revelam que embora a redução de líquidos tenha sido baixa, a temperatura interferiu significativamente no metabolismo dos compostos químicos das uvas, o que é comprovado pelas alterações na composição físico-química do produto, como aumento médio de 2,9 pontos na concentração de sólidos solúveis e de 328,7 no teor de compostos fenólicos, no entanto não houve diferença estatística nestes parâmetros para os níveis de temperatura avaliados

Development of fruit and vegetable transportation boxes in compliance with cooling and protection requirements

[POR] A utilização da madeira como material construtivo de caixas para transporte de produtos agrícolas é atraente nos dias atuais por ser recurso renovável e de grande benefício social por gerar emprego e renda. No Brasil a confecção de caixas de madeira é feita sem a preocupação de torná-las adequadas a processos de pós-colheita ou mesmo proteger adequadamente o produto. Neste trabalho avaliou-se o desempenho de seis concepções de caixas de madeira, construídas de madeira de reflorestamento pinus elliotti, submetendo-as a ensaios de resfriamento e de vibração. Os seis modelos de caixas foram concebidos com ripas retas e apresentaram área lateral com aberturas efetivas de 11,9%; 15,9%; 27,2%; 30,4%; 42,6% e 45,6%. Para avaliar o desempenho dos modelos quanto ao resfriamento com ar forçado, um leito de 72 laranjas foi resfriado, medindo-se a temperatura em 18 pontos. Investigou-se influência da área efetiva de aberturas e da vazão de ar no meio tempo de resfriamento. Para os ensaios de vibração utilizou-se uma mesa vibratória com amplitude fixa e ajustando-se a freqüência para 20 Hz. Tomates maduros foram colocados nos modelos selecionados das caixas, correspondentes às três melhores configurações quanto ao desempenho no resfriamento, vibradas pelo período de 1 hora seguido de avaliação dos danos. Estatisticamente, a melhor caixa, com o menor tempo médio, de 35,48 min, e homogeneidade no resfriamento, foi a caixa com 45,6% de área efetiva de abertura. Entre os modelos com 42,6%; 30,4% e 27,2% de abertura, não houve diferenças significativas, atingindo-se tempos médios de resfriamento de 38,9 min; 39,2 min e 39,3 min, respectivamente. Já nos modelos com 15,2% e 11,9% de área de abertura, as frutas atingiram o tempo de resfriamento em 42,9 min e 44,8 min, sendo esta diferença significativa com relação aos outros quatro modelos de caixas (p<0,05). Os ensaios de vibração revelaram correlação direta entre o perímetro das áreas de abertura da lateral e a ocorrência de danos. Diante desse resultado, uma solução de compromisso o desempenho do resfriamento e do ensaio de vibração foi adotada, escolhendo-se a configuração intermediária como a mais adequada. [ENG] The utilization of wood as construction material for fruits and vegetables transportation boxes is attractive nowadays since wood is a renewable resource and brings along social benefits such as job positions and income. In Brazil, wooden boxes are made without concerning post harvest requirements or even proper protection of the produce. In this work, it was evaluated the cooling and mechanical protection performance of six different box designs, made out of pinus elliotti re-forestry wood. The boxes were built using straight slits showing lateral openings of 11,9; 15,9; 27,2; 30,4; 42,6 e 45,6%. It was used a 72 orange bed, measuring pulp temperature in 18 positions to evaluate the forced air cooling performance, considering opening areas and air flow in the cooling half-time. The vibration tests were performed using a fixed amplitude vibrating table at a frequency of 20Hz. Ripe whole tomatoes showing no bruises were packed using the 3 best box configurations, according to their cooling performance, to undergo continuous vibration for the period of 1 hour, followed by mechanical damage evaluation. The results showed that the best performance was achieved by the 45,6% opening area box with a cooling half-time of 35,48 min. Boxes with opening areas of 42,6; 30,4; and 27,2 % with cooling half-times of 38,9 min; 39,2 min e 39,3 min did not show significant performance differences. For boxes with opening areas of 15,2 and 11,9%, the fruit half-time temperature was reached in 42,9 and 44,8 min, respectively. They showed significant difference when compared to the other box configurations (p<0,05). The vibration tests results showed a correlation between opening area perimeter and amount of fruit damage. Therefore, a compromising solution between both, cooling times and vibration damage was adopted by choosing the intermediate configuration as the more adequate.Agradecimentos ao CNPq – pelo suporte financiero.

CoolSys: herramienta computacional de auxilio a la poscosecha de productos hortofrutícolas

CoolSys es un programa para el cálculo y simulado de procesos de enfriamiento y almacenamiento de productos hortofrutícolas, estructurado en cuatro módulos: Módulo de Almacenamiento e Compatibilidad; Módulo de Embalajes; Módulo de Propiedades Termofísicas y Módulo de Enfriamiento. El programa fue desarrollado en ambiente MS Visual Basic v. 5.0 y registrado por el Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Brasil), para aplicación en el área de Tecnología de Poscosecha. Ventanas de fácil acceso conteniendo informaciones de los productos y procesos, así como figuras ilustrativas, creación de tablas, gráficos y archivos de datos, permiten al usuario una buena comprensión así como la impresión de relatórios

Projeto de caixa de madeira para manga (Mangifera Indica L.) Project of wooden boxes for mangoes (Mangifera Indica L.)

As perdas de produtos hortícolas no Brasil são significativas e dentre as causas cita-se o uso de caixas inadequadas e ausência da cadeia do frio. Propõe-se um método de projeto de caixas, baseado em simulação computacional, otimização e validação experimental, minimizando o volume de madeira, associado a aspectos estruturais, ergonômicos e distribuição da área de aberturas. Foram projetados e construídos três protótipos de caixas (ripas retas com diferentes configurações e área efetiva de abertura de 54% e 36%). A eficiência do resfriamento de mangas variedade Tommy Atkins (Mangifera Indica L.), foi avaliada determinando o tempo de resfriamento, acondicionando as frutas nas caixas de madeira desenvolvidas e de papelão usadas comercialmente, resfriadas com ar forçado à temperatura de 6ºC e umidade relativa média de 85,4±2,1%. Foi aplicado o Método de Elementos Finitos, para dimensionamento e otimização estrutural do modelo com melhor comportamento durante o resfriamento. Todas as caixas de madeira foram submetidas a ensaios de vibração, por duas horas (freqüência de 20 Hz). Não houve diferença significativa no tempo de resfriamento das frutas nas caixas de madeira (38,00±1,70 min), no entanto houve diferença significativa nas caixas de papelão (82,74±29,58 min). O modelo submetido à otimização estrutural (6% área efetiva e duas ripas laterais) teve diminuição de volume de 60% e 83% de redução da seção transversal das colunas, com relação às condições iniciais. Não houve incidência de danos de mecânicos nas frutas após a vibração. A simulação computacional e estrutural pode ser ferramenta de apoio para desenvolver projetos de caixas, com grande aproximação, atendendo a critérios geométricos, ergonômicos e térmicos.Losses of horticulture product in Brazil are significant and among the main causes are the use of inappropriate boxes and the absence of a cold chain. A project for boxes is proposed, based on computer simulations, optimization and experimental validation, trying to minimize the amount of wood associated with structural and ergonomic aspects and the effective area of the openings. Three box prototypes were designed and built using straight laths with different configurations and areas of openings (54% and 36%). The cooling efficiency of Tommy Atkins mango (Mangifera Indica L.) was evaluated by determining the cooling time for fruit packed in the wood models and packed in the commercially used cardboard boxes, submitted to cooling in a forced-air system, at a temperature of 6ºC and average relative humidity of 85.4±2.1%. The Finite Element Method was applied, for the dimensioning and structural optimization of the model with the best behavior in relation to cooling. All wooden boxes with fruit underwent vibration testing for two hours (20 Hz). There was no significant difference in average cooling time in the wooden boxes (36.08±1.44 min); however, the difference was significant in comparison to the cardboard boxes (82.63±29.64 min). In the model chosen for structural optimization (36% effective area of openings and two side laths), the reduction in total volume of material was 60% and 83% in the cross section of the columns. There was no indication of mechanical damage in the fruit after undergoing the vibration test. Computer simulations and structural study may be used as a support tool for developing projects for boxes, with geometric, ergonomic and thermal criteria