Estudo do escoamento do ar em massa de grãos sob condições anisotrópicas

Abstract

A aeração tem ampla aplicação na conservação da qualidade dos grãos em silos e armazéns graneleiros. As grandes dimensões dos armazéns atuais não permitem realizar o processo de aeração ao mesmo tempo para toda massa de grãos contida no armazém. Para realizar uma ventilação adequada por partes, é preciso uma simulação rigorosa da distribuição do fluxo do ar, relacionada com as condições de não homogeneidade e anisotropia da massa de grãos. Neste trabalho foi desen- volvido um modelo matemático para calcular a pressão estática, aerodinâmica, e a distribuição de velocidade do fluxo do ar na massa de grãos, considerando os casos bi e tridimensionais, sob condições não homogêneas e anisotrópicas. Realizando um estudo experimental foram obtidos os fatores de anisotropia (relação entre perme- abilidade máxima e mínima em meio à massa de grãos) para vários tipos de grãos (soja, milho, trigo, aveia e arroz). Estes dados permitiram relacionar o vetor de velocidade com gradiente de pressão através do tensor de condutividade hidráulica K. Mostrou-se que o fator anisotrópico depende da forma do grão e aumenta sig- nificativamente com um desvio da forma do esférico. O fator de anisotropia cresce com o aumento da velocidade do ar, e a influência da velocidade é muito pequena para grãos com a forma próxima do esférico (ervilhas e soja). Já para os grãos com um desvio maior da forma do esférico (lentilhas e arroz) a influência é maior. A relação entre as medições dos fluxos vertical e horizontal foi usada como o principal parâmetro para especificar o fator de anisotropia de um meio granular anisotrópico. As simulações mostram que há diferença entre o escoamento do ar dentro do ar- mazém do meio isotrópico para anisotrópico. Esta diferença depende do tipo de grão (valor do fator de anisotropia), da variação da área de seção transversal do armazém (relação de expansão) e da posição das entradas do ar.