Nome do Projeto
Desenvolvimento de um sistema de instrumentação para a determinação do teor de água em grãos e sementes
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
12/06/2024 - 12/06/2026
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
O projeto visa o desenvolvimento de um sistema de instrumentação para a medição do teor de água em grãos e sementes. O sistema será composto por um sensor capacitivo constituído por placas paralelas e um sensor cilindrico, onde os grãos funcionarão como dielétrico do capacitor. As medições das amostras no sensor serão realizadas por meio de uma placa de aquisição de dados capacitivos e de um medidor LCR (indutância, capacitância e resistência), além de um sistema de aquisição de dados projetado especificamente para o sistema. Após a coleta dos dados de permissividade, as amostras serão submetidas ao método padrão de secagem em estufa a 105ºC por 24 horas para a determinação precisa do teor de água. Para a validação do sensor, serão utilizados lotes de grãos de soja com diferentes níveis de teor de água. Os resultados obtidos pelo sensor capacitivo serão comparados com os resultados do método padrão por meio de análise estatística. A análise de variância (ANOVA) será utilizada para avaliar a significância das diferenças entre os métodos, e o teste de médias de Tukey será aplicado a um nível de significância de 5% para diferenciar os resultados. Além disso, uma análise de regressão será realizada para verificar o ajuste dos dados obtidos pelo sensor em relação aos dados do método padrão. Este desenvolvimento pretende proporcionar uma ferramenta eficiente e precisa para a medição do teor de água em grãos e sementes, contribuindo para a melhoria da qualidade e conservação dos produtos agrícolas.

Objetivo Geral

O objetivo do trabalho é desenvolver um sistema de instrumentação para a medição do teor de água em grãos e sementes.
Específicos:
• Desenvolver um sensor capacitivo de placas paralelas e um sensor cilindrico.
• Verificar a relação entre permissividade dielétrica com teor de água dos grãos de soja
• Validação do sensor através da experimentação

Justificativa

Este projeto justifica-se pela dificuldade na medição do teor de água em grãos e sementes por meio de métodos indiretos, rápidos e precisos. A implementação de tais métodos é essencial para auxiliar na tomada de decisões e possibilitar a automação dos sistemas de secagem e armazenamento de grãos e sementes, garantindo maior eficiência e qualidade no processo.

Metodologia

Os grãos de soja a serem utilizados no experimento serão colhidos na safra de 2025. Os grãos, que estarão com umidade inicial de armazenamento, serão homogeneizados em um homogeneizador de amostras. Em seguida, o lote será dividido em três subamostras de 3 kg cada.
A primeira subamostra será utilizada para a medição do teor de água pelo método da estufa a 105ºC por 24 horas, conforme BRASIL (2009). Este valor será considerado o teor de água de referência. A partir deste valor de referência, a segunda subamostra será submetida à secagem em secador de amostras para reduzir o teor de água, gerando amostras com três níveis diferentes de umidade, inferiores ao valor de referência. A terceira subamostra será condicionada em uma estufa a 35ºC com alta umidade relativa do ar, para que os grãos absorvam água até valores superiores ao teor de água inicial, possibilitando a obtenção de mais três amostras com teores superiores ao do grupo de referência. Os tempos de secagem e umedecimento das amostras serão determinados através de pré-testes, nos quais as amostras serão pesadas e submetidas à secagem e umedecimento, sendo retiradas em intervalos de 1 hora para pesar novamente e determinar a quantidade de água perdida ou absorvida. Dessa forma, será possível obter o tempo necessário para gerar diferentes níveis de teor de água dos grãos e sementes.
Será desenvolvido um sensor de placas paralelas e outro cilíndrico de alumínio para reduzir o problema de deformação das placas, evitando variações de capacitância decorrentes disso. As dimensões do sensor e o tamanho das amostras a serem mensuradas serão calculados de acordo com a escala de capacitância utilizada na placa de aquisição de dados capacitivos, no medidor LCR .
Para validar o sistema de intrumentação, será realizado um experimento utilizando uma amostra com o teor de água de referência, três amostras com níveis de teor de água inferiores e outras três amostras com níveis superiores ao valor de referência. Cada tratamento contará com cinco repetições. A permissividade dielétrica das amostras será medida utilizando o sensor de placas paralelas e o cilíndrico, o medidor LCR (resistência, capacitância e indutância) e no sistema de aquisição de dados desenvolvido especificamente para os sensores. Posteriormente, as amostras serão pesadas e submetidas à determinação de umidade através do método de referência (estufa a 105ºC por 24 horas).
Para a análise estatística, será realizada uma análise de variância (ANOVA) e as médias serão comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Também será realizada uma análise de regressão para verificar o ajuste dos dados a um modelo matemático, utilizando o software estatístico R.

Indicadores, Metas e Resultados

O desenvolvimento do trabalho irá mostrar as relações entre o teor de água e a permissividade dielétrica dos grãos de soja. Através da metodologia utilizada poderão ser observadas a precisão, a exatidão e a faixa de operação do sistema de instrumentação.
Através deste estudo espera-se desenvolver e validar um sistema de instrumentação para medição do teor de água a ser aplicado para grãos e sementes que poderá ser utilizado em sistemas de automação para secagem e aeração de grãos e sementes, minimizando assim as perdas dos produtos armazenados.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ADAMO DE SOUSA ARAÚJO5
DANIEL DE CASTRO MACIEL2
RICARDO SCHERER POHNDORF2
RODRIGO DA COSTA CARDOSO
SAMUEL WACHHOLZ REICHOW

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