Desenvolvimento de um revolvedor mecânico de café e seu desempenho operacional e ergonômico / Development of a coffee mechanical homogenizer and its operating performance and ergonomic

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

18/02/2011

RESUMO

O processo de secagem é considerado a etapa da pós-colheita do café de maior custo e que demanda maior tempo e maiores cuidados, pois pode interferir diretamente na qualidade final do produto. Este processo em secadores de camada estacionária é uma alternativa de baixo custo que permite agilizar o processo e minimizar a área utilizada. Por outro lado, necessita de revolvimento da massa de café, com intervalos regulares de tempo. O revolvimento evita a formação de altos gradientes de teor de água em diferentes camadas do produto durante a secagem e facilita o fluxo de ar pela massa tornando a secagem mais rápida e homogênea. A escassez de mão de obra associada ao revolvimento constante torna necessário mecanizar de alguma forma essa etapa. Objetivou-se com a realização deste trabalho projetar, construir e avaliar as características operacionais e ergonômicas de um protótipo para revolver a massa de grãos de café no processo de secagem em secador de camada estacionária, tornando o processo menos árduo ergonomicamente e elevando a eficiência da homogeneização do teor de água do café. O protótipo foi construído tendo como elemento de transporte de grãos uma rosca helicoidal, montada no interior de um duto tubular. Foram utilizados grãos de cafés com pergaminho da espécie Coffea arábica L. variedade Catuaí-Vermelho, despolpados e provenientes da fazenda Araúna, no município de Viçosa, Minas Gerais. Com o objetivo de verificar a capacidade de transporte (CT), a eficiência de transporte volumétrico (EV), a eficiência no revolvimento (ER), a demanda de energia e a porcentagem dos danos mecânicos nos grãos (GD), foram realizados ensaios utilizando-se dos níveis de rotação de 41,8; 52,4 e 62,8 rad s-1, equivalentes a 400, 500 e 600 rpm, respectivamente. A CT apresentou comportamento quadrático. Na rotação de 52,36 rad s-1 o ponto máximo foi de 9,63 m3 h-1 com os grãos no teor de água igual aos 28,50% b.u.. Os valores máximos encontrados para EV foram de 30,37; 28,87 e 23,65% para as rotações de 41,88; 52,36 e 62,83 rad s-1, respectivamente. As operações de revolvimento nas rotações de 52,36 e 62,83 rad s-1 apresentaram os melhores resultados de ER dos grãos no fim do processo de secagem, indicando que o revolvedor decorreu na mistura da massa de café entre as camadas superior, média e inferior. Os resultados estimados de demanda de energia elétrica específica foram 2,6; 2,5 e 2,4 Wh kg-1 para as rotações de 41,88; 52,36 e 62,83 rad s-1, respectivamente. A GD foi verificada somente nas rotações de 52,36 e 62,83 rad s-1 com, respectivamente, 0,59 e 2,47%. Com a finalidade de caracterizar ergonomicamente a utilização do protótipo e comparar com os atuais métodos de revolvimento, foram realizados ensaios referentes à carga física de trabalho, necessidade de adequação do trabalho, vibração e seus possíveis danos às articulações, adequação antropométrica, biomecânica postural e fatores climáticos. A avaliação da carga física foi determinada pela coleta da frequência cardiovascular, que foi considerada moderadamente pesada para o revolvimento com o protótipo e pesadíssima para o revolvimento manual. As cargas cardiovasculares para o revolvimento mecanizado superaram o limite de 40%. Por outro lado o revolvimento manual apresentou cargas cardiovasculares superiores aos 73%. Ao realizar a adequação do trabalho para uma jornada de 8 h dia-1 foi recomendada a prática de repouso ou descanso. Com a utilização do protótipo o repouso máximo indicado foi de 30 minutos. Já o revolvimento manual necessita de pausas de até 3 h dia-1. Os níveis de vibração e de ruído aos quais os operadores do protótipo estavam sujeitos durante os ensaios se mantiveram abaixo do limite para uma jornada de 8 h dia-1 de trabalho. Foi realizada uma adequação antropométrica para melhorar o equipamento quanto à abertura e altura das rabiças, posicionamento do interruptor e instalação da manete vertical. A avaliação biomecânica foi realizada por simulação da postura de operação do protótipo e do revolvimento manual através dos softwares 3DSSPP da Universidade de Michigan e do Gimp 2.6. Em nenhuma das posturas de trabalho com o revolvedor foram ultrapassados os valores limites de compressão dos discos L4/L5 e L5/S1. Os segmentos joelhos, quadris e tornozelos apresentaram resultados de flexão levemente insatisfatórios durante os ensaios com o protótipo. Ao avaliar biomecanicamente as posturas durante o revolvimento manual, os valores para compressão dos discos L4/L5 e L5/S1 superaram o limite recomendado, indicando elevada probabilidade de lesões graves. As condições de conforto térmico, durante a operação de revolvimento, ficaram abaixo do recomendado pelas normas trabalhistas brasileiras.

ASSUNTO(S)

mecanizacao agricola projeto de máquinas mecanização cafeicultura ensaio de máquinas machine design mechanization coffee test machines

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