Determinação da força de arrasto e da velocidade terminal de frutos de café pela técnica de elementos finitos

Abstract

Este trabalho apresenta um método alternativo para a determinação de velocidades terminais e de forças de arrasto em frutos de café, ao se variar o teor de umidade do produto e sua configuração geométrica (esférica e elíptica). Especificamente, investigou-se a aplicabilidade da técnica de elementos finitos para a obtenção de: (a) forças de arrasto no produto, usando-se valores experimentais das dimensões do fruto e de sua velocidade terminal e (b) velocidades terminais do produto, empregando-se valores experimentais das dimensões do fruto e de seu peso. A técnica dos elementos finitos mostrou-se ferramenta eficiente para simular velocidades terminais e forças de arrasto em frutos de café submetidos a um fluxo de ar. Independente do teor de umidade dos frutos, os valores simulados para a velocidade terminal e para força de arrasto no produto considerado elíptico são, estatisticamente, iguais àqueles determinados experimentalmente. Os erros relativos médios, envolvidos no valores simulados para a velocidade terminal do produto, em cada um dos teores de umidade, não foram superiores a 7,5 e 13,6% para o produto considerado elíptico e esférico, respectivamente.

This work presents an alternative method for terminal speed and drag force determinations for coffee fruits with different moisture contents and geometric configurations (spherical and elliptic). Specifically, the use of the finite element technique was investigated for obtaining: (a) product drag forces using experimental values of the fruit dimensions and its terminal velocity and (b) product terminal velocity using experimental values of fruit dimensions and weight. The use of finite element technique was shown to be an efficient tool to simulate terminal velocity and drag force on coffee fruits submitted to airflow. Independent of the fruit moisture content, simulated and experimental values for the terminal velocity and drag force did not differ statistically when the product was considered elliptic. For each product moisture content, the mean relative errors involved in the simulated values of terminal velocity were not superior to 7.5 and 13.6% for the fruits considered elliptic and spherical, respectively.