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Title: Desenvolvimento e análise experimental de um sistema de secagem solar em regiões com condições meteorológicas distintas.
Other Titles: Development and experimental analysis of a solar eclipse system in regions with distinct meteorological conditions.
???metadata.dc.creator???: COSTA, Nancy Lima.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: GRILO, Marcelo Bezerra.
???metadata.dc.contributor.referee1???: FIGUEIREDO NETO, Acácio.
???metadata.dc.contributor.referee2???: LIMA JUNIOR, Claudemiro de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: LEITE FILHA, Maria de Sousa.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FARIAS, Vera Solange de Oliveira.
Keywords: Energia solar;Planejamento experimental fatorial;Unidade dessecante;Secagem de frutas;Abacaxi;Solar energy;Factorial experimental planning;Desiccant unit;Fruit drying;Pineapple;Energía solar;Diseño experimental factorial;Unidad desecante;Secado de frutas;Piña;Énergie solaire;Conception expérimentale factorielle;Unité déshydratante;Séchage des fruits;Ananas
Issue Date: 22-Feb-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: COSTA, N. L. Desenvolvimento e análise experimental de um sistema de secagem solar em regiões com condições meteorológicas distintas. 2022. 239 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) ) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2022.
???metadata.dc.description.resumo???: O Nordeste brasileiro destaca-se, entre outros aspectos, pela produção de frutas e pela disponibilidade de energia solar. No entanto, a produção de frutas secas nessa região do país ainda não é expressiva. Na busca de alinhar essas potencialidades, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar experimentalmente, nas cidades de Campina Grande - PB e Petrolina - PE, um sistema de secagem solar para frutas que atenda a diferentes condições meteorológicas e climáticas para obter máximo rendimento térmico. O sistema de secagem foi testado experimentalmente na secagem de abacaxi. Como metodologia, foi utilizado o planejamento experimental fatorial para determinar a melhor configuração do sistema de secagem para as condições meteorológicas de Petrolina e Campina Grande em diferentes estações do ano. Foram delineadas, como variáveis independentes: o tipo de cobertura e a utilização de dessecante. O tempo de secagem para que o abacaxi atingisse o teor de umidade em base úmida de 25% foi adotado como variável de resposta. A análise das cinéticas de secagem foi feita para os modelos matemáticos de dois termos, de Lewis e de Page. O sistema de secagem solar desenvolvido foi construído com materiais de baixo custo, facilmente encontrados no comércio local, como forma de garantir um equipamento que possa ter sua tecnologia disseminada e que atenda à demanda dos produtores da região. Os principais resultados obtidos, após a realização dos testes experimentais no outono/inverno e na primavera/verão, apontaram a cobertura plana e a utilização da unidade dessecante como as variáveis, estatisticamente, mais significativa na redução do tempo de secagem, nos experimentos realizados nas duas cidades, havendo uma redução média de 60 min no tempo de secagem do abacaxi. No outono/inverno, o tempo médio de secagem no sistema com cobertura plana e unidade dessecante foi, aproximadamente, de 490 min (8 h e 15 min) em Petrolina e 660 min (11 h) em Campina Grande. Já no sistema de secagem com cobertura convexa e unidade dessecante o tempo médio de secagem foi de 720 min (12 h) em Petrolina e 630 min (10 h e 30 min) em Campina Grande. Na primavera/verão, o tempo médio de secagem no sistema com cobertura plana e unidade dessecante foi de 420 min (7 h) em Petrolina e 600 min (10 h) em Campina Grande. Por sua vez, no sistema de secagem com cobertura convexa e unidade dessecante foi necessário 480 min (8 h) em Petrolina e 660 min (11 h) em Campina Grande, para que as amostras de abacaxi atingissem o teor de umidade desejado. O modelo de Page apresentou, em geral, o melhor ajuste aos dados experimentais; foi obtido coeficiente de correlação médio (R²) superior a 97,37% em todos os sistemas de secagem nas duas localidades. A partir do cálculo do rendimento térmico, foi possível concluir que os maiores valores para o rendimento térmico, em geral, são obtidos no período entre 11 h e 14 h em todos os sistemas de secagem, independente do local de realização dos experimentos. Em geral, as maiores médias para o rendimento térmico foram observadas no sistema de secagem com cobertura plana e com unidade dessecante, sendo 47,73% em Campina Grande (no outono/inverno); 46,19% em Petrolina (na primavera/verão) e 43,73% em Campina Grande (na primavera/verão).
Abstract: The Brazilian Northeast stands out, among other aspects, for its fruit production and the availability of solar energy. However, the production of dried fruits in this region of the country is still not expressive. In the search to align these potentialities, the objective of this work was to develop and test experimentally, in the cities of Campina Grande - PB and Petrolina - PE, a solar drying system for fruits that meets different meteorological and climatic conditions to obtain maximum thermal efficiency. The drying system was experimentally tested in pineapple drying. As a methodology, factorial experimental design was used to determine the best configuration of the drying system for the meteorological conditions of Petrolina and Campina Grande in different seasons of the year. The type of coverage and the use of desiccant were delineated as independent variables. The drying time for the pineapple to reach a moisture content of 25% on a wet basis was adopted as the response variable. The analysis of drying kinetics was performed using two-term mathematical models, Lewis and Page. The solar drying system developed was built with low-cost materials, easily found in local commerce, as a way of guaranteeing equipment that can have its technology disseminated and that meets the demand of producers in the region. The main results obtained, after carrying out the experimental tests in autumn/winter and spring/summer, pointed to the flat cover and the use of the desiccant unit as the most statistically significant variables in the reduction of drying time, in the experiments carried out in the two cities, with an average reduction of 60 min in pineapple drying time. In autumn/winter, the average drying time in the system with flat roof and desiccant unit was approximately 490 min (8 h and 15 min) in Petrolina and 660 min (11 h) in Campina Grande. In the drying system with convex cover and desiccant unit, the average drying time was 720 min (12 h) in Petrolina and 630 min (10 h and 30 min) in Campina Grande. In spring/summer, the average drying time in the system with flat roof and desiccant unit was 420 min (7 h) in Petrolina and 600 min (10 h) in Campina Grande. In turn, in the drying system with convex cover and desiccant unit, it took 480 min (8 h) in Petrolina and 660 min (11 h) in Campina Grande, for the pineapple samples to reach the desired moisture content. Page's model presented, in general, the best fit to the experimental data; an average correlation coefficient (R²) higher than 97,37% was obtained in all drying systems in both locations. From the calculation of the thermal yield, it was possible to conclude that the highest values for the thermal yield, in general, are obtained in the period between 11 am and 2 pm in all drying systems, regardless of the place where the experiments were carried out. the highest averages for the thermal efficiency were observed in the drying system with flat cover and with desiccant unit, being 47,73% in Campina Grande (in autumn/winter); 46,19% in Petrolina (in spring/summer); and 43,73% in Campina Grande (in spring/summer).
Keywords: Energia solar
Planejamento experimental fatorial
Unidade dessecante
Secagem de frutas
Abacaxi
Solar energy
Factorial experimental planning
Desiccant unit
Fruit drying
Pineapple
Energía solar
Diseño experimental factorial
Unidad desecante
Secado de frutas
Piña
Énergie solaire
Conception expérimentale factorielle
Unité déshydratante
Séchage des fruits
Ananas
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processamento
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/24988
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