Visão Geral do Projeto

Histórico de Versões

Data	Responsável(eis)	Descrição	Versão
24/04/2024	Lucas Queiroz e Caio César	Adição de conteúdos iniciais da introdução, detalhamento e objetivos do projeto	0.1
26/04/2024	Victor Hugo	Adição de posição do produto e as restrições	0.2
27/04/2024	Rafael e Lucas	Revisão do documento	0.3
03/05/2024	Lucas Queiroz	Atualização na introdução e detalhamento do problema	0.4
04/05/2024	Rafael e Felipe	Revisão do documento seguindo normas ABNT	0.5
05/05/2024	Matheus Costa	Revisão geral	0.6
18/05/2024	Lucas Queiroz	Revisão do documento com base no feedback do PC1	1.0
09/06/2024	Renan Girão	Adição de imagem do produto	1.1
19/06/2024	Matheus Costa	Revisão do documento	2.0

Introdução

No contexto da agronomia, o armazenamento eficaz de grãos é crucial para o sucesso do negócio. No entanto, essa atividade não é simples, pois uma série de fatores pode levar à deterioração dos grãos dentro dos recipientes de armazenamento (também chamados silos de armazenamento). Um dos principais desafios é a falta de circulação adequada de ar dentro desses recipientes, o que pode resultar em condições desfavoráveis para a preservação dos grãos (SENAR, 2018). Diante desse cenário, identificou-se uma oportunidade valiosa para o desenvolvimento da solução apresentada neste projeto.

Foi proposto o desenvolvimento de uma haste projetada para promover a movimentação eficiente do ar no interior de silos. Esta haste desempenharia um papel essencial ao garantir uma distribuição uniforme de ar, ajudando a prevenir alguns problemas, como o desenvolvimento de fungos e a proliferação de insetos, que podem comprometer a qualidade e a segurança dos grãos armazenados.

Na Figura 1 é possível observar o sistema a ser desenvolvido, composto por uma haste com furos (para a passagem de ar) juntamente com um soprador, além de uma outra estrutura integrada à mesma para sustentar sensores de medição de temperatura e concentração de CO2 (na parte inferior da imagem), que estarão ligados ao centro de comando (na parte superior da imagem) por meio de um eletroduto flexível.

Figura 1: Haste para o silo.

Modelo estrutural do sistema de secagem de grãos

Fonte: Autor

Visto que o processo de estocagem de grãos passou por inovações tecnológicas, destaca-se dentre elas o Silo Bag (Figura 2), que se apresenta como uma tecnologia de armazenamento de grãos cuja proposta é reduzir custos referentes à estocagem de grãos. O Silo Bag trata-se de um grande saco plástico (geralmente feito de polietileno), que é posicionado de forma horizontal, reclinado no solo, de maneira que pode ser usado temporariamente bem como para longos períodos.

Figura 2: Silo Bag.

Vista explodida da estrutura do sistema de secagem de grãos, mostrando a disposição detalhada dos componentes com Nomenclatura

Fonte: www.nortene.com.br

A implementação do produto proposto, i.e. a haste, é voltada para a estrutura de Silo apresentada anteriomente. Uma simulação da aplicação do produto como um todo é representado na Figura 3.

Figura 3: Conjunto solução do projeto.

Simulacao Haste com Silo

Ao investir nessas tecnologias, espera-se otimizar os processos de armazenamento de grãos, maximizando a vida útil dos produtos agrícolas e garantindo melhores condições para a comercialização. Além disso, essa abordagem não apenas beneficia os produtores e comerciantes, mas também contribui para a segurança alimentar, ao reduzir as perdas durante o armazenamento e o transporte dos grãos.

Detalhamento do problema

Segundo o SENAR (2018), a falta de movimento de ar dentro dos silos, e o consequente aumento da umidade, criam um ambiente propício para a proliferação de mofos e bactérias, o que representa um desafio significativo para a preservação dos grãos armazenados. Esses microrganismos podem não apenas comprometer a qualidade dos grãos, resultando em perdas econômicas, mas também representar um risco para a saúde, caso os grãos contaminados sejam consumidos.

Além disso, os sistemas de ventilação tradicionalmente utilizados para lidar com esse problema são insuficientes. O fluxo de ar gerado por esses sistemas tende a ser irregular e não uniforme, o que significa que algumas áreas do silo recebem uma ventilação adequada, enquanto outras permanecem mal ventiladas. Essa falta de uniformidade no fluxo de ar pode levar a uma distribuição desigual de umidade e temperatura dentro do silo, criando condições ideais para o desenvolvimento de pontos de deterioração e infestação por pragas (Deiss, 2024).

Isso ocorre pois esses sistemas tradicionais possuem um ventilador em sua base para direcionar o fluxo de ar dentro do silo. Na prática, o fluxo é concentrado na base do silo. A solução da WEG (empresa do ramo de automação industrial), por exemplo, sofre desse problema. Ela é funcional para silos com determinadas dimensões. Mas, para silos maiores, a ventilação superior e periférica é desigual (Deiss, 2024).

Dessa forma, dentro de um mesmo silo, podem haver variações significativas nas condições de armazenamento, com algumas áreas mantendo a qualidade dos grãos por mais tempo, enquanto outras experimentam deterioração mais rápida. Essa discrepância no estado de conservação dos grãos pode levar a perdas substanciais de massa, reduzindo a quantidade e a qualidade dos grãos.

Portanto, é crucial abordar não apenas a falta de movimento de ar, mas também a inconsistência no fluxo de ventilação dentro dos silos, a fim de garantir condições de armazenamento ideais para preservar a integridade e a qualidade dos grãos.

Posicionamento do produto

A haste se apresenta como uma resposta às necessidades do mercado, oferecendo benefícios tangíveis aos produtores agrícolas, indústrias alimentícias, exportadores, cooperativas agrícolas e empresas de comercialização. Por exemplo: redução de perdas, aumento da qualidade dos grãos armazenados e melhoria da eficiência operacional nos processos de armazenamento.

Levantamento de normas técnicas relacionadas ao problema

Para garantir a segurança, eficiência e conformidade do equipamento, o projeto de um sistema de secagem de silagem deve levar em consideração várias normas e regulamentos. As normas da International Organization for Standardization (ISO), Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e as Normas Regulamentadoras (NR) fornecem orientações úteis sobre como fazer um secador de silagem seguro e eficiente.

Algumas das principais normas relevantes para este projeto serão listadas abaixo.

ISO 22000 - GESTÃO DE SEGURANÇA DE ALIMENTOS

Esta norma faz algumas considerações aplicáveis ao secador de silo a fim de manter a segurança no processamento e armazenamento de alimentos. Deve-se certificar que materiais utilizados na construção do secador de silo sejam adequados para contato direto ou indireto com alimentos, garantindo que não haja contaminação do alimento estocado.

A ISO 22000 orienta a implementar medidas para evitar a contaminação cruzada entre os alimentos armazenados no silo e quaisquer substâncias ou materiais estranhos que possam ser introduzidos durante o processo de secagem. Isso pode incluir procedimentos de limpeza e higienização regulares, bem como a separação adequada de diferentes tipos de alimentos.

A norma também recomenda stabelecer sistemas de rastreabilidade para identificar e acompanhar a origem dos alimentos armazenados no silo, bem como quaisquer ingredientes ou materiais utilizados no processo de secagem. Isso é essencial para permitir uma rápida identificação e recolhimento de produtos em caso de problemas de segurança alimentar.

NR 31 - SEGURANÇA E SAÚDE NO TRABALHO NA AGRICULTURA, PECUÁRIA, SILVICULTURA, EXPLORAÇÃO FLORESTAL E AQUICULTURA

A NR 31.13 define requisitos acerca de silos, secadores e espaços confinados.

31.13.1: Os secadores devem ser projetados e montados sob a responsabilidade de profissional legalmente habilitado, de forma a garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores durante as suas operações.
31.13.2: Os secadores e silos devem ser submetidos a manutenções em conformidade com o manual de operação e manutenção do fabricante, garantindo-se no mínimo:

a) integridade dos revestimentos constituídos de material refratário;

b) limpeza das colunas e condutos de injeção e tomada de ar quente;

c) verificação da regulagem do queimador, quando existente;

d) verificação do sistema elétrico de aquecimento, quando existente; e

e) limpeza periódica dos filtros de ar, quando existentes.
31.13.4: Os silos devem ser projetados, montados e mantidos sob a responsabilidade de profissional legalmente habilitado, de acordo com as cargas e esforços prescritos pelo fabricante, em solo com carga compatível com as cargas de trabalho, e utilizados para armazenar apenas produtos para os quais foram dimensionados.
31.13.7: Os serviços de manutenção por processos de soldagem, operações de corte ou que gerem eletricidade estática devem ser precedidos de uma permissão especial, em que sejam analisados os riscos e os controles necessários.
31.13.13.3: As instalações elétricas em áreas classificadas ou com risco de incêndio devem possuir dispositivos de proteção adequados, conforme as normas técnicas oficiais.

ABNT NBR 5410 - INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO

Define os requisitos para o projeto elétrico de instalações de baixa tensão para garantir que elas cumpram os requisitos de segurança elétrica. Para garantir a segurança dos operadores, do equipamento e da própria silagem, é fundamental seguir as diretrizes de segurança elétrica estabelecidas na ABNT NBR 5410 ao projetar um sistema de secagem de silagem que envolve o uso de resistências elétricas e motores. Alguns elementos pertinentes à norma que podem ser aplicáveis são:

Dimensionamento e Proteção de Circuitos: A norma define requisitos para o dimensionamento e proteção de circuitos elétricos, incluindo condutores, dispositivos de proteção contra sobrecarga e curto-circuito, dispositivos de seccionamento e proteção contra choques elétricos. Esses critérios devem ser considerados ao projetar a instalação elétrica do secador de silagem.
Aterramento e Proteção contra Surtos: A norma estabelece diretrizes para o aterramento adequado do sistema elétrico e a proteção contra surtos elétricos, visando garantir a segurança dos equipamentos e dos operadores. Esses aspectos são importantes para proteger o sistema elétrico do secador de silagem contra danos causados por descargas atmosféricas e sobretensões.
Proteção contra Condições Anormais de Operação: A norma aborda a necessidade de dispositivos de proteção contra condições anormais de operação, como sobrecarga, curto-circuito e falhas de isolamento. Esses dispositivos são essenciais para prevenir danos ao sistema elétrico e garantir a segurança do processo de secagem da silagem.

ABNT NBR 5418 - INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ATMOSFERAS EXPLOSIVAS

Fornece orientações sobre proteção contra incêndio em silos, armazéns e depósitos, auxiliando na implementação de medidas de segurança adequadas no ambiente onde o secador será instalado. A seguir estão alguns elementos da ABNT NBR 5418 que podem ser aplicáveis ao armazenamento de silagem:

Sistemas de Detecção e Alarme de Incêndio: A norma estabelece requisitos para sistemas de detecção precoce de incêndio, como detectores de fumaça, calor ou chamas, e sistemas de alarme para alertar precocemente sobre a ocorrência de incêndios.
Sistemas de Combate a Incêndio: Aborda a necessidade de sistemas de combate a incêndio, como extintores, mangueiras de incêndio, sprinklers e sistemas de água nebulizada, para controlar e extinguir incêndios em silos e armazéns.
Compartimentação e Proteção Passiva: Define critérios para a compartimentação de áreas de armazenamento e a aplicação de medidas de proteção passiva, como revestimentos resistentes ao fogo e selos corta-fogo, para limitar a propagação de incêndios.
Saídas de Emergência: Estabelece requisitos para saídas de emergência adequadas, rotas de fuga e sinalização de segurança para permitir a evacuação segura dos ocupantes em caso de incêndio.

Identificação de soluções comerciais

No mercado atual, onde a qualidade e a eficiência são essenciais, é fundamental entender como o produto se destaca em relação aos seus concorrentes. Foram analizadas as características distintivas e os benefícios oferecidos por cada concorrente em comparação à solução proposta apresentada neste projeto de PI2.

Hastes com Furos para Ventilação:

Silo Air: A haste com furos para ventilação garantem uma circulação de ar adequada, proporcionando um ambiente mais saudável e confortável para os grãos.

GSI: Os ventiladores centrífugos de alta eficiência (acima de 90%) da GSI garantem uma boa circulação de ar, com uma relação média de áreas perfuradas versus fundo do silo de 22,5%.
Sensores Integrados:

Silo Air: Equipado com sensores de temperatura e concentração de CO2, a estrutura da haste oferece uma monitorização abrangente do ambiente, permitindo ajustes precisos e otimização do conforto.

QualyCable: Os cabos com sensores digitais da QualyCable e seu controlador inteligente proporcionam uma termometria precisa e um controle automático de aeração, complementados por uma estação meteorológica e um software de gerenciamento.

Qualygran: Trabalhando de maneira independente e inteligente, o sistema de termometria da Qualygran/Cycloar oferece conexão Wi-Fi própria, memória SD para armazenamento de dados históricos e uma estação meteorológica integrada para informações adicionais.
Controle Digital:

Silo Air: Com um sistema de controle digital intuitivo, os usuários podem facilmente ajustar as configurações de acordo com suas preferências, proporcionando uma experiência personalizada e conveniente.

WEG: A solução de aeração da WEG permite o gerenciamento remoto da unidade armazenadora, proporcionando uma conservação eficiente da massa de grãos estocada e redução de custos operacionais.

Objetivo geral do projeto

A finalidade deste projeto é desenvolver uma haste com diversos furos ao longo de sua estrutura por onde sairá ar, a fim manter um fluxo de ventilação que conservará os grãos no silo, e que será controlada por meio de um centro de comando. Um sistema embarcado será implementado, realizando a telemetria dos dados necessários para esse objetivo. Além disso, será disponibilizada uma interface com um dashboard que apresentará os dados obtidos e relevantes para a gerência do silo.

Objetivos específicos do projeto

OE1: Deverá ser desenvolvida uma haste com vários furos, por onde sairá ar para regulação de temperatura.
OE2: Um sistema de hardware e software deve ser embarcado na haste, para realizar a telemetria da temperatura e concentração interna de CO2 no silo.
OE3: Além da telemetria, esse sistema deve controlar a temperatura do ar que sai dos furos da haste.
OE4: Além da temperatura, o sistema deve controlar se há ou não insuflação de ar no silo através da haste.
OE5: Esses dados devem ser apresentados num dashboard.
OE6: Os gestores do silo devem ser notificados da situação dos grãos no silo e de possíveis necessidades de intervenção manual.
OE7: Os dados devem ser apresentados periodicamente em formato de relatório para os clientes para análise das condições do silo ao longo do tempo.

Restrições

R1: Os usuários deverão ter um dispositivo com acesso à Internet (ex: computador, celular ou tablet) para conseguir ter acesso à aplicação.
R2: A haste deve ser instalada em um Silo Bag, para garantir a eficácia da circulação de ar, funcionalidade dos sensores e integração da haste com a aplicação web do produto.
R3: O usuário deve ter noção das ações que ele pode fazer, sem dificuldades, como por exemplo encontrar determinada funcionalidade, e de visualizar as condições atuais do silo. Além disso, a aplicação de monitoramento e controle do silo será destinada aos usuários web.