As simulações computacionais permitem elevar a eficiência e qualidade dos equipamentos e processos no Agronegócio, do plantio à colheita, além do manejo e transporte de grãos e sementes!
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O agronegócio brasileiro cada vez mais mostra seu vigor, responsável por parcela significativa das exportações e participação no PIB do Brasil. Esse resultado é fruto da excelência do setor ao longo dos anos, contribuindo assim para a segurança alimentar mundial.
No entanto, assim como em todos os setores produtivos e industriais, aumentaram (e muito) as demandas por maior produtividade e redução de custos operacionais. Ou seja, há uma demanda latente por maior eficiência!
Em tempos de indústria 4.0 e digitalização, a simulação computacional é a ferramenta ideal para atingir tal objetivo!
A Simulação como ferramenta de Otimização no Setor do Agronegócio
Diversos equipamentos e processos são necessários em todo o ciclo do agronegócio. Desde o plantio à colheita, uma série de equipamentos são utilizados. O manejo de sementes, grãos e rejeitos são também um desafio, e exigem equipamentos especializados e confiáveis.
Neste contexto, os grandes desafios encontrados pelos fabricantes de implementos agrícolas dizem respeito à melhor forma de desenvolver seus equipamentos, para que consigam manter a eficiência do processo (semear, plantar, irrigar e colher), e mantendo a integridade estrutural com redução de falhas.
A simulação computacional por análise de elementos finitos (FEA), fluidodinâmica computacional (CFD) e DEM (método de elementos discretos) permite simular cada equipamento em detalhe, possibilitando um diagnóstico inicial de eventual falha e possibilidade de melhoria.
Desta forma, é possível atuar na correção do problema antes da fabricação, garantindo maior qualidade e operação do componente.
Simulação Estrutural De Implementos Agrícolas
O projeto de desenvolvimento de implementos agrícolas apresenta elevado nível de complexidade. Isto se deve ao fato destes equipamentos operarem em terreno não uniforme, o que aumenta a probabilidade de quebras e trincas devido à fadiga estrutural.
Ao mesmo tempo, os equipamentos precisam ser compactos e leves para facilitar sua movimentação e garantir maior transporte de carga. Como conciliar esses dois fatores?
A simulação permite testar virtualmente a operação dos equipamentos, por exemplo em uma pista de testes virtual.
Com a pista virtual, é possível simular a movimentação e comportamento estrutural do componente. Como principais benefícios observados, podemos destacar:
- Tempo reduzido do conceito ao produto
- Reduzir o número de protótipos
- Reduzir o número de testes físicos
- Descobrir as falhas logo no início do desenvolvimento
- Analisar fadiga de forma melhor e mais detalhada, reduzindo o tempo dos testes de uma semana para um dia
A simulação permite avaliar em detalhes diversos componentes, como eixos, roscas, caixa de marchas, suportes, braços, entre outros.
Diversas físicas podem ser inseridas no software, aumentando a fidelidade da simulação. Com isso, é possível avaliar a confiabilidade do projeto para garantir a integridade estrutural durante toda sua utilização.
Simulação de Sementes e Grãos no Agronegócio
O manejo de sementes e grãos nos implementos agrícolas são também desafiadores. É necessário evitar desperdício e manter a precisão. A movimentação dos grãos e sementes não devem gerar problemas operacionais nos equipamentos, como travamentos.
Nas plantadeiras, há o transporte de grãos, seja por gravidade, seja por transporte por sucção que podem ser avaliados computacionalmente.
A simulação CFD junto com a simulação DEM ajudam a garantir o correto posicionamento da semente, inclusive com a simulação da abertura do solo, para que se obtenha o melhor plantio possível.
Já no processo de colheita, transportadores helicoidais são geralmente utilizados. Com a simulação é possível aumentar a vazão dos grãos e auxiliar no correto dimensionamento dos equipamentos para alta eficiência.
A simulação por método de elementos discretos permite reproduzir os mais diversos formatos de partículas, reproduzindo em detalhes o comportamento de sementes, grãos e fibras dos rejeitos.
Desta forma, qualquer processo de manejo de sementes e grãos podem ser simulados e otimizados. Isso vai desde a classificação de sementes até a separação dos grãos e rejeitos.
Com o gêmeo digital é possível avaliar em detalhes o funcionamento dos equipamentos que executam esses processos para aumentar a eficiência.
A simulação permite avaliar em detalhes processos de plantio e colheita, permitindo responder perguntas visando melhorias nos processos: Qual a vazão de despejo meu equipamento fornece? Em quanto tempo encherá a caçamba? Se aumentar a rotação do transportador, terei problema de quebra ou desgaste? Como posso otimizar a dosagem de semente para o plantio? O que mudar para aumentar a eficiência da limpeza dos grãos?
A simulação em CFD/DEM com o STAR-CCM+ fornece as respostas!
Conclusão
A simulação é uma ferramenta poderosa para garantir a eficiência operacional nos mais diversos setores do agronegócio. Através dessa abordagem, é possível obter uma visão detalhada do comportamento estrutural do equipamento e movimentação das partículas (sementes e grãos), identificando pontos de melhoria e otimizando os processos e equipamentos.
Com isso, é possível reduzir custos, aumentar a segurança e contribuir para um futuro mais sustentável, além do aumento da eficiência do plantio que contribui para uma sociedade mais bem alimentada.
Portanto, investir em simulação computacional é uma estratégia inteligente para as indústrias que desejam se manter competitivas e responsáveis.
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