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Previous issue date: 2018-07-16 / O gás ozônio (O 3 ) se apresenta como um método alternativo ao uso de produtos químicos para o controle de insetos-praga de grãos armazenados. O objetivo deste estudo foi predizer os parâmetros que descrevem o escoamento livre e escoamento forçado do O 3 num leito fixo de grãos de arroz. Para a investigação utilizou-se a técnica de CFD (Computational Fluid Dynamics) afim de determinar a constante de decomposição, o coeficiente efetivo de difusão, a constante de reação e o coeficiente de transferência de massa do gás O 3 em grãos de arroz. No estudo do escoamento livre do gás ozônio, os grãos foram submetidos a um processo de fumigação na concentração de 2,2 mg L -1 de O 3 em um protótipo que foi uma adaptação da célula de diafragma. Dados de concentração do gás O 3 foram monitorados em um ponto sobre a camada de grãos, num intervalo de 10 min. Paralelo ao procedimento experimental, foi feita a modelagem em CFD do escoamento do gás O 3 . Os parâmetros de ajuste utilizados para alimentar o modelo em CFD foram a difusividade efetiva e a constante de decomposição do gás O 3 em grãos de arroz. No estudo do escoamento forçado do gás ozônio, os grãos de arroz foram submetidos a um tratamento com gás na concentração de 2,2 mg L -1 e vazão específica de 0,5 m 3 min -1 t -1 , em concentração letal para Sitophilus zeamais Mots. Uma massa de 4 kg de grãos foi tratada em um protótipo de PVC na forma de uma coluna cilíndrica. Para avaliar a mortalidade dos insetos, gaiolas (15,0 x 3,5 cm) contendo 100 g de arroz com casca e 50 insetos adultos de S. zeamais foram dispostas no topo da coluna de grãos. A concentração do gás O 3 foi monitorada em um ponto acima da camada de grãos, a cada 12 h. O escoamento forçado do gás também foi modelado em CFD. Os parâmetros utilizados para alimentar o modelo e promover o ajuste aos dados experimentais foram o coeficiente de transferência de massa e a constante de reação do gás ozônio com os grãos de arroz. Adicionalmente, por meio da modelagem ajustada, foi feita uma simulação da injeção de gás O 3 em um silo com capacidade estática de 76 toneladas de arroz. Os valores encontrados para os parâmetros que descrevem o escoamento livre do gás ozônio foram a constante de decomposição de 0,00167 s -1 e a difusividade efetiva 0,01 cm 2 s -1 . Para o escoamento forçado do gás ozônio na coluna de grãos de arroz verificou-se mortalidade de 100% dos insetos no sexto dia, quando a concentração do ar intergranular atingiu 0,1 mg L -1 . O coeficiente de transferência de massa foi de 0,5 m s -1 e a constante de reação foi de 0,45 s -1 . Na concentração de 0,3 mg L -1 é possível tratar 76 toneladas de grãos em um período de 9 dias. / The ozone gas (O 3 ) is an alternative to the use of chemicals when controlling pest-insects in stored grains. The objective of this study was to predict parameters that describe both natural and forced flows of ozone gas, through a fixed bed of rice grains. For this investigation, the CFD (Computational Fluid Dynamics) technique was applied to determine the decomposition rate constant, effective diffusion coefficient, reaction constant, and mass transfer coefficient of the ozone gas in rice grains. For the natural flow study, grains inside a prototype adapted from a diaphragm cell were fumigated with ozone at a concentration of 2.2 mg L -1 . Data on gas concentration were monitored at a spot above the grain layer every 10 minutes. Simultaneously to the experimental procedure, the CFD modeling of the gas flow was drawn, using the effective diffusivity and the decomposition rate constant of the ozone in rice grains as input parameters. For the forced flow study, 4 kg of rice grains were treated with ozone gas at a concentration of 2.2 mg L -1 , and specific flow rate of 0.5 m 3 min -1 t -1 , inside a cylindrical column prototype made of PVC. This concentration is lethal for Sitophilus zeamais Mots. To assess the mortality of these insects, cages with dimensions of 15.0 x 3.5 cm were used, each one containing 100 g of unhusked rice, and 50 adult insects placed on top of the grain column. The ozone gas concentration was monitored at a spot above the grain layer every 12 h. The forced gas flow was also modeled by CFD, using the mass transfer coefficient, and the reaction constant of ozone with the rice grains to feed in the model and adjust it to the experimental data. Additionally, through fitted modeling, a simulation of gas injection in a silo with a static capacity of 76 tons of rice was carried out. The resulting values obtained for the parameters describing the ozone gas natural flow were the decomposition rate constant of 0.00167 s -1 , and the effective diffusivity of 0.01 cm 2 s -1 . In the forced flow through the grain column, 100% of the insects died on the sixth day, when the concentration of ozone gas in the inter-grain air reached 0.1 mg L -1 . The value of the mass transfer coefficient was 0.5 m s -1 , and the reaction constant was 0,45 s -1 . At the concentration of 0.3 mg L -1 , it was observed that it is possible to treat 76 tons of rice grains in 9 days.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/22195 |
| Date | 16 July 2018 |
| Creators | Silva, Marcus Vinícius de Assis |
| Contributors | Martins, Márcio Arêdes, Sousa, Adalberto Hipólito de, Faroni, Lêda Rita D’Antonino |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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