Análise DEM aplicada em Implementos Agrícolas

VirtualCAE
15/05/2023
Blog
Fluidodinâmica Computacional, Método dos Elementos Finitos
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O Método dos Elementos Discretos (DEM, sigla em inglês), simula e analisa o comportamento de grãos, sementes e solos. Ele permite que os engenheiros prevejam o comportamento dos materiais e seu impacto em suas máquinas, além de obter informações importantes sobre as interações máquina-solo e máquinas-culturas. A simulação por meio do Método de Elementos Discretos é uma ferramenta poderosa para avaliar o desempenho de implementos agrícolas, como colheitadeiras, semeadoras, cultivadores, entre outros. A simulação DEM utiliza a física do contato granular para prever o comportamento dos materiais em um sistema, permitindo que os projetistas e engenheiros agrícolas avaliem a eficiência dos equipamentos antes de construí-los fisicamente.

Os implementos agrícolas desempenham um papel fundamental na otimização dos processos agrícolas, desde o preparo do solo até a colheita. No entanto, esses equipamentos estão sujeitos a desgastes, falhas e limitações operacionais que podem afetar sua produtividade. É nesse contexto que a simulação DEM se torna uma ferramenta valiosa, podendo ser aplicada em diversas áreas da agricultura, incluindo plantio, colheita, armazenamento e transporte de grãos. Por exemplo, a simulação pode ser utilizada para avaliar o desempenho de uma semeadora, prevendo o número de sementes que serão depositadas em cada linha, bem como a distribuição das sementes ao longo do campo. Da mesma forma, a simulação pode ser usada para avaliar a eficiência de uma colheitadeira, prevendo o rendimento e a qualidade do grão colhido em diferentes condições de campo.

Além disso, a simulação DEM também pode ser usada para otimizar o projeto do implemento agrícola. Por exemplo, é possível realizar análises paramétricas para identificar a configuração mais eficiente das lâminas ou dos componentes móveis, visando reduzir o desgaste, o consumo de energia ou a perda de material durante o processo de operação.

Outro aspecto relevante é a segurança. A simulação DEM permite avaliar o comportamento do implemento em situações de operação adversas ou extremas, como terrenos irregulares ou colheita de culturas com características especiais. Isso ajuda a identificar possíveis problemas de estabilidade, vibrações excessivas ou riscos de danos ao equipamento, permitindo que sejam implementadas melhorias no projeto para garantir a segurança dos operadores e prolongar a vida útil do implemento. O exemplo da imagem abaixo utiliza o DEM para simular a interação solo-máquina para otimizar o projeto de um rotor de eixo único e obter melhor qualidade de pulverização.

A simulação DEM também pode ser usada para avaliar várias variáveis importantes na agricultura, incluindo o tipo de solo, a velocidade do equipamento, o ângulo do implemento, a umidade do solo e a densidade do grão. A simulação também pode ser usada para avaliar diferentes cenários, como diferentes condições climáticas, variações na topografia do campo e diferentes tipos de grãos.

Podemos perceber que a simulação DEM é uma ferramenta valiosa para análises de implementos do setor agrícola, permitindo que os projetistas e engenheiros agrícolas avaliem o desempenho de implementos agrícolas antes da prototipagem, o que torna as etapas de projeto mais eficientes e assertivas. A simulação DEM pode ser aplicada em diversas áreas e equipamenos da agricultura, incluindo os processos de plantio, colheita, armazenamento e transporte de grãos, e pode ajudar a identificar pontos fracos nas máquinas, permitindo melhorias em sua concepção e desenvolvimento.
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