Conhecer a umidade da forragem em tempo real é fundamental para escolher se e quanto conservante usar, quanto vapor adicionar ao feno muito seco e para prever os efeitos na qualidade da forragem. A amostragem de umidade contínua e em tempo real oferece os benefícios de uma amostragem robusta com muitos pontos e grandes volumes de feno ou forragem.
A maioria dos fabricantes de equipamentos mede o teor de umidade no feno durante o enfardamento usando métodos de condutividade elétrica. Espectroscopia de Refletância no Infravermelho Próximo (NIRS) e geometria de transmissão de microondas são métodos alternativos. Vamos dar uma olhada em como a umidade da forragem em tempo real é determinada e para qual finalidade em grandes enfardadeiras retangulares.
Condutividade elétrica
As rodas em forma de estrela são montadas em uma enfardadeira de feno, de modo que as pontas das rodas em forma de estrela se projetam para o feno sendo enfardado e progredindo através da enfardadeira. No caso de fardos de blocos retangulares, as pontas penetram preferencialmente entre as hastes paralelas do feno comprimido na forma de fardo e são acionadas para girar pelo feno em movimento. Duas rodas em estrela de 7 polegadas estão localizadas diretamente atrás dos atadores e têm um arranjo não condutor que isola eletricamente as duas rodas em forma de estrela uma da outra e da estrutura metálica da enfardadeira.
A condutividade elétrica é medida de uma roda na parte superior do fardo até a outra roda. Nesta posição, as rodas estão em contato com 10% do material do fardo. À medida que o mecanismo de alimentação da enfardadeira mistura a leira alimentada na câmara de fardos, essas rodas veem uma boa amostra da umidade composta sendo enfardada, incluindo a parte superior e inferior, o centro e ambos os lados da leira. A umidade é estimada por calibrações de condutividade entre as rodas, enquanto a taxa de enfardamento é monitorada por suas revoluções.
A leitura pode controlar outros processos, como a aplicação de conservantes ou fornecer sinais alternativos, como som ou uma indicação visual (por exemplo, uma luz intermitente). As leituras são precisas entre 7 a 70 por cento de umidade. A água pura é um isolante e, portanto, depende de íons na água para conduzir eletricidade. Esses íons vêm predominantemente dos sais minerais no feno ou forragem, que podem variar.
Análise NIRS
A espectroscopia de reflexão do infravermelho próximo é o estudo da absorção da luz do infravermelho próximo (energia) pelas moléculas. Na prática, o sensor emite uma luz infravermelha à medida que o feno passa pela câmara de enfardamento e mede a luz refletida de volta pela amostra. A umidade na amostra absorverá parte da luz e, portanto, haverá menos luz refletida de volta ao sensor. A medição da quantidade de luz absorvida permite o cálculo da quantidade de umidade na amostra.
Os métodos NIRS são baseados em calibrações derivadas da química de laboratório, mas a análise NIRS pode estimar a umidade e muitos valores nutritivos com apenas uma varredura. O NIRS é rápido, mas apenas prevê a umidade instantaneamente a partir de um pequeno diâmetro do material da superfície. É altamente influenciado pelo tamanho das partículas e pelos efeitos ambientais do ambiente, portanto, sua adaptação para aplicação em enfardadeiras não é comum. Manter uma lente limpa e à prova de arranhões é uma questão importante para o NIRS em tempo real.
O NIR em tempo real é mais útil ao usar amostras não secas nem moídas e tem potencial para medir a umidade com precisão razoável; ele também pode detectar alterações em outros nutrientes, como proteínas e fibras. Como o pico de umidade é dominante nos espectros NIR, é um valor bastante fácil de medir.
Medição de microondas
Richard Kelly, Vomax Instrumentation na Austrália, é o desenvolvedor desta tecnologia baseada na agricultura. Embora existam vários produtos transmissores de microondas da indústria, só conheço duas fontes de instrumentos com calibrações para feno:Vomax Instrumentation (Gazeeka) e DSE da Dinamarca vendidos pela Harvest Tec nos EUA.
Como as micro-ondas são usadas para medir o teor de umidade? Kelly explica:
“Medir a umidade em uma enfardadeira de feno usando micro-ondas requer uma antena para emitir as micro-ondas, que normalmente está na banda não licenciada de 2,4 Gigahertz Industrial, Scientific, Medical (ISM). A Constante Dielétrica é a capacidade de um material armazenar energia em um curto espaço de tempo. A Vomax realizou experimentos em fardos de feno muito secos, incluindo os espaços de ar nos fardos quadrados grandes, e determinou um dielétrico típico de aproximadamente 2.
“Em contraste, a água tem um dielétrico de 80. A razão pela qual o dielétrico da água (80) é tão alto é que as moléculas de água são bipolares e, portanto, são muito mais facilmente 'excitadas' por ondas eletromagnéticas do que a grande maioria das comumente encontradas. materiais que não são bipolares (como as moléculas não-água no feno). Quanto maior o dielétrico, mais a energia de micro-ondas é absorvida e mais lentamente as micro-ondas se movem através do material.
“O ar é usado como o dielétrico de referência de 1. Primeiro, a leitura do ar é subtraída do sinal de micro-ondas (tarado), de modo que a leitura de micro-ondas restante é apenas a mudança no sinal de micro-ondas causada apenas pelo fardo de feno. Os valores de micro-ondas apenas para o fardo são então inseridos em um algoritmo matemático que converte as leituras de micro-ondas do fardo em um valor de umidade. Este processo é normalmente realizado 50 vezes por segundo durante cinco segundos, depois a média de todos esses valores é armazenada pronta para exibição ao operador da enfardadeira.
“O algoritmo de micro-ondas para umidade vem de anos fazendo muitas leituras de micro-ondas em fardos de feno, depois pegando muitas amostras do núcleo dos mesmos fardos e analisando-as quanto ao teor de umidade em laboratório. Uma análise de regressão é então feita comparando as leituras de micro-ondas com os resultados do laboratório para determinar o algoritmo de calibração. Em poucas palavras, estamos medindo a quantidade de moléculas de água que estão no feno em comparação com uma leitura de ar de essencialmente 0% de umidade.
“Ondas eletromagnéticas de energia muito baixa/alta frequência são transmitidas entre duas antenas posicionadas em uma configuração sem contato para facilitar a operação. A 'área' de medição é de aproximadamente um pé quadrado através do fardo em níveis de potência inferiores aos padrões estabelecidos para telefones celulares. ”
Localização do dispositivo de umidade
Jeff Roberts da Harvest Tec Inc. tem trabalhado com a DSE Test Solutions da Dinamarca para localizar sensores de micro-ondas na área de pré-compressão da enfardadeira para reduzir o tempo de atraso entre a leitura da umidade e a coleta da enfardadeira. Isso pode ser especialmente útil se as leituras de umidade estiverem sendo usadas para controlar a aplicação do conservante em condições de campo altamente variáveis. No entanto, não tenho conhecimento de estudos que avaliem a precisão do micro-ondas neste local com parâmetros provavelmente mais variáveis.
Peder Lomborg, CEO da DSE, diz:“Temos medido a umidade dos fardos em muitas plantas de processamento de biomassa na Europa desde 1996. Tem sido um verdadeiro desafio fazer o trabalho de detecção de microondas na câmara de pré-compressão e a colaboração entre os engenheiros da Harvest Tec e da DSE Test Solutions tem sido conduzida de forma dedicada e séria. Os sensores de microondas estarão agora disponíveis para montagem na câmara de pré-compressão no mercado pela primeira vez em 2017.”
Visão geral dos métodos
Selecione um método que atenda aos objetivos de sua operação. Existem vantagens e desvantagens em cada método. A tabela resume os atributos para cada sistema.
Os produtores devem avaliar o que desejam a partir do monitoramento da umidade no enfardamento. Mesmo com feno uniforme, há pelo menos 2% de variação na umidade em qualquer leira de feno colocada no fardo. Se o produtor simplesmente quiser observar e certificar-se de que há muito pouco feno sendo colocado acima de 16% para evitar danos causados pelo calor em suas pilhas, um sistema de detecção que observa todo o feno e mantém essa informação na frente do produtor durante a operação para fazer o trabalho.
Se uma operação depende muito do preservativo e tem variações de campo significativas no terreno, possivelmente os sensores de micro-ondas localizados na câmara de pré-compressão pagariam por seu custo adicional. Se o feno estiver sendo cozido no vapor, os sensores de micro-ondas localizados na parte de trás da calha do fardo são os únicos sensores que fornecem leituras precisas para que seja adicionado vapor suficiente, mas não em excesso.
O próximo salto na medição de umidade on-line em fardos de feno é medir a umidade ligada (caule) e a umidade livre (orvalho) de forma independente.
Isenção de responsabilidade:Os produtos mencionados não são uma lista completa, mas são alguns dos testadores de umidade mais usados. A menção de um nome comercial ou produto proprietário não é um endosso desse produto em relação a unidades semelhantes de outros fabricantes. Este artigo foi publicado na edição de abril/maio de 2017 da Florador de feno e forragem na página 18.
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