Pirassununga 2017

VINICIUS COLOMBO LOBO

MELHORIAS NA OPERAÇÃO E EFICIÊNCIA EM MOENDAS E DIFUSORES DE CANA-DE-AÇÚCAR

Pirassununga 2017

MELHORIAS NA OPERAÇÃO E EFICIÊNCIA EM MOENDAS E DIFUSORES DE CANA-DE-AÇÚCAR

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Centro universitário Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Orientador: Pedro Carvalho Filho

VINICIUS COLOMBO LOBO

VINICIUS COLOMBO LOBO

MELHORIAS NA OPERAÇÃO E EFICIÊNCIA EM MOENDAS E DIFUSORES DE CANA-DE-AÇÚCAR

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Centro Universitário Anhanguera, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

BANCA EXAMINADORA

Prof. William Fernando Ormieres

Prof. Marco Antônio Favaro

Prof. Marcos G. Soares P. de Godoy

Pirassununga, 07 de Dezembro de 2017.

LOBO, Vinicius Colombo. Melhorias na operação e eficiência em moendas e difusores de cana-de-açúcar. 2017. 23. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Mecânica – Centro Universitário Anhanguera, Pirassununga, 2017.

RESUMO

A indústria de processamento de cana-de-açúcar no Brasil teve um grande crescimento nas últimas décadas, porém o número de unidades industriais vem diminuindo ano após ano, pois a tendência está na ampliação da capacidade da moagem das unidades e não no crescimento do número de unidades, isso se deve ao fato do avanço da tecnologia e a busca de uma produção mais eficiente, portanto, a indústria tem que dar uma atenção especial aos possíveis desperdícios, procurando sempre ter um aproveitamento industrial mais eficiente possível. No primeiro processo de produção industrial do ramo, está localizado a extração do caldo, que consiste na separação do sólido e do líquido, estando ai a maior perda industrial de uma usina de cana-de-açúcar, em média de 2 a 4% da sacarose presente na matéria-prima não será extraída e aproveitada nos processos de fabricação de açúcar e etanol, a sacarose não extraída seguirá juntamente com o bagaço para posteriormente alimentar as caldeiras das unidades como combustível para a geração de vapor e cogeração de energia elétrica. Desenvolveremos nesse trabalho a chegada da matéria-prima na indústria, como é realizada a sua análise físico-química e pesagem, os dois equipamentos utilizados para a extração de caldo: moenda e difusor, os modos ideais de operação, a possibilidade da implantação de equipamentos auxiliares, buscando assim uma significativa melhoria na eficiência desse processo, aumentando assim a lucratividade e a concorrência dessa indústria.

Palavras-chave: Cana-de-açúcar; Bagaço; Moenda; Difusor; Eficiente.

LOBO, Vinicius Colombo. Improvements in the operation and efficiency of sugarcane mills and diffusers. 2017. 23 pages. Final paper in Mechanical Engineering - University Center Anhanguera, Pirassununga, 2017.

ABSTRACT

The sugarcane processing industry in Brazil has experienced a great growth in the last decades, but the number of industrial units has been decreasing year after year, since the trend is in increasing the grinding capacity of the units and not in the number growth of units, this is due to the fact of the advancement of technology and the search for a more efficient production, therefore, the industry has to pay special attention to possible waste, always seeking to have a more efficient industrial use. In the first industrial production process of the branch, the extraction of the juice is located, which consists of the separation of the solid and the liquid, being there the greater industrial loss of a sugar cane plant, on average of 2 to 4% of the sucrose present in the raw material will not be extracted and used in the sugar and ethanol manufacturing processes, the unsolvent sucrose will continue along with the bagasse to later feed the units' boilers as fuel for the generation of steam and cogeneration of electric energy. We will develop in this work the arrival of the raw material in the industry, as it is carried out its physical-chemical analysis and weighing, the two-equipment used for the extraction of broth: mill and diffuser, the ideal modes of operation, the possibility of the implantation of equipment thus seeking a significant improvement in the efficiency of this process, thus increasing the profitability and competition of this industry.

Key-words: Sugar cane; Bagasse; Milling; Diffuser; Efficient.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1. Pesagem de carretas transportadoras de cana-de-açúcar ................... 07

Figura 2. Amostragem da cana por sonda obliqua ............................................... 08

Figura 3. Desenho ilustrativo de um guindaste lateral móvel ............................... 09

Figura 4. Carreta basculhando sua carga na mesa alimentadora ........................ 10

Figura 5. Jogo de picador e desfibrador do preparo da cana-de-açúcar .............. 11

Figura 6. Conjunto que compõem um terno de moenda ...................................... 13

Figura 7. Difusor de cana-de-açúcar .................................................................... 14

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Composição média da cana-de-açúcar .......................................06

SUMÁRIO INTRODUÇÃO ........................................................................................................05

1. CARACTERÍSTICAS E RECEPÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA .............................06

1.1 COMPOSIÇÃO QUÍMICA .................................................................................06

1.2 PESAGEM E AMOSTRAGEM DA MATÉRIA-PRIMA .......................................06

1.3 DESCARREGAMENTO ....................................................................................08

1.4 MESAS E ESTEIRAS ALIMENTADORAS ........................................................09

2. MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE CALDO............................................................11

2.1 MOENDAS ........................................................................................................11

2.2 DIFUSORES .....................................................................................................14

3. MELHORAMENTOS E COMPARAÇÃO ENTRE EQUIPAMENTOS .................15

3.1 MELHORAMENTOS NA EFICIÊNCIA EM MOENDAS .....................................15

3.2 MELHORAMENTOS NA EFICIÊNCIA EM DIFUSORES ..................................17

3.3 DIFUSOR VERSUS MOENDA ..........................................................................18

CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................21

REFERÊNCIAS .......................................................................................................22

5

INTRODUÇÃO

As moendas ou difusores tem basicamente a mesma função a extração do

caldo da cana-de-açúcar, à separação da parte liquida da parte sólida, retirando ao

máximo os açúcares presentes. A cana-de-açúcar é composta por água, açúcares,

fibras, sólidos solúveis e uma parte de impurezas minerais e vegetais. A parte líquida

será enviada para outros processos de fabricação, e a parte sólida que é denominada

bagaço, que ainda tem uma parcela de sacarose e o restante de fibras e água, será

enviado ao final do processo, para as caldeiras como combustível para cogeração de

energia.

A maior perda de uma indústria que processa cana-de-açúcar está localizada

na extração do caldo, parte da sacarose presente na cana não é retirado e seguirá no

bagaço após o processo de moagem ou difusão. Fabricantes de moendas e difusores

divulgam uma taxa de eficiência de retirada da sacarose da cana na faixa de 96-98%,

esses valores somente são possíveis quando a operação acontece em situações

ideais.

Quais cuidados devem ser tomados para operar os equipamentos de modo

ideal, aumentando a eficiência e fazer as escolhas devidas para que a indústria reduza

suas perdas nesse processo, diminuir os gastos com manutenção industrial e que se

obtenha uma maior lucratividade?

Apontar o que é possível fazer para melhorar a eficiência na extração de caldo,

demonstrando os dois métodos utilizados para a extração, especificando os

equipamentos e como é o funcionamento dos componentes dos sistemas, custos de

implantação, custos de manutenção e gastos com funcionários.

Descrever as características e possíveis fatores que podem alterar na

qualidade da matéria-prima, como é realizado o controle da quantidade e qualidade

da cana-de-açúcar e o processo de descarregamento e alimentação nas esteiras e

mesas alimentadoras. Transcrever os processos de extração, citando o percurso e o

funcionamento dos equipamentos utilizados no preparo da cana e extração do caldo.

Revisar os modos ideais de operação, através de testes de fabricantes e unidades

industriais, identificando os possíveis erros, as devidas correções no modo de

operação, a possibilidade de implantação de equipamentos auxiliares, o tempo de

construção, os gastos energéticos e a quantidade de funcionários necessários para a

operação de ambos equipamentos.

6

CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS E RECEPÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA

1.1 COMPOSIÇÃO QUÍMICA

São diversos os fatores que influenciam a composição química da cana-de-

açúcar como: o solo, o clima, a época do ano, infestação de plantas daninhas,

adubação, pragas, doenças, variedades, fertirrigação com vinhaça, herbicidas,

maturadores (utilizado para acelerar a maturação da cana), impureza vegetal e

impureza mineral. Portanto as variações desses fatores afetam diretamente a

extração de caldo, e devemos entender a sua composição para assim fazermos

possíveis ajustes. Vejamos a seguir na Tabela 1, os principais constituintes da cana-

de-açúcar: (OLIVEIRA, 2003).

Composição média da cana-de-açúcar.

Composição Teor (%)

Água 65 – 75

Açúcares 11 – 18

Fibras 8 – 14

Sólidos Solúveis 12 – 23

Tabela 1. Composição média da cana-de-açúcar. Fonte: COPERSUCAR, 2017.

1.2 PESAGEM E AMOSTRAGEM DA MATÉRIA-PRIMA

Para se obter o controle da qualidade e a quantidade de matéria prima que vai

ser processada são feitos os processos de análise e pesagem da mesma. Ao adentrar

no pátio industrial os veículos transportadores de cana-de-açúcar devem ser pesados,

para se determinar a quantidade de matéria-prima que foi ou será processada, veja a

Figura 1:

7

Figura 1. Pesagem de carretas transportadoras de cana-de-açúcar. Fonte: PORTAL CANAONLINE, 2017.

Após a pesagem das carretas, a matéria-prima passará pelo processo de

amostragem da carga por sonda obliqua como na Figura 2 ou sonda horizontal, que

tem a função de coletar amostras de várias partes das carretas. Cada amostra não

deverá conter menos de 10 Kg, a parcela amostrada não deverá ser inferior a 25% da

quantidade total de cana por talhão. (MARQUES, 2006).

As amostras passam por uma forrageira que tem a função de desintegrar a

amostra abrindo as células da cana na faixa de 88-92%. A cana desfibrada é

introduzida em betoneira que tem a função de homogeneizar a amostra. Após os

processos anteriores a amostra será enviada para o laboratório PCTS (laboratório de

pagamento de cana por teor de sacarose) onde é elaborado o seu boletim de

identificação contendo os dados de origem da matéria-prima, de um total de 2 Kg de

amostra será efetuado a pesagem de 500g da mesma, para ser prensada em uma

prensa hidráulica durante um minuto, com uma pressão de 250 kg/cm², com a

finalidade de separar a parte sólida da parte liquida como se fosse às moendas ou

difusores. A partir do sólido resultante (PBU - peso do bolo úmido) faz-se a pesagem

para saber a porcentagem de fibra.

O caldo passará por dois processos, inicialmente por um refratômetro que irá

medir o BRIX (porcentagem de sólidos solúveis) e em torno de 200 ml do mesmo

passarão por agitação com certa quantidade de mistura clarificante, para a remoção

de substâncias que a impedem de ser cristalina, passando por um papel de filtro para

que possa se remover essas substâncias, agora o caldo já cristalino é despejado no

sacarímetro digital que tem a função de medir a quantidade de sacarose presente na

amostra. (MIRANDA, 2008).

8

No Estado de São Paulo, o sistema de cálculo do teor de sacarose (ATR -

açúcares totais recuperáveis por tonelada de cana) é fornecido e padronizado pelo

CONSECANA (Conselho dos Produtores de Cana-de-açúcar, açúcar e álcool do

Estado de São Paulo) e fiscalizado pela AFOCAPI (Associação dos Fornecedores de

Cana-de-açúcar de Piracicaba) que atuam controlando a análise e a forma de

pagamento das usinas aos fornecedores.

Figura 2. Amostragem da cana por sonda obliqua.

Fonte: UDOP, 2017.

1.3 DESCARREGAMENTO

Após os processos de pesagem e amostragem da matéria-prima, a cana deve

ser descarregada nas esteiras ou pátios de estocagem, para após ser encaminhada

à moenda ou difusor. São utilizados vários sistemas para o seu descarregamento, o

mais adotado é o guindaste lateral móvel (tipo hilo) como se pode ver na Figura 3.

(MARQUES, 2001).

9

Figura 3. Desenho ilustrativo de um guindaste lateral móvel.

Fonte: LUG BRASIL, 2017.

Além desse modelo, outros equipamentos são utilizados, como:

-Guindaste não rotativo móvel

- Guindaste rotativo fixo autossustentável

- Guindaste rotativo fixo sustentado por cabos

- Raspadores contínuos.

1.4 MESAS E ESTEIRAS ALIMENTADORAS

As mesas alimentadoras e esteiras tem a função de levar a cana-de-açúcar até

aos ternos de moenda, podendo variar a sua estrutura de acordo com tipo de colheita,

se for cana colhida manualmente (cana inteira) o ideal seria uma mesa alimentadora

em 45° como na Figura 4, com algumas taliscas para que a cana consiga subir até ao

final da mesa. É empregado um sistema com a aplicação de lavagem com água para

que possa ser retirado o máximo de impurezas minerais (terra, areia, cinzas, etc.).

(RAMOS, 1999).

10

Figura 4. Carreta basculhando sua carga na mesa alimentadora.

Fonte: PIMARTINS, 2017.

No caso da matéria-prima colhida mecanicamente (cana picada), pelo fato dela

ser cortada em colmos com comprimento de 20-30 cm, a superfície de contato da sua

área exposta aumenta, tornando não indicado a sua lavagem para retirada de

impurezas minerais, pelo fato do aumento da superfície de contato facilitar o arraste

de uma parte do açúcar junto com a água. Portanto, a esteira metálica tem sua

composição digamos que simples, baseia-se em uma esteira metálica com chapas

nas laterais para não ter desperdício de pedaços no chão, sua estrutura tem que ser

muito reforçada pelo fato de que a cana picada tem uma maior densidade. (MIRANDA,

2008).

Algumas empresas especializadas em fabricação e criação de peças e

sistemas para indústrias de processamento de cana-de-açúcar, estão aperfeiçoando

equipamentos para auxiliar as unidade no processo de limpeza da cana a seco, a

maioria desses processos são a base de exaustão e peneiramento a fim de obter a

separação das impurezas presente na matéria-prima, mais não há nenhum projeto

que possa se dizer que seja viável economicamente e que tenha uma ótima eficiência,

pelo fato que essas impurezas estão “impregnadas” juntamente com a cana.

As usinas geralmente operam com duas mesas alimentadoras, uma de cana

colhida mecanicamente (cana picada) e outra de cana colhida manualmente (cana

inteira), para obter um controle melhor na alimentação de cana na moenda, para

conseguir uma extração que trabalhe com menos paradas. Os conjuntos de extração

de caldo operam com uma mesa e uma esteira, pois quando ocorrer alguma quebra

11

em qualquer uma delas o processo de extração não fique interrompido. Toda planta

de extração tem uma terceira alimentação no circuito principal, sendo uma esteira

metálica fechada aonde irá juntar a cana das duas outras esteiras, a mesma vai fazer

a cana passar até o preparo onde fica o picador e o desfibrador, posteriormente

alimentando os ternos de moenda.

CAPÍTULO 2. MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE CALDO

2.1 MOENDAS

A partir das moendas ou difusores será realizada a separação entre o caldo e

o bagaço, esse processo depende diretamente de três operações: desintegração da

cana através de facas rotativas e desfibradores, embebição (adição de água) e

moagem ou difusão.

O jogo de facas rotativas seguidas de desfibradores tem a função, de desfibrar

a matéria-prima, ou seja, abrir as células na faixa de 88-92%. O processo não pode

ser abaixo de 88% pois acarretará danos aos rolos dos ternos e maiores percas na

extração, também não poderá exceder o valor de 92% pois a partir dessa taxa não

acontece a “pega” no momento da extração, que consiste nos deslizes entre os rolos

fazendo com que o caldo não seja extraído o necessário, desperdiçando uma maior

quantidade da sacarose junto com o bagaço causando percas na extração e

diminuindo a sua eficiência. Na figura 5 o conjunto do preparo da cana. (SOUSA,

2010).

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Figura 5. Jogo de picador e desfibrador do preparo da cana-de-açúcar.

Fonte: DSEM – PROCESSOS – DE SMET EMPRAL, 2017.

Os jogos de moenda também denominados “tandem”, são constituídos por

ternos, sendo que cada terno é constituído principalmente por quatro rolos: rolo

superior, rolo de pressão, rolo de entrada e rolo de saída. Os rolos são ajustados sobre

estruturas chamadas de castelos, fixados em bases de concretos que tem por

finalidade suportar todos os rolos, os pentes, os mancais e a bagaceira. A bagaceira

fica entre os dois rolos inferiores, e faz o papel de não deixar que a cana retorne para

o caldo já extraído. (PAYNE, 1989).

Os rolos inferiores (de entrada e de saída) e o rolo superior trabalham fixo nos

castelos e o rolo de pressão oscila de acordo com a pressão hidráulica empregada

sobre ele. Os rolos de entrada, rolo de saída e de pressão giram em sentido horário e

o superior gira sentido anti-horário. O que faz a ligação entre um terno ao outro são

as esteiras intermediárias, formadas por várias taliscas que tem o papel de arrastar o

bagaço ao topo da esteira, jogando o bagaço já embebido em água para mais uma

extração no próximo terno.

Os ternos de uma moenda (Figura 6), funcionam com duas aberturas entre os

rolos, a abertura de entrada e a abertura de saída, sendo que a abertura de entrada é

sempre maior que a abertura de saída, a de entrada visa a capacidade de moagem e

a de saída a capacidade de extração.

A partir das fendas que são formadas entre o castelo e os rolos são fixados os

mancais, formado por uma liga metálica onde se prevalece o bronze, os mancais que

são lubrificados e resfriados com água, tem a finalidade de diminuir o atrito entre os

rolos e o eixo e fazer o resfriamento do terno, mantendo sempre em temperatura

segura.

13

O acionamento das moendas pode ser por motores elétricos ou turbinas a

vapor. Os motores elétricos para acionamento de moendas estão ganhando mercado,

podendo ser motores acoplados a planetários ou motores elétrico-hidráulicos. A

moenda movida a vapor, aproveita o vapor gerado direto pelas caldeiras, com

pressões de trabalho de 21 a 30 Kg/cm², que acabam fazendo à redução para 1,5

Kg/cm² denominado de vapor de escape, que será destinado para o uso na

evaporação da fábrica de açúcar. (MARQUES, 2001).

A embebição tem por finalidade umedecer o bagaço antes da prensagem pelo

terno da moenda, fazendo com que se “lave” e retire ao máximo a sacarose presente

no bagaço ao final do processo da moagem. A embebição composta funciona assim:

Em uma moenda constituída de seis ternos, o que seria feito é a adição de água antes

da passagem do bagaço pelo sexto terno, antes do quinto terno ser adicionado o caldo

extraído do sexto, antes do quarto terno ser adicionado o caldo extraído do quinto e

assim por diante. Antes do primeiro não é adicionado nada e os caldos do primeiro e

segundo ternos é chamado de caldo misto, que irá passar por um processo de

peneiramento antes de ser enviado ao processo, o caldo misto é a matéria-prima para

a fabricação de açúcar e etanol. O papel principal da embebição é que se esgote ao

máximo possível a sacarose presente no bagaço do último terno, mantendo a umidade

do bagaço em torno de 50% que irá posteriormente alimentar as caldeiras como

combustíveis. A massa de sacarose presente na cana em relação a massa de

sacarose presente no bagaço, é denominada de eficiência de extração e podem

chegar a 97% em moendas e 98% em difusores. (SOUSA, 2010).

Figura 6. Conjunto que compõem um terno de moenda. Fonte: BRUMAZI, 2017.

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2.2 DIFUSORES

O processo de difusão baseia-se na diluição e lixiviação do açúcar presente na

matéria-prima. De uso muito comum na Europa, em unidades industriais que

produzem açúcar a partir da beterraba, o mesmo pode perfeitamente ser empregado

para cana-de-açúcar. (MARQUES, 2001).

A matéria-prima é descarregada nas mesas de alimentação do difusor, picada,

desfibrada e enviada para a extração do mesmo modo em que nas moendas,

diferenciando apenas que a matéria-prima nas moendas tem seu índice de células

abertas na faixa de 88-92%, ao entrar para a extração nos difusores o seu índice de

células abertas tem que estar entre 92-95% caso contrário acarretará em percas na

eficiência de extração.

O difusor presente na figura, consiste de uma esteira larga e comprida com

micro furos onde somente passará o caldo, fechado por inteiro para não sofrer com

ações do tempo, recebendo sempre a cana de maneira uniforme, no seu trajeto recebe

a aplicação de água ou soluções de caldo diluído com diferentes temperaturas, para

que assim possa ser retirado o máximo possível de açucares da fibra do bagaço, na

ordem de extração na faixa de 98%. Na extensão do difusor, figura 7, existem vários

compartimentos que fazem o papel de separar os caldos em concentrações de açúcar

e enviá-los para a fábrica de açúcar ou ainda utilizá-los no processo de embebição

composta.

Figura 7. Difusor de cana-de-açúcar.

Fonte: REVISTA ALCOOLBRÁS, 2017.

15

CAPITULO 3. MELHORAMENTOS E COMPARAÇÃO ENTRE EQUIPAMENTOS

3.1 MELHORAMENTOS NA EFICIÊNCIA EM MOENDAS

Atualmente com a evolução da tecnologia, temos moendas com acionamento

por motores elétricos e por motores eletro-hidráulicos. Esses sistemas consistem em

motores ligados a planetários, que tem a função de transformar o alto rpm do motor

em baixo rpm com altos torques para movimentar os rolos. Algumas moendas contam

com um motor para cada rolo e moendas que contam com um motor para cada terno;

para se obter regulagem de velocidade de terno em terno ou de rolo em rolo a fim de

melhorar a extração. Uma moenda que tenha seus ternos intermediários iguais em

dimensões, como o segundo e terceiro terno, a cana passa sobre o segundo terno

que está com 6 rpm, após a cana passar por ele e adentrar no terceiro terno, se o

mesmo também estiver com 6 rpm a extração será reduzida, não acompanhando a

curva de extração terno a terno ideal, ou seja o giro do terceiro terá que ser menor em

torno de 5,8 rpm, para a cana passar mais comprimida possibilitando assim uma

melhor separação da parte líquida da parte sólida. Quando tem um motor para cada

rolo, lógico que o custo de implantação e manutenção vai aumentar, porém se

consegue extrair melhor, pois pode-se regular o rolo de entrada com um giro maior e

o de saída com um giro menor, obtendo assim ganhos em eficiência. (SOUSA, 2010).

Os ternos da moenda contam com sistemas de canecas para a coleta de caldo

no rolo superior, geralmente uma parte do caldo não consegue chegar até as canecas

e acaba voltando novamente junto com o bagaço, umedecendo e enriquecendo o

bagaço com uma quantidade de sacarose e água. Uma medida que pode ser tomado,

é a implantação de succionadores de caldo nos ternos, que tem a função de não

permitir que o caldo volte para o bagaço, fazendo com que se tenha uma maior

separação da parte sólida da parte líquida. O succionador tem a função de melhorar

essa efetividade de separação entres as partes sólida e líquida, ocasionando uma

diminuição da sacarose e umidade do bagaço final acarretando também uma melhoria

no índice de extração.

Uma tecnologia dos anos 80 voltou a ser usada novamente com algumas

pequenas mudanças, que consiste na utilização de camisas perfuradas nos rolos de

moenda, ao invés do caldo ser coletado por fora do rolo com o auxílio de canecas, o

caldo passa a ser coletado através de orifícios na própria camisa do rolo da moenda,

16

esses orifícios formam canais de escoamento para o caldo, fazendo com que o mesmo

não retorne para o bagaço. Porém esse sistema tem um custo elevado de

aproximadamente cinco vezes mais que o de camisas maciças, e o seu tempo de vida

é de apenas dois anos contra cinco da camisa convencional. Algumas unidades estão

utilizando e tem encontrado resultados positivos como a diminuição de até 5% de

umidade e aumento de 0,30% na eficiência. Para esse sistema se tornar efetivo é

necessário a utilização apenas do picador no preparo da cana, devendo desligar e

inutilizar o desfibrador, pois se manter o mesmo padrão de índice de preparo acabará

ocorrendo o entupimento dos orifícios e impossibilitando o uso desse sistema.

A água utilizada na embebição também é um fator muito importante para

melhorar o desempenho da moenda, o bagaço ideal para a caldeira está na faixa de

50% de umidade, pois assim terá um maior poder calorífico. Quando uma moenda

está operando com a umidade do bagaço abaixo desse valor, o que podemos fazer

para melhorar a extração é aumentar a quantidade de água na utilizada na embebição

do último terno, auxiliando assim para retirar uma maior quantidade possível de açúcar

presente no bagaço, melhorando a extração. (PAYNE, 1989).

A triangulação dos ternos que consiste na disposição dos rolos, a dimensão da

entrada e saída do bagaço no terno, interfere e muito na curva de extração. Deve ser

observado através de dados do período da safra, e verificar qual terno não está tendo

uma eficiência adequada, e com auxílio de cálculos, fechar um pouco a saída do

bagaço, afim de conseguir obter uma pressão maior sobre o bagaço melhorando a

curva de extração terno a terno e a extração geral.

O índice do preparo da cana, que deve estar na faixa de 88-92%, é essencial

para a efetividade dos altos índices da extração, e um dos fatores que alteram e

afetam os equipamentos do preparo é a impureza mineral e vegetal, pois causam o

desgaste prematuro das facas e martelos dos picadores e desfibradores. A ampliação

da colheita mecanizada beneficiou o aumento de ambas as impurezas. Com o auxílio

de análises, deve-se rastrear se o índice de preparo não está abaixo do valor indicado,

atrapalhando no desenvolvimento ideal do processo de extração, se for preciso deve-

se efetuar a troca de facas e martelos do preparo para voltar a alcançar o índice ideal

afim de realizar a extração ideal.

O laboratório de PCTS da unidade industrial deve-se certificar com uma certa

frequência, sobre a calibragem dos seus equipamentos, para que fatores externos não

interfiram nos resultados das análises, para chegar realmente na raiz do problema

17

podendo assim corrigi-los. Algumas usinas já contam com sistemas de automação,

que efetuam coletas contínuas e programadas de amostras do processo de extração,

esses sistemas tem a função de conseguir uma maior precisão e média nos dados

obtidos durante o período produtivo, e facilitam para se conseguir rastrear e controlar

mais rapidamente os problemas e deficiências. (MARQUES, 2001).

3.2 MELHORAMENTOS NA EFICIÊNCIA EM DIFUSORES

A diferença dos difusores está nas suas dimensões, pequenos detalhes de

dimensionamento de componentes e operação que variam de acordo com o

fabricante. Alguns fatores atrapalham na eficiência ideal de operação de um difusor,

a temperatura de operação é um dos fatores, como a cana não vai passar pelo

processo de “esmagamento” como nas moendas, e sim por difusão e lixiviação, o que

torna diferente o modo de esgotamento da sacarose presente. No colchão de cana do

difusor tem que ser aplicado caldo e água quente, e é necessário que o mesmo esteja

completamente a uma temperatura na faixa de 80-85ºC logo nos primeiros metros do

equipamento. Para atingir essa faixa de temperatura, geralmente na parte externa do

difusores, existe a presença de alguns aquecedores de caldos para poder alcançar

essa temperatura ideal. Se a temperatura estiver abaixo desse valor, provavelmente

não se conseguirá uma eficiência ideal, e se a temperatura estiver acima, poderá

ocorrer danos a estrutura do difusor. (MARQUES, 2001).

A parte inferior do difusor é composta por bandejas coletoras, que tem a

finalidade de separar o caldo por “concentrações”, esse sistema é chamado de

embebição composta, no início do seu percurso temos um caldo mais “rico” em

sacarose, e ao final temos um caldo mais “pobre”, esses caldos ficam retornando para

seções anteriores, a fim de extrair ao máximo a sacarose presente, não se deve utilizar

a aplicação da embebição além da terceira bandeja, pois acarretará em inundações

no difusor, e também não conseguirá retirar o excesso de líquidos a ponto de evitar

vazamentos de caldo nas esteiras que posteriormente levaram o bagaço até os ternos

desaguadores. Os ternos desaguadores ficam localizados na parte exterior do difusor,

geralmente são utilizados dois ternos, com simples acionamento, podendo até ser

constituídos apenas de três rolos, afim de diminuir a umidade do bagaço na faixa de

50%.

18

O preparo da cana-de-açúcar nos difusores deve estar em 92 – 95% de células

abertas, porém a cana tem que conter fibras extensas na média de 12 cm, a cana tem

que estar picada e não desfibrada, ao invés de ser utilizado um conjunto de um picador

com um desfibrador no preparo, geralmente são utilizados dois picadores, chamados

de picador primário e picador secundário. Quando a cana estiver com pequenas fibras

ou com alguns sinais de esmagamento, poderá ocorrer entupimento das perfurações

causando inundações, e quando as fibras estiverem muito compridas ou o índice

menor que o desejado, ocorrerá perdas na extração pois esse colchão de cana não

conseguirá ser “lavado” e esgotado o açúcar presente até a extração ideal, que nos

difusores os fabricantes falam que é possível alcançar 98% de eficiência.

A velocidade de operação da esteira principal do difusor tem que estar a um

metro/minuto, a altura do colchão de cana na esteira de alimentação ideal está entre

1,40 - 1,60 metros, a superfície do colchão tem que ser plana e homogênea, afim de

promover uma extração igualada durante toda a dimensão do difusor. É necessário a

presença no mínimo de três sessões de descompactadores, tipo rosca sem fim, que

tem a finalidade de misturar e descompactar novamente o colchão de cana.

(MARQUES, 2006).

3.3 DIFUSOR VERSUS MOENDA

O funcionamento e operação do difusor comparado a moenda é bem mais

prático, porém os possíveis controles de operação que podem ser tomadas no difusor,

relacionado a melhorias e para controle da eficiência são menores. Em dimensão, a

moenda ocupa menos espaço que o difusor, mais em tempo de construção, a moenda

tende a ser mais demorada, pois é necessário mais detalhe nas fundações e necessita

de um barracão para alojar os equipamentos e sustentar a ponte rolante. No âmbito

de custos de implantação dos sistemas, estudos indicam que o gasto com implantação

somado a construção tanto da moenda como o difusor são muitos idênticos.

Na manutenção entressafra, os ternos da moenda serão desmontados,

deixando apenas os castelos, todos os rolos terão que ser transportados até o

fabricante para efetuar a devida manutenção, isso gera um certo gasto, com transporte

e mão de obra, como a moenda tem mais rolos, o custo de manutenção será maior.

O difusor deve apenas ser lavado com leite de cal, afim de desinfetar e evitar a

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oxidação, já estando pronto para a operação na próxima safra, possibilitando até um

tempo de entressafra reduzido. (SOUSA, 2010).

O difusor tem um gasto menor com funcionários, pois o mesmo é totalmente

automatizado e fechado, então para a sua operação é necessário de apenas um

funcionário no supervisório e outro no campo, acompanhando e observando se está

ocorrendo tudo dentro do padrão correto de operação. Na recepção da cana é

necessário a mesma quantidade de funcionários, como na moenda, pois nesse setor

é utilizado equipamentos idênticos. O difusor não necessita de muitos funcionários

como na moenda para a aplicando de chapisco nos rolos, pois são utilizados apenas

dois ternos desaguadores, geralmente compostos de três rolos por terno, apenas um

soldador da conta de aplicar chapisco nesses dois ternos, já na moenda é necessário

um soldador para cada terno de moenda pois o desgaste é maior, consequentemente

o gasto com solda é menor no difusor.

A operação do difusor deve ser em baixa velocidade, e a quantidade de motores

utilizados para o seu funcionamento é menor, o que possibilita uma economia com

energia elétrica em relação ao uso de moenda. A operação do difusor demanda uma

maior quantidade de água para o uso na embebição, resultando em um caldo misto

com uma menor concentração, portanto necessitará de uma maior quantidade de

vapor para concentrar esse caldo até o ponto de xarope, no processo de fabricação

de açúcar. A temperatura ideal de operação no difusor está entre 80-85ºC, os gastos

de vapor para esse aquecimento, não vai ser computado como um gasto a mais de

vapor no difusor comparado a moenda, pois em ambos os processos, será necessário

posteriormente que o caldo misto seja aquecido até a faixa de 100-104ºC para o

processo de decantação e clarificação do caldo.

Em termos de extração, na prática os valores que os fabricantes divulgam, que

geralmente é de 97% de extração para moendas e 98% para difusores, fogem da

realidade, pois esses valores variam muito em função da matéria-prima. Até o início

do século XXI, a colheita da cana em geral apresentava uma boa parte de cana

queimada, pois era permitido a queima da palha da cana, o que beneficiava com uma

boa redução nos níveis de impureza vegetal, atualmente com a lei que proíbe a

queima e com o aumento significativo da mecanização, conseguimos observar que

houve um grande aumento dessa impureza, e que a mesma atrapalha muito na

extração, pois a palha obstrui e impossibilita parcialmente a retirada da sacarose da

cana. Essa impureza afeta com uma maior frequência a extração por difusores, pois

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nesse processo a cana não é esmagada, e a palha faz o papel de pequenas

impermeabilizações no colchão de cana, dificultando com que se consiga chegar ao

nível de 98%. Atualmente os dois equipamentos de extração estão cada vez mais

próximos da mesma faixa de eficiência, isso ocorre pelo fato das transformações da

matéria-prima. (MARQUES, 2006).

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

O açúcar no Brasil é obtido a partir da cana-de-açúcar, podendo ser encontrado

em outros países através da beterraba. O processo de fabricação se inicia a partir do

corte da cana, mecanicamente através de colhedeiras ou manualmente, a cana é

carregada nos caminhões através de transbordos ou carregadeiras, que ao chegar as

usinas passarão pelo processo de pesagem, amostragem e análise antes de ser

descarregado nas esteiras ou mesas alimentadoras de moendas ou difusores.

As moendas e difusores tem basicamente a mesma função, à separação da

parte liquida da parte sólida, retirando ao máximo o açúcar presente. A cana-de-

açúcar é composta por água, açúcares, fibras, sólidos solúveis e com uma parte de

impurezas minerais e vegetais. Já o bagaço tem uma pequena parte de açúcar e o

restante de fibras e água sendo assim enviado para a caldeira como combustível.

Algumas unidades industriais optam por moendas, difusores ou até mesmo os

dois modos de extração em sua planta industrial. Foi observado e detalhado como

podemos obter melhores índices de eficiência nos modos de operação, as diferenças

entre os equipamentos como: eficiência, possibilidade e necessidade de implantação

de equipamentos auxiliares, dimensão de planta, tempo de construção, custos de

implantação, tempo e despesas com a manutenção entressafra, gastos energéticos e

número de operadores necessários no processo. Todas essas variações devem ser

levadas em consideração a fim da necessidade de cada unidade industrial, visando

sempre a economia e um aumento dos lucros.

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REFERÊNCIAS

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extracao-do-caldo-moenda-8/> Acesso em: 20 de Abril de 2017.

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20 de Abril de 2017.

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<http://www.dsempral.com.br/processos.html> Acesso em 21 de Abril de 2017.

LUG BRASIL, 2017. Disponível em:

<http://lugbrasil.com/forum/index.php?topic=29550> Acesso em: 22 de Abril de 2017.

MARQUES, O. M. et al. Tópicos em tecnologia sucroalcooleira, Jaboticabal, 2006.

MARQUES, O. M.; MARQUES, T. A.; TASSO, J. L. C.; Tecnologia do açúcar.

Produção e industrialização da cana-de-açúcar, Jaboticabal, Funep, 2001.

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PAYNE, J. H.; Operações unitárias na produção de açúcar de cana. Tradução de

Florenal Zarpelon. Ampub, 1989.

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SOUSA, E. L. L.; MACEDO, I. C.; Etanol e bioeletricidade, a cana-de-açúcar no

futuro da matriz energética, São Paulo, ÚNICA, 2010.

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