08 preparo_cana

Universidade Estadual de Mato Grosso do SulUnidade: Glória de DouradosCurso: Tecnologia em Produção SucroalcooleiraDisciplina: Introdução ao Setor Sucroenergético

08Preparo da cana-de-açúcar

Prof. Clauber Dalmas Rodriguesclauber@uems.br

Fevereiro/2016

Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 1 / 61

Sumário

1 Objetivos do Preparo da cana e propriedades da canaDensidade aparente

A densidade aparente da cana

2 Operações do preparo da canaPicagemDesfibramento

Aparelho de DesfibramentoSeparação eletromagnéticaOutros equipamentos do Preparo da cana

EspalhadorEsteira de borracha

3 O índice de Preparo da cana, I.P.

4 Sistemas de acionamento

Figura 0.1: Vista aérea mostrando o sistema de preparo da cana (à direita), mesa alimentadora(centro) e sistema de esteiras de bagaço da Usina Pedro Afonso/TO (Bunge). Fonte:www.brumazi.com.br

Cana Limpeza e preparo

Extração do caldo

Tratamento do caldo

Pré-evaporação

Geração de vapore Energia Elétrica

bagaço

Vapor EnergiaElétrica

Palhiço

Fábrica de açúcar

Evaporação

Cristalização(Cozimento)

Centrifugação

Secagem

Açúcar

Fábrica de álcool

Preparaçãodo mosto

Fermentação

Centrifugação

Tratamentodo Fermento

Destilação Etanol hidratado

Desidratação Etanolanidro

Melpobre

Figura 0.2: Macrofluxograma de um processo sucroenergético.

Recepção

Preparo

Extração

PesagemColheita

Amostragem

Descarregamento

Limpeza da cana

Alimentação

Picagem

Desfibração

Separação magnética

Moagem ou difusão

Tratamento de caldo

Figura 0.3: Diagrama em blocos do Setor de Extração do caldo

Sumario

Relembrando o conceito de densidade

Lembrando que a densidade de umobjeto ou substância é a razão entresua massa e volume, ou seja:

d = mV (1)

Bolinhas de isopor

A moagem é umprocesso volumétricoe que, portanto ela serámais eficiente à medidaque aumentarmos adensidade da cana naentrada do primeiroterno.

Isto é conseguido após a passagem da cana pelo picador e pelodesfibrador, elevando a densidade da cana inteira (175 kg/m3) ou dacana picada (350 kg/m3) para valores em torno de 450 kg/m3 decana desfibrada.

Figura 1.1: Densidade da cana

Vantagens do Preparo da cana

Com a utilização de picadores e desfibradores, tem-se as seguintesvantagens:

a) Aumento da eficiência das moendasCapacidade: massa de cana moída em toneladas por hora (de 10 a 30%)

Extração: porcentagem de pol extraída em relação à pol da cana (de 5 a 10%)

b) Aumento da densidade do colchão de cana, o que representaaumento da capacidade pela diminuição de espaços vazios a seremprocessados.

c) Permite a utilização de menores pressões hidráulicas, uma vez queo caldo está exposto pelo rompimento das células.

Vantagens da utilização da picagem e Desfibramento dacana

d) Contribui para uma melhor homogeneização do colchão de cana

e) Ocasiona a melhoria das condições absortivas do bagaço em função dadiminuição do tamanho das fibras e, consequentemente, doaumento da superfície de absorção

f) Permite um menor desgaste das moendas

g) Permite aumentar a velocidade das moendas

h) Uniformiza a fibra

Sumario

Picagem

O preparo da cana transforma a cana em um material homogêneo,composto por longas fibras que no caso da extração seja por Moendairá facilitar a alimentação nos ternos.

O Picador exerce um trabalho de pré-desfibramento que facilitará afunção do próximo equipamento, o Desfibrador.

Antigamente, era utilizado dois conjuntos de Picadores, atualmenteapenas um e, em algumas usinas, utiliza-se apenas o Desfibrador.

Figura 2.1: Picador do sistema de Preparo da cana.

Figura 2.2: Sistemas de Alimentação e Preparo. Fonte: www. brumazi.com.br

O picador

Consiste de um eixo pesado de seção hexagonal ou octogonalmontado em rolamentos de rolos (Figura 17).E em que são roscadas para serem articulados (mais usual) ou fixas(em desuso) braços cada um com duas lâminas colocadassimetricamente em relação ao eixo.

Figura 2.3: Estrutura do picador semas facas oscilantes. Fonte:www.apremoc.com.br

O picador

O segundo braço é deslocado de 60°em relação à primeira, se o veio éhexagonal; o seguinte é deslocado mais 60°e assim por diante.

Dessa maneira, se existem braços 36, por exemplo, a instalação facairá consistir de lâminas 72 distribuídos em filas de 12 em seissemi-planos axiais diferentes (ou 3) planos.

Sua velocidade periférica e em volta de 60 m/s e seu sentido derotação e igual ao da esteira metálica.

O Picador

O picador é constituído por um ou dois jogos de facas (dois conjuntosem sequência) que prepara a cana a ser enviada ao desfibrador.

É um equipamento rotativo de facas oscilantes, que opera a umavelocidade periférica de 60m/s tendo sentido de rotaçãocorrespondente ao da esteira metálica e tem por finalidade aumentara densidade da cana, cortando-a em pedaços menores facilitando otrabalho do desfibrador (veja a Figura 2.4).

Sentido de rotação correspondente ao da esteira metálica

Figura 2.4: Diminuição da altura da camada de cana devido ao picador. Note que a figuramostra a extensão de contato das facas com a cana. Fonte: Lima e Ferraresi (2010).

Figura 2.5: Conjunto de facas em manutenção em um usina sucroalcooleira.

Figura 2.6: Acionamento do sistema de preparo da cana por motor elétrico com inversor defrequência. Fonte: SIEMS (2013, p.07)

Sumario

Desfibramento

A desfibrador deve a sua existência e o seu valor para o fato de que:o tecido de células de cana é muito resistente, um simplesesmagamento entre os rolos,mesmo sob uma pressão muito elevada, não é suficiente para rompertodas as células e extrair o suco (HUGOT, 1986).

Por outro lado, se estas células podem ser rasgada e desintegrada, osuco é liberado, tornando-se mais acessíveis e mais facilmenteextraída.

O aparelho de Desfibramento Convencional

O aparelho de Desfibramento Convencional (Figura 2.10) compreende asseguintes partes:

O desfibrador é um conjunto de martelos articulados em que provocao desfibramento da cana ao forçá-la passar entre a extremidade dosmartelas e uma placa desfibradora, esfregando e desintegrando.

A placa desfibradora é fixada logo acima do rotor, tem formatocurvo e acompanha o diâmetro do giro dos martelos.

O tambor alimentador força a passagem de cana entre os martelose a placa desfibradora. Posiciona-se antes do rotor em nível poucoacima.

Figura 2.7: O Aparelho Desfibrador.

Figura 2.8: Desfibrador de cana. Fonte: dc437.4shared.com

Figura 2.9: Martelos do desfibrador desmontados para a manutenção. Fonte:www.mbservicosemanutencoes.com

Figura 2.10: Aparelho de Desfibramento. a) Picador; b) tambor alimentador; c) Placadesfibradora. Fonte: www.simisa.com.br

Figura 2.11: Desenho de um aparelho de Desfibramento. Fonte: www. fivesgroup.com/Fivescail

Figura 2.12: Vista externa do desfibrador e do tambor alimentador em manutenção. Fonte:www.apremoc.com.br.

Desfibrador

O desfibrador (Figura 2.8) é um conjunto de martelos oscilantes(veja a Figura 2.9) que, ao girar em sentido contrário à esteira comvelocidade periférica de 60 a 90 m/s, força a passagem da cana poruma pequena abertura (1 cm) ao longo de uma placa desfibradora.A Placa desfibradora (Figura 2.15) é fixada logo acima do rotor,tem formato curvo e acompanha o diâmetro do giro dos martelos.O tambor alimentador (Figuras 2.16 e 2.17) força a passagem decana entre os martelos e a placa desfibradora. Posiciona-se antes dorotor em nível pouco acima.Desfibrador convencional: índice de preparo: 84 a 87%

Desfibrador COP 5Vp = 60m/s630 rpmdiâmetro de giro = 1832 mmesteiras de bitolas maiores

Desfibrador COP 6Vp = 60m/s750 rpmdiâmetro de giro = 1525 mmesteiras de bitolas menores

Figura 2.13: Desfibrador em manutenção. Fonte: www. umrequipamentos. com.br

Figura 2.14: Conjuntos de martelos de um desfibrador sucroalcooleiro.Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 34 / 61

Figura 2.15: Placa desfibradora do aparelho de Desfibramento. Fonte: www. arjman.com.br/

Figura 2.16: Tambor alimentador do aparelho de Desfibramento. Fonte: wwwv.emagind.br

Figura 2.17: Tambor de alimentação do aparelho de Desfibramento.

Figura 2.18: Passagem da cana entre o desfibrador e a placa desfibradora (Delfini Consultoria eProjetos Industriais Ltda, 2013).

O modelo Australiano de Preparo

Na Austrália (HUGOT, 1986), não utilizam o picador, somenteutilizam um desfibrador extra-pesado de alta eficiência.O motivo e que a cana picada oferece mais resistência do que decana-preparada com o picador com faca normal.

Figura 2.19: Transporte de um Desfibrador sem os martelos. Fontes: www.apremoc.com.br.Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 40 / 61

Figura 2.20: Sistema de acionamento elétrico e o conjunto de facas (picador). Fonte:www.moreno.ind.br

Sumario

Separação eletromagnéticaO eletroimã

Geralmente, não há é mantido um rigoroso controle do número ou dopeso das peças de aço fundido ou de aço que passam através damoenda em uma safra.

Os objetos mais comuns são: lâminas de facas, ganchos, chaves demacaco, parafusos e porcas.

Pedaços de ferro fundido ou aço especial são os mais perigosos.

O eletroímã (Figuras ??, 2.21 e ??) é instalado ocupando toda alargura do esteira de borracha e tem a finalidade de atrair e reter ospedaços de ferro que passam pelo seu campo de ação.

Protege os componentes da moenda contra materiais ferrososestranhos, que por ventura venham junto com o carregamento oudesprendidos dos equipamentos.

Figura 2.21: Eletroimã. Fonte: www.brumazi.com.br

Sumario

Espalhador de cana

Espalhador de cana (Figura 2.22), descompacta a cana desfibrada,pois a mesma sai do desfibrador na forma de pacotes.

Faz-se necessária esta descompactação para obtermos uma camadafina e uniforme na cana desfibrada (veja Figura 2.23).

Localiza no ponto de descarga da esteira metálica para uma correiatransportadora de borracha (Veja Figura 2.23).

Otimiza a alimentação tornando-a homogênea.

Figura 2.22: Espalhador de cana. www.vemagind.com.br

Figura 2.23: Desenho esquemático do espalhador de canda entre as esteiras metálicas e borracha(ou de bagaço).

Esteira de borracha

Esta correia trabalha em alta velocidade (90m/min.), com afinalidade de reduzir a espessura da camada de cana e facilitar otrabalho do eletroímã.

Figura 2.24: Esteira de borracha e eletroimã.

Figura 2.25: Esteira de borracha e eletroimã.

Figura 2.26: Esteira de borracha (ou esteira de cana desfibrada) da Usina Pedro Afonso/TO(Bunge). Fonte: www.brumazi.com.br

Sumario

O índice de Preparo da cana

O “Índice de Preparo da cana (IP)”, denominado também de“porcentagem de células abertas” ou PCA.

É um índice que avalia o desempenho dos desintegradores (facas edesfibradores) de cana.

Á rigor, deve expressar a porcentagem de células abertas após adesintegração. Em inglês, “open cell index”.

É calculada a partir de uma análise laboratorial.

I.P. = POL extraída por lavagem (a frio)POL extraída depois da desintegração ×100% (2)

O I.P. tem uma grande influência no pagamento de cana e naextração de sacarose e na capacidade de moagem.

Figura 3.1: Open cell da Tecnalwww.tecnal.net.br.

Figura 3.2: Agitador/desintegrador paradeterminação de “open cell”.

O I.P. no método CONSECANA

No CONSECANA - SP (UNICA, 2015), a norma 40 e 41 cita aanálise do IP:

N040: O material desintegrado deverá conter somentepartículas pequenas e homogêneas, sem pedaços ou lascas eque forneça um Índice de Preparo (IP) de 90% .

Pontualmente, será permitida uma tolerância de ± 2 pontospercentuais. N041: A metodologia para a determinação doÍndice de Preparo encontra-se na norma N0137.

I.P. ao longo do Preparo da cana

Segundo (HUGOT, 1986) o I.P. conseguido em cada etapa é acerca de:65 - 70% depois dos picadores;

78 - 85% depois dos desfibradores convencionais;

86 - 92% depois dos desfibradores extra-pesados (em usinas que ospossuem);

Sumario

Sistemas de acionamento

Podem ser acionados por dois tipos de fontes de força:

Motor elétrico – Em usinas mais modernas, e a mais amplamenteutilizada devido favorecer um excedente no balanço energéticovisando a venda para o sistema de energia elétrica publico.

Turbina a vapor – Apenas sendo utilizado em usinas antigas ou depequeno e médio porte, onde não há interesse na venda do excedenteda energia elétrica.

Referências Bibliográficas I

Delfini Consultoria e Projetos Industriais Ltda. Revisão na Moenda. In:SBA A Usina da Superação, 14., 2013, Piracicaba/SP. Apresentação...Piracicaba/SP: STAB, 2013. p. 197. Disponível em: <http://www.stab.org.br/seminario_14sba/03_siemens_30.pdf>. Acesso em: 15 abr. 2015.

HUGOT, E. Handbook of Cane Sugar Engineering. 3. ed. Amsterdan:Elsevier, 1986. 1166 p. ISBN 0444424385.

LIMA, A. C.; FERRARESI, V. A. Análise da resistência ao desgaste derevestimento duro aplicado por soldagem em facas picadoras de cana-de-açúcar.Soldagem & Inspeção, scielo, v. 15, p. 94–102, 2010. ISSN 0104-9224.Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci>. Acesso em: 10mar. 2015.

SIEMS. Soluções Siemens Preparo de Cana. In: CONGRESSO BRASILEIRODE CIÊNCIA DO SOLO, 14., 2013, Ribeirão Preto. Apresentação... RibeirãoPreto: STAB, 2013. p. 16. Disponível em: <http://www.stab.org.br>. Acessoem: 20 mar. 2015.

Referências Bibliográficas II

UNICA - União da Indústria de Cana-de-Açúcar. Consecana.São Paulo, 2015. Manual de procedimentos. Disponível em: <http://www.unica.com.br/consecana>. Acesso em: 10 mar. 2015.

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