COMO REDUZIR AS PERDAS
INDUSTRIAIS ATUANDO SOBRE
A LIMPEZA DE CANA.
Carlos A. Tambellini
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1.0 COLHEITA / TRANSPORTE / RECEPÇÃO
DE CANA - HISTÓRICO
1ª FASE (1960/ 70):
• Cana queimada
• Corte manual
• Carregamento manual
• Sem lavagem de cana
2ª FASE (1970/ 90):
• Cana queimada
• Corte manual
• Carregamento mecânico (carregadeira com empurrador)
• Sem / com lavagem de cana
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1.0 COLHEITA / TRANSPORTE / RECEPÇÃO
DE CANA - HISTÓRICO
3ª FASE (ATUAL – 1990/ 2006):
• Cana crua / queimada
• Corte manual com carregamento mecânico com esteira rotativa
• Carregamento mecânico com a própria colheitadora
• Com / sem lavagem de cana e sistema de limpeza a seco
4ª FASE (PREVISÃO PARA O FUTURO):
• Cana crua
• Corte / carregamento mecânico
• Sistema de limpeza de cana a seco
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2.0 IMPUREZAS CONTIDAS NA CANA
1. A cana em seu estado natural após ser despontada
é limpa.
2. Os processos de colheita e carregamento são
responsáveis por acrescentar as impurezas na cana.
3. As impurezas acrescidas na cana são:
- Minerais (argila e areia) variando de 0,5 a 2% com uma média
de 1%.
- Vegetais (folha, palha, ponta, raíz) variando de 2,5% a 10% com
uma média de 5% que passaremos a chamar de palhiço.
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3.0 IMPUREZAS NA CANA – PROBLEMAS
AGRÍCOLAS
1. O processo de queima da cana reduz
significativamente as impurezas vegetais.
2. O carregamento de cana cortada a mão incorpora
grande quantidade de impurezas minerais a cana.
O uso de esteiras rotativas na carregadeira de
cana, no lugar do empurrador reduz as impurezas
minerais.
3. A colhedoura de cana crua em toletes, incorpora
pouca impureza mineral na cana, porém incorpora
uma significativa quantidade de impurezas
vegetais.
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3.0 IMPUREZAS NA CANA – PROBLEMAS
AGRÍCOLAS
4. Se o ventilador para a assopragem de palhiço for
forçado, ocorrerá uma melhor remoção de palhiço
porém, aumentará a perda de toletes de cana que
ficarão na palhada. A redução dessa ventilação,
aumentará a quantidade de palhiço na cana.
5. A perda média de toletes na palhada é da ordem
de 1,5 a 3% da cana colhida, representando cerca
de 2 t/ha ou 66.000 t de cana para uma moagem de
3.000.000 t/s.
6. O palhiço apresenta um custo adicional no
transporte de cana da ordem de 5%, além de
reduzir a densidade aparente da cana.
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4.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS
MINERAIS NO PROCESSO INDUSTRIAL
1. Aumento de desgaste na esteira de cana,
picadores, desfibradores, moendas, bombas,
tubulações, regenadores de calor, aquecedores,
fornalhas, tubos da caldeira.
2. Interferem no processo de tratamento de caldo
ocasionando acúmulos de terra em caixas de
caldo e prejudicando os sistemas de clarificação
e filtragem de lodo.
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4.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS
MINERAIS NO PROCESSO INDUSTRIAL
3. O desgaste prematuro do sistema de preparo de
cana, trás um prejuízo significativo para a
operação industrial pelas paradas obrigatórias
para manutenção. Os únicos equipamentos de
parada periódica para manutenção nas usinas,
são justamente os picadores e os desfibradores.
4. Acreditamos que as impurezas minerais geram
um acréscimo de custos de manutenção da
ordem de R$ 0,50 a R$ 0,70 por tonelada de cana
moída, correspondendo um valor de cerca de
R$ 1.200.000,00 anuais, para uma moagem de
2.000.000 de t de cana por safra.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
1. Se considerarmos uma cana padrão com 15% de
fibra, 15% de pol, 5% de impurezas vegetais e 1% de
impureza mineral, para cada 1.000 kg de cana bruta,
nós teremos 940 kg de cana limpa com 16% de pol e
11% de fibra, e mais 50 kg de palhiço com 20% de
umidade além de 10 kg de impureza mineral.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIA
2. Se através de um equipamento, nós conseguirmos
separar a cana, o palhiço e a terra com um
processo a seco e conduzir a cana limpa para a
moagem, o palhiço para queima direta na caldeira
e a terra para a lavoura, os seguintes efeitos serão
conseguidos;
A) Redução na potência consumida do preparo de
cana.
- O consumo de potência no preparo de cana é diretamente
proporcional ao teor de fibra na cana, ou seja da ordem
de 46 kW/ tfh que para uma moagem de 500 t/h de cana
bruta, corresponde a uma potência de 3.450 kWh,
enquanto que para a mesma cana limpa, cuja a moagem
é de 470 t/h, a potência consumida será de 2.380 kWh,
gerando uma diferença de 1.070 kWh correspondendo a
cerca de R$ 750.000,00
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
B. Aumento de moagem decorrente da redução do
material processado.
- Na moenda ocorre aumento de moagem de cerca 6%
devido a quantidade de material a ser processado.
Considerando que ocorre também um aumento de moagem
devido a maior densidade da cana limpa podemos estimar
um aumento total de moagem da ordem de 10%.
Considerando uma safra de 200 dias, uma perda de 10% de
moagem corresponde a 20 dias a mais de safra, com o custo
adicional fixo de no mínimo R$ 2.000,00/h de safra,
correspondendo a cerca de R$ 1.000.000,00.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
C. Redução da quantidade de bagaço que deixa a
moenda, reduzindo a perda de açúcar.
- O bagaço de cana que deixa a moenda com 50% de
umidade, no caso da cana bruta corresponde a 300 kg/t
enquanto que na cana limpa é da ordem de 220 kg/t, com
uma diferença de 80 kg/t. Se considerarmos uma pol no
bagaço de 2% teremos uma diferença de perda de açúcar de
1,6 kg/t cana correspondendo para uma usina de 2.000.000 t
a quantia de 64.000 sacos de açúcar ou cerca de
R$ 2.500.000,00.
D. Aumento da extração da moenda em função da
relação pol da cana / fibra da cana.
- Ver tabela: RELAÇÃO - QUALIDADE DE CANA X EXTRAÇÃO.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
E. Redução de embebição da moenda, reduzindo o
consumo de vapor no processo.
- A embebição também é proporcional a fibra
correspondendo a cerca de 250% de água sobre a fibra.
Dessa forma como a fibra é alterada de 15% a 11% o volume
de água passa de 188 l/h para 138 l/h, onde deixamos de
adicionar no caldo cerca de 50 l/h para uma moagem de 500
t/h.
No processo, a eliminação dessa água corresponde no
mínimo a uma diferença de consumo a 11.000 kg/h de vapor
correspondente a uma geração de energia adicional de
2.750 kWh representando um faturamento adicional de
R$ 1.800.000,00.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
F. Aumento do poder calorífico do bagaço com
50% de umidade mais a palha com 20% de
umidade, melhorando as condições de
combustão e aumentando a produção de vapor.
- Para uma moagem de cana bruta de 500 t/h, geramos
150 kg de bagaço com 50% de umidade e PCI de 1.800
kcal/kg ou seja, 270.000 kcal/h.
- No caso de se separar a cana da palha e juntar a palha
no bagaço temos 110 kg/h de bagaço com 50% de
umidade e 1.800 kcal/kg proveniente de 470 t/h de cana
limpa com 11% de fibra, mais 25 kg de palhiço com 20%
de umidade e PCI de 3.280 kcal/kg correspondendo a
280.000 kcal/h.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
F.
- Adiferença entre 280.000 e 270.000 corresponde a um
ganho energético de 10.000 kcal/h, ou seja, 5,5 tb/h que
podem gerar cerca de 12 t/h de vapor correspondentes a
cerca de 3.000 kWh ou R$ 1.950.000,00 por safra.
G. O consumo de energia para acionamento do
sistema de limpeza de cana a seco incluindo
ventiladores, transportadores de palhiço e terra,
é da ordem de 0,5 kW/t de cana.
Para moagem de 500 t de cana teremos um
consumo de 250 kWh, com valor da ordem de
R$ 200.000,00 por safra.
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5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS
(PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL
3. RESUMO DAS ECONOMIAS EFETUADAS PARA
UMA MOAGEM DE 500 t/h ou 2.000.000 tcs.
Redução de manutenção
Redução potência preparo de cana
Aumento de moagem
Perda no bagaço
Redução de embebição
Diferença do poder calorífico no bagaço
Custo da energia da limpeza a seco
TOTAL DE ECONOMIA / SAFRA
: R$ 1.200.000,00
: R$
750.000,00
: R$ 1.000.000,00
: R$ 2.500.000,00
: R$ 1.800.000,00
: R$ 1.950.000,00
: R$( -) 200.000,00
: R$ 9.000.000,00
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6.0 CONSIDERAÇÕES SOBRE LAVAGEM DE CANA
1. Considerando que a grande maioria das usinas
ainda se utiliza da lavagem de cana via úmida para
retirar as impurezas minerais da cana, vamos
quantificar o custo aproximado dessa lavagem;
A) Perda mínima de açúcar de 1,5% que para uma moagem de
500 t/h corresponde a 1,12 kg/t de cana ou seja para
2.000.000 t de cana perdemos 44.800 sacos de açúcar ou
seja, R$ 1.700.000,00.
B) O consumo de energia elétrica para o recalque de água
estamos estimando na ordem de 500 kWh
correspondendo a cerca de R$ 325.000,00.
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6.0 CONSIDERAÇÕES SOBRE LAVAGEM DE CANA
C) Devemos acrescer aos valores acima, os custos
decorrentes do uso de produtos químicos adicionados,
da água impura incorporada na cana que entra na
moenda, do sistema de decantação e remoção de terra
além dos custos elevados de manutenção de todo o
sistema, sem contar com os danos ambientais
inerentes. Estimamos esses custos em R$ 250.000,00.
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6.0 CONSIDERAÇÕES SOBRE LAVAGEM DE CANA
2. Resumo dos custos acima
Perda de açúcar
Consumo de energia
Estimativa de custos adicionais
TOTAL
: R$ 1.700.000,00
: R$ 325.000,00
: R$ 250.000,00
: R$ 2.275.000,00
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7.0 ECONOMIA TOTAL
Economia da implantação do
sistema de limpeza a seco
: R$ 9.000.000,00
Economia da desativação
do sistema de lavagem de
cana
: R$ 2.275.000,00
___________________________________________
ECONOMIA TOTAL
: R$ 11.275.000,00
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8.0 INVESTIMENTO DA LIMPEZA DE CANA A SECO
1. Estimamos que o investimento necessário para se
implantar um sistema de limpeza de cana a seco
composto por duas instalações sendo, uma em
uma mesa de 12 m com capacidade para 10.000
tcd para atender cana inteira ou picada e outra
para atender somente cana picada com
capacidade de 8.000 tcd instalada na
transferência de transportadores, seja da ordem
de R$ 2.000.000,00 incluindo os sistemas de
separação de palha e terra com palhiço
preparado e posto na caldeira. Inclui também uma
moega para acumular impurezas minerais e
poderem ser transportadas por caminhão
basculante ou caçamba.
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8.0 INVESTIMENTO DA LIMPEZA DE CANA A SECO
2. O PAY-BACK bruto correspondente a esse
investimento, considerando os valores de
resultado das tabelas nº 5.3 ou 7.0 é da ordem de
1 a 2 meses de safra.
3. Em função desses resultados nós acreditamos
que em um curto espaço de tempo a grande
maioria das usinas disporão desse equipamento.
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9.0 TIPOS DE EQUIPAMENTOS
1. Todos os equipamentos se baseiam em separar as
impurezas através de ventilação.
2. Alguns sistemas usam a ventilação por baixo da
mesa e outros frontais a mesa.
3. Alguns sistemas usam água para separar a terra
da palha e após a separação transferem o
palhiço de volta para a esteira de cana.
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9.0 TIPOS DE EQUIPAMENTOS
4. A maioria das instalações atuais tira o palhiço e a
terra e os transportam para o processo de
compostagem ou diretamente a lavoura.
5. Praticamente todos os sistemas ainda se
encontram no estágio de desenvolvimento e
aperfeiçoamento.
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10. SISTEMA EMPRAL
1. O sistema Empral separa a palha e a terra em
conjunto e a transferem para uma câmara inercial
com o objetivo de retirar o máximo de impurezas
minerais e vegetais no fundo da câmara. A
câmara inercial foi projetada para que o ar atinja
velocidade suficientemente baixa para que ocorra
a precipitação das impurezas minerais e vegetais.
Esse sistema já está com pedido de patente em
nome da Empral.
2. Dependendo da região de instalação onde ocorre
muita argila fina tipo talco, se faz necessário um
sistema de lavagem de gases para evitar a
poluição atmosférica por particulados.
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10. SISTEMA EMPRAL
3. O sistema Empral prevê a lavagem de pó operando
em conjunto com o sistema de coleta úmida de pó
do chaminé da caldeira e do sistema de
decantação de fuligem, através da transferência
dos fluídos por tubulações de pequeno porte.
4. A eficiência de remoção das impurezas, varia em
função das condições da cana entre 60 e 80%
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10. SISTEMA EMPRAL
5. O sistema Empral prevê a instalação de um
picador de palhiço e seu recalque para o
transportador de bagaço da caldeira via
pneumática.
6. A terra será separada do palhiço por um sistema
de peneira e transferido para uma moega para ser
encaminhada a compostagem ou devolvida para a
lavoura.
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11.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA INTEIRA E
PICADA MONTADO NA USINA SANTA JULIANA (MG).
AR
PRECIPITADOR
INERCIAL
VENTILADOR
ESTEIRA
DE CANA
RETIRADA DE IMPUREZAS
A SECO
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12.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA PICADA MONTADO
NA USINA TRIUNFO (ALAGOAS).
AR
RETIRADA DE IMPUREZAS
A SECO
VENTILADOR
ESTEIRA
DE CANA
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13.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA PICADA MONTADO
NA USINA TRIUNFO (ALAGOAS).
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14.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA PICADA MONTADO
NA USINA TRIUNFO (ALAGOAS).
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15.0 PALHIÇO MAIS TERRA – USINA TRIUNFO (ALAGOAS)
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16.0 PALHIÇO MAIS TERRA – USINA TRIUNFO (ALAGOAS)
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17.0 PALHIÇO MAIS TERRA – USINA TRIUNFO (ALAGOAS)
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18. SISTEMA COMPLETO EMPRAL
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Obrigado pela atenção.
Sucesso a todos!
Carlos A. Tambellini
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