11º SBA SEMINÁRIO BRASILEIRO AGROINDUSTRIAL 27 E 28 DE OUTUBRO DE 2010 IMPUREZAS DA CANA

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1 11º SBA SEMINÁRIO BRASILEIRO AGROINDUSTRIAL 27 E 28 DE OUTUBRO DE 2010 IMPUREZAS DA CANA

2 IMPUREZAS DA CANA SEPARAÇÃO DAS IMPUREZAS EM MESA E ESTEIRA DE CANA PICADA POTÊNCIAS INSTALADAS E CONSUMIDAS EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS DE LIMPEZA A SECO PROBLEMAS DE MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO AVALIAÇÃO DA PALHA PARA COGERAÇÃO

3 Opções para limpeza da cana (Histórico): Lavagem com água Remoção das impurezas minerais Limpeza a seco Remoção das impurezas minerais e vegetais

4 Opções para limpeza da cana (Histórico): Motivos da diminuição do uso de sistemas de lavagem de cana: Perda de açúcar Tratamento da água Consumo de energia no bombeamento Aspectos ambientais Cobrança da utilização / captação de água Aumento da colheita mecânica / teor de palha

5 Opções para limpeza da cana (Histórico): Sistema de Lavagem de Cana IMPUREZAS VEGETAIS CANA IMPUREZAS MINERAIS ÁGUA DE LAVAGEM IMPUREZAS MINERAIS MESA ALIMENTADORA 45º IMPUREZAS VEGETAIS IMPUREZAS MINERAIS CANA ÁGUA DE LAVAGEM PROCESSO DE EXTRAÇÃO

6 Opções para limpeza da cana (Histórico): Perdas e eficiência nos sistemas de lavagem com água: Perdas na lavagem: 1 a 3 % (Média = 2 %) Eficiência na lavagem: 40 a 80 % Eficiência de limpeza relativamente alta com menor consumo de água em mesas alimentadoras 45º

7 Opções para limpeza da cana (Histórico): Motivos do aumento do uso de sistemas de limpeza de cana a seco: Aumento da colheita mecanizada Capacidade dos processos de extração Aproveitamento da palha para fins energéticos Otimização do aproveitamento da energia da biomassa Evitar aumento do desgaste dos equipamentos (extração, tratamento do caldo e geração de vapor)

8 Eficiência nos sistemas de limpeza a seco: Mesa 45º propiciou excelente controle da alimentação de cana inteira Mesa 45º propiciou boa eficiência na remoção das impurezas minerais no sistema de lavagem Mesa 45º é o equipamento mais adequado para a limpeza a seco para cana picada? Sistema mais adequado: eficiência, capacidade, consumo de energia, investimento e manutenção Separação das Impurezas em Mesa e Esteira Opções para limpeza da cana (Histórico):

9 Sistema de Limpeza a Seco Adequado: Eficiência da limpeza a seco: Porcentual de impurezas minerais separadas Porcentual de impurezas vegetais separadas Teor reduzido de impurezas minerais na palha separada Nível de perdas reduzido

10 Sistema de Limpeza a Seco Adequado: Capacidade do sistema limpeza a seco: Limitação pelo ciclo de descarga Descarga simultânea de 2 cargas de cana (quantidade de mesas X esteiras) Utilização de transportadores de correia (velocidades mais altas) Camadas de cana menos espessas com altas velocidades Velocidade da cana X Eficiência da sopragem

11 Consumo de energia: Quantidade igual de equipamentos de descarga só depende da capacidade Quantidade de mesas ou esteiras metálicas (depende da capacidade) Necessidade de transportadores de correia para cana nos sistemas com esteira Quantidade iguais de transportadores de correia para impurezas vegetais e minerais Quantidade de ventiladores Separação das Impurezas em Mesa e Esteira Sistema de Limpeza a Seco Adequado:

12 Investimento inicial: Quantidade igual de equipamentos de descarga Custo da mesa alimentadora X esteira metálica Quantidade necessária de mesas ou esteiras em função da capacidade Transportadores de correia nos sistemas com esteira Quantidade iguais de transportadores de correia para impurezas vegetais e minerais Quantidade de ventiladores Lay-out da instalação Separação das Impurezas em Mesa e Esteira Sistema de Limpeza a Seco Adequado:

13 Sistema de Limpeza a Seco Adequado: Custo de manutenção: Equipamentos de descarga Mesa Alimentadora X Esteira Metálica, inclusive quantidades Transportadores de correia para cana X Esteira Metálica Transportadores de correia para impurezas vegetais e minerais Quantidade de ventiladores Lay-out da instalação

14 Características das Impurezas: Impurezas minerais: Densidade elevada Área superficial muito pequena Tipo de solo X Umidade X Aderência Impurezas vegetais: Densidade muito baixa Área superficial grande Influência da variedade e do clima

15 Características das Impurezas: Formas de remoção mais eficientes Impurezas minerais Ação mecânica Sopragem com ar Impurezas vegetais Sopragem com ar Ação mecânica (liberar folhas presas aos colmos)

16 Opções de Instalação e Operação: Mesa Alimentadora 45º Descarga em transportador de correia Descarga em esteira metálica Transferência Esteiras Transportadoras Esteira metálica para correia Transportadores de correia Posição da sopragem Sopragem de baixo para cima Sopragem de cima para baixo

17 Opções de Instalação e Operação: Mesa Alimentadora 45º Descarga em transportador de correia

20 Opções de Instalação e Operação: Mesa Alimentadora 45º Descarga em esteira metálica

23 Opções de Instalação e Operação: Esteira metálica para correia

24 Opções de Instalação e Operação: Transportadores de correia

32 Opções de Instalação e Operação: Posição da sopragem F AR 1 F RESULTANTE Para partícula com o mesmo peso (F PESO ), pode-se obter a mesma força atuante na partícula (F RESULTANTE ) a partir de uma força aplicada pelo ar (F AR ) muito menor se aplicada de cima para baixo, a favor da gravidade F AR 2 << F AR 1 F PESO P/ CIMA RESULTADOS: F PESO Maior eficiência Menor consumo de potência F AR 2 P/ BAIXO F RESULTANTE

33 Opções de Instalação e Operação: Posição da sopragem Estudos, modelamento numérico, protótipos e avaliação no campo

36 Opções de Instalação e Operação: Vantagens e Desvantagens Mesa 45º Vantagem Desvantagem Separação seletiva de impurezas minerais Equipamento existente na maioria das Usinas Fluxo descontínuo da camada de cana Investimento inicial maior Custo de manutenção maior Maior quantidade de ventiladores Maior vazão de ar Câmaras de captação e despressurização maiores Potência consumida maior (Mesa X Esteira Metálica)

37 Opções de Instalação e Operação: Vantagens e Desvantagens Esteiras Vantagem Equipamentos de alta capacidade Camada de cana mais uniforme e de menor espessura (transportadores de correia) Investimento inicial menor (esteira metálica) Custo de manutenção menor Menor quantidade de ventiladores Menor vazão de ar Câmaras de captação e despressurização menores e mais simples Potência consumida menor (Esteira Metálica X Mesa) Poucos recursos para separação seletiva de impurezas Des minerais vantagem Transportadores de correia adicionais (cana)

38 Potências Instaladas e Consumidas Equipamentos do Sistema: Limpeza a Seco: Equipamentos de descarga Mesa Alimentadora 45º Esteira Metálica Transportadores de cana (correia) Ventiladores Transportadores de palha (correia) Transportadores de terra (correia) Processamento da palha: Peneira de separação da terra da palha Picador de palha Transportadores de palha (para caldeiras)

39 Potências Instaladas e Consumidas Energia para a Limpeza a Seco: Limpeza a Seco: Equipamentos de descarga Não contabilizar Necessários para atender a quantidade de cana Mesa Alimentadora 45º Contabilizar se for parte do sistema Potência instalada: 200 a 250 cv cada uma Esteira Metálica Contabilizar se for parte do sistema Potência instalada: 125 cv Transportadores de cana (correia) Quantidade depende do sistema e lay-out Potência depende da capacidade (tch) e lay-out

40 Potências Instaladas e Consumidas Energia para a Limpeza a Seco: Limpeza a Seco (continuação): Ventiladores Quantidade depende do sistema Potência instalada: 100 cv cada um Transportadores de palha (correia) Quantidade depende do lay-out Potência depende da capacidade (tch) e lay-out Transportadores de terra (correia) Quantidade depende do sistema e do lay-out Potência depende essencialmente do lay-out Para o sistema com mesa 45º considerar transportadores para retirada da terra sob a mesa e transportadores para retirada da terra da peneira de palha

41 Potências Instaladas e Consumidas Energia para o Processamento da Palha: Processamento da palha: Peneira de separação da terra da palha Peneira rotativa com telas: 3,5 m X 10 m Potência instalada: 15 cv Picador de palha Quantidade depende da capacidade (tch) Capacidade dos picadores em t palha/h: (?) Potência instalada: 400 cv cada picador Potência consumida Transportadores de palha (para caldeiras) Quantidade depende do lay-out e capacidade do picador de palha Potência depende da capacidade (t palha/h) e lay-out

42 Potências Instaladas e Consumidas Potência instalada e consumida (estimada): Unidade Costa Pinto (1.000 tch / 13 % Impureza vegetal) POTÊNCIA INSTALADA E CONSUMIDA (ESTIMATIVA) - COSTA PINTO tch - 13 % PALHA QTDE EQUIPAMENTO POTÊNCIA INSTALADA (cv) POTÊNCIA CONSUMIDA (cv) 1 ESTEIRA METÁLICA TRANSPORTADORES DE CORREIA - CANA TRANSPORTADORES DE CORREIA - PALHA TRANSPORTADORES DE CORREIA - TERRA VENTILADORES PENEIRAS DE PALHA PICADORES DE PALHA POTÊNCIA TOTAL POTÊNCIA ESPECÍFICA (cv/tch) ,87 1,04

43 Potências Instaladas e Consumidas Potência instalada e consumida (estimada): Unidade c/ Mesa 45º (1.000 tch / 13 % Impureza vegetal) POTÊNCIA INSTALADA E CONSUMIDA (ESTIMATIVA) - MESA 45º tch - 13 % PALHA QTDE EQUIPAMENTO POTÊNCIA INSTALADA (cv) POTÊNCIA CONSUMIDA (cv) 2 MESAS ALIMENTADORAS 45º TRANSPORTADORES DE CORREIA - CANA TRANSPORTADORES DE CORREIA - PALHA TRANSPORTADORES DE CORREIA - TERRA VENTILADORES PENEIRAS DE PALHA PICADORES DE PALHA POTÊNCIA TOTAL POTÊNCIA ESPECÍFICA (cv/tch) ,42 1,47

44 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Fatores que afetam a eficiência: Sistema utilizado (mesa / esteira) Teor de impurezas na cana Configuração da câmara de separação Configuração das câmaras de captação Condições climáticas durante a colheita Umidade do material vegetal (proporção de folhas verdes / secas)

45 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Fatores que afetam a eficiência: Sistema utilizado (mesa / esteira) Mesa 45º: 40 a 60 % Esteiras (1 sopragem): 40 a 60 % Esteiras (2 sopragens): 55 a 70 % (*) OBS: Teor de impureza vegetal entre 7 e 13 % (*) Expectativa de 70 a 80 % (sopragem de cima p/ baixo)

46 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Fatores que afetam a eficiência: Teor de impurezas na cana Maior teor de impurezas maior eficiência Configuração da câmara de separação Posição do jato de ar Distância do jato até a cana Distância do jato até o início da câmara de coleta de impurezas Velocidade da cana no campo de ação do jato de ar

47 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Fatores que afetam a eficiência: Configuração das câmaras de captação Capacidade de despressurização Efeito ciclone na circulação do ar Fluxo da palha na câmara (pacotes) Condições climáticas durante a colheita Período de chuvas Umidade relativa (orvalho)

48 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Fatores que afetam a eficiência: Umidade do material vegetal (proporção de folhas verdes / secas) Condições da safra (chuvosa, seca) Variedade da cana Cana isoporizada Cana bisada (?)

49 Problemas de Manutenção e Operação Manutenção: Correntes e trilhos de mesas e esteiras Rolos, tambores e mancais de transportadores de correia Ventiladores Peneira de palha pouco histórico Picador de palha freqüência de troca das facas

50 Problemas de Manutenção e Operação Operação: Dosagem da cana no sistema de sopragem Posição do espalhador de cana Vedação das câmaras de captação Formação de pacotes de palha nas câmaras de captação e na peneira de palha Alimentação simultânea de 2 ou mais conjuntos de moagem

51 Avaliação da Palha para Cogeração Condições da palha: Queima preferencial da palha e estocagem do bagaço Umidade da palha Teor de impurezas minerais na palha Componentes da palha, especialmente teor de sílica Granulometria

52 Avaliação da Palha para Cogeração Granulometria da palha in natura : Palha Bagaço % retida 0 0,42 0,59 0,84 1,00 1,19 1,68 2,00 2,38 abertura (mm) 3,36 4,76 6,35 12,5 a a 40 > 40 0 Fonte: Seminário Tecnologia de limpeza de cana a seco CTC 17/05/07

53 Avaliação da Palha para Cogeração Granulometria da palha triturada (faca e martelo): 50 Palha Faca Palha Martelo Bagaço % massa ,42 0,59 0,84 1 1,19 1,68 2 2,38 3,36 4,76 6,35 12, abertura (mm) Fonte: Seminário Tecnologia de limpeza de cana a seco CTC 17/05/07

54 Sistema de Limpeza a Seco - Univalem Separação das impurezas da cana Peneiramento e picagem da palha

55 11º SBA SEMINÁRIO BRASILEIRO AGROINDUSTRIAL 27 E 28 DE OUTUBRO DE 2010 OBRIGADO PELA ATENÇÃO IMPUREZAS DA CANA

56 Potências Instaladas e Consumidas

57 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Eficiência de separação de impurezas Estágios de sopragem: 1 Usina Rafard SAFRA 2.007/2.008 LIMPEZA A SECO COSTA PINTO (DADOS RAFARD) 80,0 16,0 % Eficiência de separaçã ou Umidade média da palha retirada 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Vazão de palha retirada % (BU) Umidade média da palha retirada (%) Eficiência MÉDIA de separação em base seca (%) Vazão de palha retirada p/ 100 t/h de material (t/h) 0,0 0,0 5,0% 7,0% 9,0% 11,0% 13,0% 15,0% 17,0% 19,0% % Impureza vegetal na entrada (BU)

58 Eficiência dos Sistemas de Limpeza a Seco Eficiência de separação de impurezas Estágios de sopragens: 2 Usina Rafard SAFRA 2.008/2.009 LIMPEZA A SECO RAFARD 90,0% 18,0% % Eficiência de separação ou Umidade média da palha retirada 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 16,0% 14,0% 12,0% 10,0% 8,0% 6,0% 4,0% 2,0% Vazão de palha retirada % (BU) Umidade média da palha (%) % eficiência de separação 1 sopro % eficiência de separação 2 sopros Vazão de palha retirada p/ 100 t/h de material (t/h) 0,0% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 12% 13% 14% 15% 16% 17% % Impureza vegetal na entrada (BU) 0,0%

59 Sistema de Descarga Simultânea: USINA SÃO MANUEL Descarga simultânea em 2 mesas alimentadoras

60 Sistema de Descarga Simultânea: USINA UNIVALEM Descarga simultânea em 1 esteira metálica

61 Sistema de Descarga Simultânea: USINA COSTA PINTO Descarga simultânea em 1 esteira metálica

62 Sistema de Descarga Simultânea: USINA COSTA PINTO Descarga simultânea em 1 esteira metálica

63 Problemas de Manutenção e Operação Peneiramento e picagem da palha - Univalem

64 Problemas de Manutenção e Operação Peneiramento e picagem da palha - Univalem