COMO REDUZIR AS PERDAS INDUSTRIAIS ATUANDO SOBRE A LIMPEZA DE CANA. Carlos A. Tambellini

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1 COMO REDUZIR AS PERDAS INDUSTRIAIS ATUANDO SOBRE A LIMPEZA DE CANA. Carlos A. Tambellini 1

2 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 2

3 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 3

4 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. 4

5 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. 5

6 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 t de cana para uma moagem de 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. 6

7 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. 7

8 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$ ,00 anuais, para uma moagem de de t de cana por safra. 8

9 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 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. 9

10 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 kwh, enquanto que para a mesma cana limpa, cuja a moagem é de 470 t/h, a potência consumida será de kwh, gerando uma diferença de kwh correspondendo a cerca de R$ ,00 10

11 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$ ,00. 11

12 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 t a quantia de sacos de açúcar ou cerca de R$ ,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. 12

13 5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS (PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL 13

14 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 kg/h de vapor correspondente a uma geração de energia adicional de kwh representando um faturamento adicional de R$ ,00. 14

15 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 kcal/kg ou seja, 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 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 kcal/kg correspondendo a kcal/h. 15

16 5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS (PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL F. - Adiferença entre e corresponde a um ganho energético de kcal/h, ou seja, 5,5 tb/h que podem gerar cerca de 12 t/h de vapor correspondentes a cerca de kwh ou R$ ,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$ ,00 por safra. 16

17 5.0 CONSEQUÊNCIA DAS IMPUREZAS VEGETAIS (PALHIÇO) NO PROCESSO INDUSTRIAL 3. RESUMO DAS ECONOMIAS EFETUADAS PARA UMA MOAGEM DE 500 t/h ou tcs. Redução de manutenção : R$ ,00 Redução potência preparo de cana : R$ ,00 Aumento de moagem : R$ ,00 Perda no bagaço : R$ ,00 Redução de embebição : R$ ,00 Diferença do poder calorífico no bagaço : R$ ,00 Custo da energia da limpeza a seco : R$( -) ,00 TOTAL DE ECONOMIA / SAFRA : R$ ,00 17

18 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 t de cana perdemos sacos de açúcar ou seja, R$ ,00. B) O consumo de energia elétrica para o recalque de água estamos estimando na ordem de 500 kwh correspondendo a cerca de R$ ,00. 18

19 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$ ,00. 19

20 6.0 CONSIDERAÇÕES SOBRE LAVAGEM DE CANA 2. Resumo dos custos acima Perda de açúcar : R$ ,00 Consumo de energia : R$ ,00 Estimativa de custos adicionais : R$ ,00 TOTAL : R$ ,00 20

21 7.0 ECONOMIA TOTAL Economia da implantação do sistema de limpeza a seco : R$ ,00 Economia da desativação do sistema de lavagem de cana : R$ ,00 ECONOMIA TOTAL : R$ ,00 21

22 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 tcd para atender cana inteira ou picada e outra para atender somente cana picada com capacidade de tcd instalada na transferência de transportadores, seja da ordem de R$ ,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. 22

23 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. 23

24 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. 24

25 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. 25

26 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. 26

27 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% 27

28 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. 28

29 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 29

30 12.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA PICADA MONTADO NA USINA TRIUNFO (ALAGOAS). AR RETIRADA DE IMPUREZAS A SECO VENTILADOR ESTEIRA DE CANA 30

31 13.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA PICADA MONTADO NA USINA TRIUNFO (ALAGOAS). 31

32 14.0 EQUIPAMENTO EMPRAL PARA CANA PICADA MONTADO NA USINA TRIUNFO (ALAGOAS). 32

33 15.0 PALHIÇO MAIS TERRA USINA TRIUNFO (ALAGOAS) 33

34 16.0 PALHIÇO MAIS TERRA USINA TRIUNFO (ALAGOAS) 34

35 17.0 PALHIÇO MAIS TERRA USINA TRIUNFO (ALAGOAS) 35

36 18. SISTEMA COMPLETO EMPRAL 36

37 Obrigado pela atenção. Sucesso a todos! Carlos A. Tambellini 37