08 preparo_cana

Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul
Unidade: Glória de Dourados
Curso: Tecnologia em Produção Sucroalcooleira
Disciplina: Introdução ao Setor Sucroenergético
08
Preparo da cana-de-açúcar
Prof. Clauber Dalmas Rodrigues
clauber@uems.br
Fevereiro/2016
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 1 / 61

Sumário
1 Objetivos do Preparo da cana e propriedades da cana
Densidade aparente
A densidade aparente da cana
2 Operações do preparo da cana
Picagem
Desﬁbramento
Aparelho de Desﬁbramento
Separação eletromagnética
Outros equipamentos do Preparo da cana
Espalhador
Esteira 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 vapor
e Energia Elétrica
bagaço
Vapor Energia
Elétrica
Palhiço
Fábrica de açúcar
Evaporação
Cristalização
(Cozimento)
Centrifugação
Secagem
Açúcar
MelRico
Fábrica de álcool
Preparação
do mosto
Fermentação
Centrifugação
Tratamento
do Fermento
Destilação Etanol hidratado
Desidratação Etanol
anidro
Mel
pobre
Figura 0.2: Macroﬂuxograma de um processo sucroenergético.

RecepçãoPreparo
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
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

Relembrando o conceito de densidade
Lembrando que a densidade de um
objeto ou substância é a razão entre
sua massa e volume, ou seja:
d =
m
V
(1)
Bolinhas de isopor
A moagem é um
processo volumétrico
e que, portanto ela será
mais eﬁciente à medida
que aumentarmos a
densidade da cana na
entrada do primeiro
terno.

Isto é conseguido após a passagem da cana pelo picador e pelo
desﬁbrador, elevando a densidade da cana inteira (175 kg/m3) ou da
cana picada (350 kg/m3) para valores em torno de 450 kg/m3 de
cana desﬁbrada.
Figura 1.1: Densidade da cana

Vantagens do Preparo da cana
Com a utilização de picadores e desﬁbradores, tem-se as seguintes
vantagens:
a) Aumento da eﬁciência das moendas
apacidade: 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 representa
aumento da capacidade pela diminuição de espaços vazios a serem
processados.
c) Permite a utilização de menores pressões hidráulicas, uma vez que
o caldo está exposto pelo rompimento das células.

Vantagens da utilização da picagem e Desfibramento da
cana
d) Contribui para uma melhor homogeneização do colchão de cana
e) Ocasiona a melhoria das condições absortivas do bagaço em função da
diminuição do tamanho das fibras e, consequentemente, do
aumento da superfície de absorção
f) Permite um menor desgaste das moendas
g) Permite aumentar a velocidade das moendas
h) Uniformiza a fibra

Sumario
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

Picagem
O preparo da cana transforma a cana em um material homogêneo,
composto por longas fibras que no caso da extração seja por Moenda
irá facilitar a alimentação nos ternos.
O Picador exerce um trabalho de pré-desfibramento que facilitará a
função do próximo equipamento, o Desfibrador.
Antigamente, era utilizado dois conjuntos de Picadores, atualmente
apenas 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 octogonal
montado 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 colocadas
simetricamente em relação ao eixo.
Figura 2.3: Estrutura do picador sem
as facas oscilantes. Fonte:
www.apremoc.com.br

O picador
O segundo braço é deslocado de 60°em relação à primeira, se o veio é
hexagonal; o seguinte é deslocado mais 60°e assim por diante.
Dessa maneira, se existem braços 36, por exemplo, a instalação faca
irá consistir de lâminas 72 distribuídos em ﬁlas de 12 em seis
semi-planos axiais diferentes (ou 3) planos.
Sua velocidade periférica e em volta de 60 m/s e seu sentido de
rotação e igual ao da esteira metálica.

O Picador
O picador é constituído por um ou dois jogos de facas (dois conjuntos
em sequência) que prepara a cana a ser enviada ao desfibrador.
É um equipamento rotativo de facas oscilantes, que opera a uma
velocidade periférica de 60m/s tendo sentido de rotação
correspondente ao da esteira metálica e tem por finalidade aumentar
a densidade da cana, cortando-a em pedaços menores facilitando o
trabalho 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 ﬁgura
mostra 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 de
frequência. Fonte: SIEMS (2013, p.07)

Sumario
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

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 simples
esmagamento entre os rolos,
mesmo sob uma pressão muito elevada, não é suficiente para romper
todas as células e extrair o suco (HUGOT, 1986).
Por outro lado, se estas células podem ser rasgada e desintegrada, o
suco é liberado, tornando-se mais acessíveis e mais facilmente
extraída.

O aparelho de Desfibramento Convencional
O aparelho de Desfibramento Convencional (Figura 2.10) compreende as
seguintes partes:
O desfibrador é um conjunto de martelos articulados em que provoca
o desfibramento da cana ao forçá-la passar entre a extremidade dos
martelas e uma placa desfibradora, esfregando e desintegrando.
A placa desfibradora é fixada logo acima do rotor, tem formato
curvo e acompanha o diâmetro do giro dos martelos.
O tambor alimentador força a passagem de cana entre os martelos
e a placa desfibradora. Posiciona-se antes do rotor em nível pouco
acima.

Figura 2.7: O Aparelho Desﬁbrador.

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) Placa
desﬁbradora. Fonte: www.simisa.com.br

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

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 com
velocidade periférica de 60 a 90 m/s, força a passagem da cana por
uma 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 de
cana entre os martelos e a placa desfibradora. Posiciona-se antes do
rotor em nível pouco acima.
Desfibrador convencional: índice de preparo: 84 a 87%
Desfibrador COP 5
Vp = 60 m/s
630 rpm
diâmetro de giro = 1832 mm
esteiras de bitolas maiores
Desfibrador COP 6
Vp = 60 m/s
750 rpm
diâmetro de giro = 1525 mm
esteiras de bitolas menores

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

Figura 2.14: Conjuntos de martelos de um desﬁbrador sucroalcooleiro.

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

O modelo Australiano de Preparo
Na Austrália (HUGOT, 1986), não utilizam o picador, somente
utilizam um desﬁbrador extra-pesado de alta eﬁciência.
O motivo e que a cana picada oferece mais resistência do que de
cana-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
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

O eletroimã
Geralmente, não há é mantido um rigoroso controle do número ou do
peso das peças de aço fundido ou de aço que passam através da
moenda em uma safra.
Os objetos mais comuns são: lâminas de facas, ganchos, chaves de
macaco, parafusos e porcas.
Pedaços de ferro fundido ou aço especial são os mais perigosos.
O eletroímã (Figuras ??, 2.21 e ??) é instalado ocupando toda a
largura do esteira de borracha e tem a ﬁnalidade de atrair e reter os
pedaços de ferro que passam pelo seu campo de ação.
Protege os componentes da moenda contra materiais ferrosos
estranhos, que por ventura venham junto com o carregamento ou
desprendidos dos equipamentos.

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

Sumario
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

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 camada
fina e uniforme na cana desfibrada (veja Figura 2.23).
Localiza no ponto de descarga da esteira metálica para uma correia
transportadora 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 a
ﬁnalidade de reduzir a espessura da camada de cana e facilitar o
trabalho 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
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

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 e
desﬁbradores) de cana.
Á rigor, deve expressar a porcentagem de células abertas após a
desintegração. 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 na
extração de sacarose e na capacidade de moagem.

Figura 3.1: Open cell da Tecnal
www.tecnal.net.br.Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 55 / 61

O I.P. no método CONSECANA
No CONSECANA - SP (UNICA, 2015), a norma 40 e 41 cita a
análise do IP:
N040: O material desintegrado deverá conter somente
partículas pequenas e homogêneas, sem pedaços ou lascas e
que forneça um Índice de Preparo (IP) de 90% .
Pontualmente, será permitida uma tolerância de ± 2 pontos
percentuais. N041: A metodologia para a determinação do
Índice 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 os
possuem);

Sumario
Densidade aparente
Picagem
Desﬁbramento
Espalhador
Esteira de borracha

Sistemas de acionamento
Podem ser acionados por dois tipos de fontes de força:
Motor elétrico – Em usinas mais modernas, e a mais amplamente
utilizada devido favorecer um excedente no balanço energético
visando a venda para o sistema de energia elétrica publico.
Turbina a vapor – Apenas sendo utilizado em usinas antigas ou de
pequeno e médio porte, onde não há interesse na venda do excedente
da 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 de
revestimento 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: 10
mar. 2015.
SIEMS. Soluções Siemens Preparo de Cana. In: CONGRESSO BRASILEIRO
DE CIÊNCIA DO SOLO, 14., 2013, Ribeirão Preto. Apresentação... Ribeirão
Preto: STAB, 2013. p. 16. Disponível em: <http://www.stab.org.br>. Acesso
em: 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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