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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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 2 / 61
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
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 6 / 61
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 7 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 8 / 61
A densidade aparente da cana
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 10 / 61
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 11 / 61
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 12 / 61
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 13 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 14 / 61
Figura 2.1: Picador do sistema de Preparo da cana.
Figura 2.2: Sistemas de Alimentação e Preparo. Fonte: www. brumazi.com.br
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 16 / 61
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 17 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 18 / 61
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 19 / 61
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).
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 20 / 61
Figura 2.5: Conjunto de facas em manutenção em um usina sucroalcooleira.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 21 / 61
Figura 2.6: Acionamento do sistema de preparo da cana por motor elétrico com inversor de
frequência. Fonte: SIEMS (2013, p.07)
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 23 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 24 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 25 / 61
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 31 / 61
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 32 / 61
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 2.18: Passagem da cana entre o desfibrador e a placa desfibradora (Delfini Consultoria e
Projetos Industriais Ltda, 2013).
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 38 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 39 / 61
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 41 / 61
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 42 / 61
Separação eletromagnética
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 43 / 61
Figura 2.21: Eletroimã. Fonte: www.brumazi.com.br
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 45 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 46 / 61
Figura 2.22: Espalhador de cana. www.vemagind.com.br
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 47 / 61
Figura 2.23: Desenho esquemático do espalhador de canda entre as esteiras metálicas e borracha
(ou de bagaço).
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 48 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 49 / 61
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
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 53 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 54 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 56 / 61
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);
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 57 / 61
Sumario
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
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 58 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 59 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 60 / 61
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.
Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 61 / 61

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Preparo da cana-de-açúcar: densidade, operações e índice de preparo

  • 1. 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
  • 2. 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 2 / 61
  • 3. 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
  • 4. 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.
  • 5. 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
  • 6. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 6 / 61
  • 7. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 7 / 61
  • 8. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 8 / 61
  • 9. A densidade aparente da cana 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
  • 10. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 10 / 61
  • 11. 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 11 / 61
  • 12. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 12 / 61
  • 13. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 13 / 61
  • 14. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 14 / 61
  • 15. Figura 2.1: Picador do sistema de Preparo da cana.
  • 16. Figura 2.2: Sistemas de Alimentação e Preparo. Fonte: www. brumazi.com.br Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 16 / 61
  • 17. 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 17 / 61
  • 18. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 18 / 61
  • 19. 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 19 / 61
  • 20. 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). Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 20 / 61
  • 21. Figura 2.5: Conjunto de facas em manutenção em um usina sucroalcooleira. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 21 / 61
  • 22. Figura 2.6: Acionamento do sistema de preparo da cana por motor elétrico com inversor de frequência. Fonte: SIEMS (2013, p.07)
  • 23. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 23 / 61
  • 24. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 24 / 61
  • 25. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 25 / 61
  • 26. Figura 2.7: O Aparelho Desfibrador.
  • 27.
  • 28. Figura 2.9: Martelos do desfibrador desmontados para a manutenção. Fonte: www.mbservicosemanutencoes.com
  • 29. Figura 2.10: Aparelho de Desfibramento. a) Picador; b) tambor alimentador; c) Placa desfibradora. Fonte: www.simisa.com.br
  • 30. Figura 2.11: Desenho de um aparelho de Desfibramento. Fonte: www. fivesgroup.com/Fivescail
  • 31. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 31 / 61
  • 32. 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 32 / 61
  • 33. Figura 2.13: Desfibrador em manutenção. Fonte: www. umrequipamentos. com.br
  • 34. Figura 2.14: Conjuntos de martelos de um desfibrador sucroalcooleiro. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 34 / 61
  • 35. Figura 2.15: Placa desfibradora do aparelho de Desfibramento. Fonte: www. arjman.com.br/
  • 36. Figura 2.16: Tambor alimentador do aparelho de Desfibramento. Fonte: wwwv.emagind.br
  • 37.
  • 38. Figura 2.18: Passagem da cana entre o desfibrador e a placa desfibradora (Delfini Consultoria e Projetos Industriais Ltda, 2013). Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 38 / 61
  • 39. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 39 / 61
  • 40. 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
  • 41. Figura 2.20: Sistema de acionamento elétrico e o conjunto de facas (picador). Fonte: www.moreno.ind.br Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 41 / 61
  • 42. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 42 / 61
  • 43. Separação eletromagnética 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 43 / 61
  • 44. Figura 2.21: Eletroimã. Fonte: www.brumazi.com.br
  • 45. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 45 / 61
  • 46. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 46 / 61
  • 47. Figura 2.22: Espalhador de cana. www.vemagind.com.br Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 47 / 61
  • 48. Figura 2.23: Desenho esquemático do espalhador de canda entre as esteiras metálicas e borracha (ou de bagaço). Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 48 / 61
  • 49. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 49 / 61
  • 50. Figura 2.24: Esteira de borracha e eletroimã.
  • 51. Figura 2.25: Esteira de borracha e eletroimã.
  • 52. Figura 2.26: Esteira de borracha (ou esteira de cana desfibrada) da Usina Pedro Afonso/TO (Bunge). Fonte: www.brumazi.com.br
  • 53. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 53 / 61
  • 54. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 54 / 61
  • 55. Figura 3.1: Open cell da Tecnal www.tecnal.net.br.Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 55 / 61
  • 56. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 56 / 61
  • 57. 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); Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 57 / 61
  • 58. Sumario 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 Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 58 / 61
  • 59. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 59 / 61
  • 60. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 60 / 61
  • 61. 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. Clauber D.R. (UEMS) Preparo da cana fev16 61 / 61