Trabalho

ANÁLISE DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS EM USINAS DE
PRODUÇÃO DE ÁLCOOL E SUAS APLICAÇÕES NO PROCESSO PRODUTIVO
Alexandre Silva Oliveira1
, Julian de Fátima Vilela2
, Lucas Henrique A. Costa3
, Pedro
Henrique F. Amarante4
, Samuel Ferreira L. Araújo5
, Talitha de O. da Fonseca6,
Claudinete Salvato Lima7
, Antônio Carlos C. Reis8
Universidade Paulista (UNIP)
Rod. Presidente Dutra, km 157,5 - Pista Sul - São José dos Campos - SP
1,2,3,4, 5
Discentes do 40
semestre do curso de Gestão em Petroleo e Gas, alle.oliver@hotmail.com
3
Professora orientadora, claudinete@gmail.com
4
Professor Co-orientador, accreis@terra.com.br
Resumo- O Brasil tem grandes vantagens na produção de energia renovável já que é um país de
clima tropical, chuvas regulares, solo fértil e boa luminosidade e temperatura. As tecnologias aplicadas
colocam o país em destaque neste setor. A cana-de-açúcar é a principal matéria-prima na produção de
etanol. O Brasil está ganhando uma posição de destaque no cenário mundial frente a outros grandes
produtores, sempre investindo em novas tecnologias para aumentar sua produção. Este trabalho tem como
objetivo apresentar as máquinas e equipamentos que compõe uma usina de produção de álcool, analisando
a aplicabilidade de suas respectivas funções e informações técnicas no processo produtivo.
Palavras-chave: Cana de açúcar, energia renovável, máquinas e equipamentos, usinas de produção de
álcool.
Área do Conhecimento: Engenharia de produção.
Introdução
Do ponto de vista agrícola, o Brasil tem
grandes vantagens, por ser um país tropical,
chuvas regulares, por ter um solo fértil e com boa
luminosidade e temperatura. As tecnologias
aplicadas colocam o país em destaque na
produção de energia renovável.
Segundo dados obtidos através da Abimaq
(2013), a cana-de-açúcar é a principal matéria-
prima para a fabricação de etanol, com cerca de
340 milhões de hectares para plantio, onde 90
milhões são adequados para o cultivo e sendo
apenas 7 milhões utilizadas. Importante citar
outros importantes estudos neste sentido, como
Marques (2009), que abordam a importância do
etanol para o Brasil que vem conquistando uma
posição de destaque no cenário mundial na
produção do álcool, frente a outros países que
utilizam o milho como forma de fabricação de
Biodiesel. Novas usinas com maior capacidade de
demanda compõem hoje regiões Sudeste e Centro
Oeste.
Diante do contexto apresentado, este
trabalho tem por objetivo analisar a aplicabilidade
das funções de máquinas e equipamentos que
compõe uma usina de cana-de-açúcar, desde sua
colheita até as etapas de fabricação do etanol e
seus impactos na eficiência do processo produtivo.
A relevância deste assunto encontra-se no uso
de informações sobre a produção da cana-de-
açúcar a partir das quais se pode obter maior
conhecimento sobre as regiões que mais estão se
desenvolvendo no país, assim, como os
investimentos que estão sendo implantados para
aumentar a produção.
Metodologia
A metodologia adotada neste trabalho consiste
nos seguintes tipos de pesquisa:
Pesquisa bibliográfica: Este trabalho é
composto por fundamentação teórica de vários
autores para a formulação e análise de conceitos,
inclusive de sites como a Brumazi e a Sermatec
Zanini que são especializadas na fabricação de
máquinas para usinas.
Pesquisa observacional: Foi realizada
através da Abimaq e Uol Economia, que são
órgãos de pesquisa especializados no
desenvolvimento das usinas e do agronegócio;
eles apresentam novas formas de produção tanto
na colheita da cana como em máquinas de
XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós-
Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba
1

processo, trazendo economia e viabilizando os
investimentos no setor.
Resultados
Após sua chegada a usina, a cana inteira é
lavada visando à retirada de matérias estranhas
como terra, areia, etc.,também com a finalidade de
obter um caldo de melhor qualidade e aumento da
vida útil dos equipamentos pela redução do
desgaste. Esta lavagem nunca é feita na cana
picada, pois isto geraria um arraste muito grande
de sacarose pela água.
Depois a cana é enviada para um equipamento
(Figura 1 e 2) chamado de picador. As facas
picadoras é uma das primeiras ferramentas a ter
contato com a cana-de-açúcar durante a sua
preparação para a extração do caldo. Elas têm a
função de cortar em pedaços menores para
possibilitar a maior eficácia na extração da
sacarose nas moendas.
Figura 1: Esquema do picador a extensão do
contato das facas com a cana de açúcar
Figura 2: Faca picadora
Para aumentar a resistência ao desgaste, as
ferramentas, geralmente construídas em aço
carbono 1020 recebem a aplicação de uma
camada de revestimento duro nas faces que
entram em contato direto com a cana.
Tem baixo consumo de energia, trabalho
contínuo sem vibrações ou ruídos, sistema de
facas oscilantes permitindo maior área de contato
com a cana, facas especiais com corte a laser dos
dois lados, o que poderá inverter o lado do corte
com tempo. Assim o equipamento terá o dobro de
vida útil e proteção em todo o picador - sistemas
de rolos guias com garras para facilitar a entrada
da cana, sustentação com pés para fixação e moto
redutor com transmissões por corrente.
A esteira (figura 3) recebe a cana lavada da
mesa alimentadora e transporta a matéria-prima
sempre em grande volume até o desfibrador.
Figura 3: Esteira transportadora
Esta esteira é um equipamento do tipo corrente
com taliscas, com capacidade de 3.000 a 20.000
tn/dia e n° de linhas de correntes: 2 a 4.
A cana picada e desfibrada chega às moendas
por meio de um alimentador vertical chamado
Chutt–Donelly. Cada conjunto de rolos de moenda,
montados numa estrutura denominada castelo,
representa um terno de moenda. O número de
ternos utilizados no processo de moagem varia de
quatro a seis e cada um deles é formado por três
cilindros principais, que são: cilindro de entrada,
cilindro superior e cilindro de saída.
Geralmente as moendas contam com um
quarto rolo (de pressão) para melhorar a eficiência
de alimentação. A carga que atua na camada de
bagaço é transmitida por um sistema hidráulico
que atua no rolo superior. Com o aumento da
capacidade de moagem advindo do preparo da
cana, é necessária a instalação do rolo de
pressão, que visa manter nivelado o fluxo de
alimentação da moenda.
A figura 4 ilustra uma estrutura para linha de
produção chamada castelo formando um
segmento conhecido como moenda.
2

Figura 4: Moendas de cana-de-açúcar
A eficiência de um terno de moenda pode ser
medida em função de dois parâmetros:
capacidade e eficiência de extração. A capacidade
de um terno de moagem é a quantidade de cana
moída por unidade de tempo. Já o termo eficiência
de extração refere-se à quantidade de sacarose
extraída da cana pelas moendas.
É na fermentação que ocorre a transformação
do açúcar em álcool. Este processo ocorre nas
dornas com à ação de organismos vivos
denominados leveduras os quais através de
reações transformam os açúcares em álcool. O
resultado desta reação é o vinho fermentado onde
estão contidas as leveduras, o álcool e outros
resíduos. Após a fermentação, a levedura é
separada do vinho através do processo de
centrifugação, para reuso.
A figura 5 apresenta um conjunto de dornas
onde acontece a fermentação do açúcar
transformando-o em álcool.
Figura 5: Dornas de Fermentação
O álcool produzido é enviado para
armazenagem em tanques (figura 6) de grande
volume, situados em locais chamados parque de
tanques.
Figura 6: Tanques de armazenagem
Um reservatório para estocagem de álcool
etílico, possui capacidades variáveis de 5.000 a
40.000m³. A estocagem de álcool poderá vir
acompanhada de plataforma de carregamento do
álcool estocado nos veículos de distribuição.
4- Discussão
Segundo Silva (2006) por meio da malha
rodoviária é que circula cerca de 95% de toda
cana-de-açúcar colhida no País, e essas vias
utilizadas podem pertencer à propriedade, aos
Municípios, aos Estados ou ao Governo Federal.
Os caminhões é um dos veículos mais
utilizados no transporte de cana, e existem vários
tipos de veículos que podem ser utilizados para o
transporte rodoviário da cana-de-açúcar, são:
tratores, caminhões, carretas, animais de tração,
entre outros. A escolha do tipo de veículo a ser
utilizado está relacionada a distância do campo de
produção à unidade industrial, às condições de
tráfego das vias de circulação e os custos
operacionais de cada tipo de transporte.
Ao produtor interessa entregar a maior
quantidade de matéria-prima no menor tempo
possível, reduzindo, assim, os custos dessa etapa
da cadeia produtiva. Um caminhão especial, que é
chamado de transbordo, usado para despejar a
cana colhida por máquinas num caminhão
articulado, com mais de uma caçamba e
capacidade para transportar de 40 a 50 toneladas
de matéria-prima por dia para a usina.
Ainda de acordo com Silva (2006), o mercado
oferece uma grande variedade de modelos que
podem transportar de 8 a 40 toneladas de carga
líquida, a cada tonelada de cana produzida, em
3

média se faz 85 litros de etanol. Essa é uma das
composições mais comuns do transporte
rodoviário. Logicamente, as carrocerias para
acomodação da cana variam do tipo de cana,
inteira ou picada.
A Tabela 1 ilustra as composições de
transporte rodoviário de cana mais comum, e as
carrocerias para acomodação da cana variam em
função do tipo de cana - inteira ou picada - a ser
trabalhada.
Tabela 1:Descrição das composições mais
comuns do transporte de cana
A vantagem do álcool que por ser um
combustível ecologicamente correto (Silvini e
Helini, 2010) , não afeta a camada de ozônio além
de ser obtido de fonte renovável. A diferença
começa na sua queima, já que emite menos gases
poluentes na atmosfera, pelo fato do álcool ser
derivado da cana-de-açúcar e não do petróleo. Foi
uma solução brasileira como alternativa ao
petróleo, esta questão econômica é justificada
pelo fato de que no ano 2000 o petróleo teve uma
alta no preço.
No ano de 2003 teve início a produção e venda
de carros flexfuel (motores que funcionam com
álcool e gasolina), a venda do álcool a partir daí
teve um considerável aumento.
A desvantagem associada ao setor através de
pesquisa (Revista Globo Rural, 2013), realizada
por técnicos da área de gestão foi explicada por
um dos coordenadores que fez levantamentos de
custos de produção de cana, etanol e açúcar
foram feitos em regiões produtoras. Um dos
fatores apontados pelo estudo como responsável
pelos prejuízos foi o alto valor das terras
arrendadas nas regiões tradicionais e a
incorporação dos custos de capital no Nordeste.
Os fornecedores de cana-de-açúcar e as
destilarias que produzem etanol trabalharam com
margens negativas na safra 2012/13 e os custos
para produção foram maiores aos preços
recebidos. Nas áreas de nova fronteira da cana
como é chamada que são (Mato Grosso, Mato
Grosso do Sul, Goiás e Minas Gerais) o prejuízo
foi ainda maior.
Essas informações foram apresentadas em
uma reunião da Comissão Nacional de cana-de-
açúcar da Confederação da Agricultura e Pecuária
do Brasil (CNA), que pediu o estudo.
Essas novas tecnologias que estão sendo
apresentadas e que estão melhorando o trabalho
nas usinas consequentemente trazendo ótimos
resultados em cada período de safra. O
crescimento da frota de veículos no país tem
refletido em grandes investimentos no setor.
Conclusão
Através de estudos realizados, pode-se
concluir a qualidade do produto desde o início do
corte da cana, toda a estrutura é preparada para
que o processo de produção seja executado
chegando ao Biocombustível que está adquirindo
confiança no mercado mesmo com as dificuldades
que ainda se apresentam no setor.
O Brasil é o maior produtor de etanol de cana-
de-açúcar do mundo, e segundo Silva (2007), em
virtude do tamanho das propriedades agrícolas, os
agricultores brasileiros têm capacidade para
produzir combustível em quantidade suficiente
para suprir a demanda da propriedade, da família
e até mesmo vender o excesso produzido para um
sistema cooperativo. Além do álcool para
movimentar motores, a produção de álcool torna
possível outras operações, como geração de
energia mecânica e elétrica via grupo motor
estacionário a álcool, iluminação com queima
direta ou via eletricidade e como insumo para a
agroindústria, com consequente aumento e
distribuição de renda.
O país ocupa uma posição de liderança na
tecnologia de sua produção, essa liderança deve-
se ao longo trabalho de muitos anos feito por
pesquisadores em instituições de ensino e
pesquisa e em empresas privadas.
Os avanços tecnológicos permitem que a
produtividade se destaque e os custos de
produção fiquem bem inferiores aos dos
concorrentes internacionais, e com uma
surpreendente aceitação do etanol como
bicombustível pelo consumidor brasileiro,
provocou alterações de planos em quase todas as
montadoras em operação no país, tamanha a
velocidade com que o novo conceito foi
consolidado.
Segundo Marques (2009, p.30-33) “a produção
e o consumo de etanol de cana-de-açúcar
4

brasileiro emitem 73% menos dióxido de carbono
( CO2), um dos principais gases causadores do
efeito estufa, do que os processos de obtenção e
de queima da gasolina comercializada no país”.
Há uma grande preocupação no que se
refere ao cultivo da cana e os cuidados com a
terra onde é feito o plantio e várias pesquisas
trataram de diversos temas, como o melhoramento
genético da planta, o combate a pragas, as
técnicas agrícolas e de colheita e os impactos da
cultura no meio ambiente. Com isso ganhou-se
uma importante e valiosa bagagem de
conhecimento e de tecnologia e no processo de
fabricação do etanol.
Manter a liderança e a competitividade é um
grande desafio, com os valores que são
negociados para os fornecedores na sua compra
até chegar ao consumidor final em uma fase em
que o mundo investe em tecnologia, exigindo
maior esforço brasileiro em pesquisas para que o
bioetanol como uma alternativa energética para
suprir as necessidades de uma demanda
crescente e cada vez mais exigente e
diferenciada.
Referências
ABIMAQ, Ass. Brasileira Máq.Equipamento
disponível em http://www.abimaq.com.br-solucoes-
tecnicas-imagens/etanol/matprima, 2013.
MARQUES, F. Balanço Sustentável: estudo da
Embrapa atualiza as vantagens do etanol no
combate aos gases causadores do efeito estufa.
In: Revista Pesquisa Fapesp, 159, p.30-33, maio
2009b.
REVISTA GLOBO RURAL, disponível em
http://www.revistagloborural.globo.com/bioenergia-
etanol por estadão conteúdo, 2013.
SILVA,J.E.A.R; Desenvolvimento de um modelo
de simulação para auxiliar o gerenciamento de
sistemas de corte,carregamento e transporte de
cana-de-açúcar, 2006. Dissertação de Mestrado
em Engenharia de produção, Universidade de São
Carlos, São Carlos-SP.
SILVINI F. HELINI; M. L.; Biocombustíveis: Fonte
de Energia Sustentável?, 2010.
SILVA, J. S. Produção de Álcool na Fazenda e
Sistema cooperativo. Dissertação de Mestrado
em engenharia agrícola,Universidade Federal de
Viçosa, MG,,2007.
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