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  3 Universidade de São Paulo Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” Desempenho operacional, econômico e energético do transporte de cana de açúcar: um estudo de caso Marcio Luis Carreira Dissertação apresentada para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Máquinas Agrícolas Piracicaba 2010  

Marcio Luis Carreira

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Marlos Luis carreira

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    Universidade de So Paulo Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz

    Desempenho operacional, econmico e energtico do transporte de cana de

    acar: um estudo de caso

    Marcio Luis Carreira

    Dissertao apresentada para obteno do ttulo de Mestre em Cincias. rea de concentrao: Mquinas Agrcolas

    Piracicaba 2010

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    Marcio Luis Carreira Economista

    Desempenho operacional, econmico e energtico do transporte de cana de acar: um estudo de caso

    Orientador: Prof. Dr. MARCOS MILAN

    Dissertao apresentada para obteno do ttulo de Mestre em Cincias. rea de concentrao: Mquinas Agrcolas

    Piracicaba 2010

  • Dados Internacionais de Catalogao na Publicao

    DIVISO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAO - ESALQ/USP

    Carreira, Marcio Luis Desempenho operacional, econmico e energtico do transporte de cana de aucar: um

    estudo de caso. - - Piracicaba, 2010. 80 p. : il.

    Dissertao (Mestrado) - - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 2010. Bibliografia.

    1. Cana de acar - Produo 2. Energia 3. Logstica 4. Mecanizao agrcola 5. Transporte Ttulo

    CDD 633.61 C314d

    Permitida a cpia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte O autor

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    minha esposa e filha, Tania e Karol,

    meus pais, Dona J e Seu Toninho,

    Dedico.

    Aqueles que mais verdadeiramente trilham os caminhos da virtude e da so sabedoria so os que

    menos se ocupam em pensar no amanh.

    John Maynard Keynes

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    AGRADECIMENTOS

    Quero externar meus agradecimentos ao Prof. Dr. Marcos Milan pelo exemplo, amizade,

    pacincia e dedicao. Por seu profissionalismo, e acreditar no trabalho desenvolvido.

    Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, por meio do Departamento de

    Engenharia de Biossistemas, pela infraestrutura disponibilizada e oportunidade de realizao do

    mestrado.

    Faculdade Anhanguera, em especial, os campus: Valinhos, por minha slida

    formao; Santa Brbara dOeste por minha formao docente, em especial Prof. Ms Dcio

    Henrique Franco, Prof. Dr. Adriano Pila e demais colegas de coordenao e professores;

    Campinas 3 em especial Prof. Ms Ricardo Tombi que me acolheu no momento difcil.

    Ao SENAC Jundia por meio das professoras Isabel, Ftima e Bartira que acreditaram e

    deram a oportunidade de egresso na carreira docente.

    Aos professores do Departamento de Engenharia de Biossistemas: Thiago Librio

    Romanelli, Casimiro Dias Gadanha Junior, Tomaz Caetano Cannavam Ripoli, pelos

    ensinamentos.

    Aos amigos Vanderson B, Jos Vitor, Gustavo Fontana (muito obrigado pela ajuda no

    trabalho), Roselane, Daniel Pauli (Mutuca), Felipe Arajo e ureo, obrigado pelo

    companheirismo. Mariana Bortalazzo (Faculdade Anhanguera Santa Brbara) pelas inmeras

    cpias solicitadas.

    Aos amigos do programa de ps graduao: Carletti, Rascunho, tore, Povh, Matheus,

    Gilda, Paulo de Tarso, Gustavo, Neisvaldo e Soriano.

    Aos alunos da graduao: Igor, Rafael, Jean Carlos e Shadia.

    Aos funcionrios do Departamento Davilmar, Fernanda, Dona Vera, Dona Lourdes.

    todos aqueles que contriburam direta ou indiretamente para a realizao desse trabalho.

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    SUMRIO

    RESUMO ..........................................................................................................................09

    ABSTRACT .....................................................................................................................11

    LISTA DE ABREVIAES E SIGLAS ..........................................................................13

    1 INTRODUO .............................................................................................................17

    2 REVISO BIBLIOGRFICA ......................................................................................19

    2.1 Logstica da produo da cana de acar ..................................................................20

    2.2 Sistemas de colheita de cana de acar ......................................................................23

    2.3 Modelos e simulaes .................................................................................................26

    2.3.1 O auxlio da modelagem e simulaes no CCT ......................................................27

    2.3.2 Simulao de desempenho e custos de transporte ....................................................29

    2.4 Rendimento energtico ou balano energtico ...........................................................31

    3 MATERIAL E MTODOS ...........................................................................................37

    3.1 Desenvolvimento do modelo ......................................................................................38

    3.2 Determinao do desempenho operacional ...............................................................40

    3.3 Determinao do desempenho econmico .................................................................43

    3.3.1 Custo fixo ................................................................................................................43

    3.3.2 Custo varivel ..........................................................................................................44

    3.3.3 Custo do transporte ..................................................................................................46

    3.4 Rendimento energtico e energia despendida no transporte ......................................47

    3.5 Verificao e validao do modelo ............................................................................49

    4 RESULTADOS E DISCUSSO ..................................................................................51

    4.1 Anlise dos dados referentes ao desempenho operacional da CVC ...........................51

    4.1.1 Velocidade mdia na estrada (VME) .......................................................................51

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    4.1.2 Tempo de carregamento .......................................................................................... 52

    4.1.3 Tempo de descarregamento .................................................................................... 53

    4.1.4 Carga lquida transportada ...................................................................................... 54

    4.1.5 Distncia mdia de ciclo ......................................................................................... 55

    4.1.6 Consumo de combustvel ........................................................................................ 56

    4.1.7 Cenrios .................................................................................................................. 57

    4.2 Desempenho operacional e econmico ...................................................................... 59

    4.2.1 Carga lquida transportada ...................................................................................... 60

    4.2.2 Velocidade mdia .................................................................................................... 61

    4.2.3 Consumo de combustvel ........................................................................................ 62

    4.2.4 Condio crtica ...................................................................................................... 63

    4.3 Rendimento energtico e energia despendida ........................................................... 64

    5 CONCLUSO .............................................................................................................. 69

    REFERNCIAS ................................................................................................................71

    ANEXO ............................................................................................................................ 77

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    RESUMO

    Desempenho operacional, econmico e energtico do transporte de cana de acar: um estudo de caso

    A cana de acar uma cultura de extrema importncia para o Pas e ela utilizada como matria prima na produo de combustvel para veculos automotores, gerao de energia eltrica, produo de alimentos e produtos qumicos entre outros. Com produtividades que podem ultrapassar a 120 toneladas por hectare, o transporte da matria prima do campo para a Usina tem, predominantemente, como base um sistema modal rodovirio e representa um desafio. Esse desafio est associado aos prazos de entrega, qualidade, custos e a energia despendida, fatores esses afetados pelas variveis envolvidas no sistema, sendo o objetivo deste trabalho avaliar o impacto das variveis no desempenho operacional, econmico e energtico de um sistema de transporte de cana de acar. Para tanto, desenvolveu-se um modelo em planilha eletrnica no qual os dados de entrada, referentes ao desempenho operacional da composio de transporte, foram obtidos junto a uma Usina. Os resultados evidenciaram que as variveis associadas ao desempenho operacional, podem apresentar grandes amplitudes afetando o custo da matria prima e o gasto de energia. A carga lquida um dos principais fatores que influenciam no custo da matria prima transportada e o seu aumento tem um grande impacto no rendimento energtico do transporte e o consumo de combustvel o maior responsvel pela energia despendida.

    Palavras-chave: Agricultura; Logstica; Mecanizao agrcola; Energia

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    ABSTRACT Operational, economic and energy performance of sugar cane transport

    Sugar cane is an important culture for the country and it is used as raw material for fuel for motor vehicles, power generation, food production, chemicals and others. With yields that may exceed 120 tons per hectare, the transportation of sugar cane from the farm to the mill is mainly based on roads and represents a challenge. This challenge is associated to the delivery time, quality and costs as well as the spent energy by the transport system and these factors are affected by the variables involved on the system. Thus the aim of this study is to assess the impact of the variables on operational, economical and energetic performance of a sugar cane transport system. A model was developed on a spreadsheet in which the input data, regarding the operational performance of the transport system were obtained from a mill. The results showed that the variables associated to the operational performance may show large amplitudes which affect the raw material cost and the use of energy. The pay load is one of the main factors that influence the raw material transportation cost, and its increasing has a major impact on the energy efficiency of transportation and the fuel consumption is the principal responsible for the spent energy.

    Keywords: Agriculture; Logistics; Agricultural mechanization; Energy

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    LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

    Al Alojamento (decimal)

    ANFAVEA Associao Nacional dos Fabricantes de Veculos Automotores

    BE Balano de energia

    CCb Custo do combustvel em reais por quilometro (R$ km-1)

    CCk Consumo de combustvel da composio no ciclo (km L-1)

    CCT Corte, Carregamento e Transporte de Cana

    CFa Custo fixo anual (R$)

    CLt Carga lquida transportada (t)

    CONAB Companhia Nacional de Abastecimento

    CPk Custo varivel por quilometro referente aos pneus (R$ km-1)

    CPnk Custo por quilometro referente vida til do pneu novo (R$ km-1)

    CRk Custo por quilometro referente vida til do pneu recapado (R$ km-1)

    CRM Custo de reparo e manuteno (R$ km-1)

    CTr Custo total do transporte (R$ t-1)

    CVC Composio Veicular de Carga

    CVrC Custo varivel da composio

    DTc Distancia do ciclo percorrida pela composio (km)

    DTj Distncia percorrida na jornada pela composio (km)

    DTPn Distncia total percorrida pelo pneu em sua vida til (km)

    DTs Distncia percorrida na safra pela composio (km)

    EDCb Energia despendida com o combustvel (MJ t-1)

    EDcvc Energia despendida com a CVC (MJ t-1)

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    EDR Energia despendida com rodados (pneus)

    EDt Energia despendida no transporte em MJ t-1

    EE Energia de entrada

    EFA Eficincia administrativa (%)

    EROI Retorno em energia sobre energia investida

    ES Energia de sada

    FRM Fator de reparo e manuteno em decimal

    i Taxa de juros aplicado ao capital (decimal)

    ICc ndice de converso do combustvel (MJ L-1)

    ICcvc ndice de converso referente CVC (MJ t-1)

    ICPn ndice de converso para pneus ( MJ kg-1)

    IE Intensidade energtica

    JRT Jornada real de trabalho em horas (h)

    Lc Licenciamento (decimal)

    Mcvc Massa da CVC (t)

    MJ Mega Joule

    MME Ministrio de Minas e Energia

    MPn Massa do pneu novo (kg);

    MRec Massa referente ao material de recapagem do pneu (kg)

    NDs Nmero de dias de safra.

    NPn Nmero de pneus da composio (CVC)

    NPnE Nmero de pneus novos referentes ao equipamento (cavalo mecnico ou carrocerias)

    NPR Nmero de pneus a recapar

    NRc Nmero de recapagens previstas/recomendadas

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    NVj Nmero de viagens na jornada

    Pl Preo do litro de combustvel Diesel

    Prod Produtividade

    QCTj Quantidade de cana transportada na jornada (t dia-1)

    QCTs Quantidade de cana transportada na safra (t safra -1)

    RE Rendimento energtico em (t km L-1)

    Sg Seguro (decimal)

    TC Tempo de ciclo (h)

    TCar Tempo carregamento (min.)

    TDes Tempo descarregamento (min.)

    THj Total de horas da jornada (h)

    Vi Valor inicial em reais (R$)

    Vf Valor final em decimal

    VMC Velocidade mdia do ciclo em km h-1

    VME Velocidade mdia na estrada (km.h-1)

    VPn Valor do pneu novo em reais (R$)

    VRec Valor da recapagem (R$)

    Vu Vida til em ano

    VUk Vida til em quilmetros

    VUPn Vida til do pneu novo em quilmetros (km)

    VURec Vida til de cada recapagem (km)

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    1 INTRODUO

    Segundo dados do Ministrio da Agricultura e Abastecimento o Brasil produziu na safra

    2007/08 495,8 milhes de toneladas de cana e em 2008/09 572,5 milhes de toneladas o que

    corresponde a um acrscimo de 15,47% em relao safra anterior (BRASIL, 2009a). O relatrio

    da Companhia Nacional de Abastecimento CONAB prev um total de cana moda para a safra

    2009/10 de 612,2 milhes de toneladas, o que representa um acrscimo de 6,9 % em relao

    safra 2008/09. Alm disso, o relatrio aponta que deixaram de ser colhidas cerca de 20 milhes

    de toneladas devido a fatores climticos (CONAB, 2009).

    A rea de cana colhida destinada a atividade sucroalcooleira para a safra 2009/10

    estimada em 7,5 milhes de hectares, distribuda nos estados produtores de So Paulo, Paran,

    Minas Gerais, Gois e Alagoas. A maior concentrao de rea est em So Paulo (4,1 milhes de

    hectares). A produtividade mdia brasileira dessa safra estimada em 81,3 t ha-1 e representa um

    acrscimo de 0,4% safra anterior (CONAB, 2009).

    Nos ltimos dez anos a produtividade aumentou em 19,2% (BRASIL, 2009b), o que pode

    ser creditado ao avano tecnolgico, como a introduo de material gentico, desenvolvimento de

    insumos, mtodos de trabalho entre outros. Alm disso, o sistema de produo vem passando por

    grandes transformaes, transformaes essas associadas expanso de novas reas produtoras,

    indisponibilidade de mo-de-obra, a constante busca de reduo de custos e por legislaes cada

    vez mais impositivas nas questes ambientais. Essas transformaes fazem com que a

    mecanizao agrcola se torne cada vez mais importante desde fase de implantao ao

    transporte da cultura para a industria. Um exemplo dessas transformaes, a atual transio do

    sistema semi-mecanizado de colheita tradicional, no qual a cana queimada, cortada

    manualmente, e carregada por meio de carregadoras mecnicas no veculo de transporte para o

    sistema mecanizado, no qual uma colhedora automotriz retira a cultura, fraciona o colmo em

    pedaos, realiza a limpeza e deposita a cana em pedaos (rebolos) em um transbordo ou

    diretamente no veculo de transporte. Por fornecer a cana em rebolos, o sistema mecanizado de

    colheita reduz o tempo que a cana pode ficar sem ser processada, sendo recomendado um prazo

    inferior a trinta e seis horas. Esse prazo impe que a colheita e o transporte trabalhem em

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    sincronia, garantindo um fluxo constante para a usina e evitando a perda de qualidade da matria-

    prima.

    Baseado em um sistema predominantemente modal rodovirio, o transporte de cana-de-

    acar requer uma infra-estrutura de caminhes e carretas (reboques e semi-reboques) suficientes

    para garantir o abastecimento continuo da usina. O nmero de equipamentos necessrios

    influenciado por vrios fatores, como o clima, variedade de cana, distncia do talho,

    caractersticas tcnicas do equipamento, administrao entre outras e, alm disso, o custo de corte

    e transporte pode atingir a 30% dos custos totais de produo da matria-prima, donde, somente o

    transporte corresponde a 12%. Outro aspecto de extrema importncia o consumo energtico

    despendido nessa operao de transporte. A cana uma cultura associada energia renovvel,

    mas ainda grande parte do combustvel empregado na sua produo e transporte de origem

    fssil. Devido importncia do sistema de transporte na qualidade, no custo e no fluxo da

    matria prima, no consumo de energia associada dificuldade de se avaliar previamente o

    impacto de cada varivel envolvida no sistema, o objetivo deste trabalho analisar o desempenho

    operacional, econmico e energtico de um sistema de transporte de cana-de-acar.

  • 19

    2 REVISO BIBLIOGRFICA

    A produo de cana-de-acar vem se intensificando no Brasil principalmente pelo

    aumento da demanda propiciada pelos automveis flex. Somente em 2009 foram produzidos

    2.543.499 unidades do modelo, o que representa um acrscimo de 13,36% sobre a produo do

    ano anterior (ASSOCIAO NACIONAL DOS FABRICANTES DE VECULOS

    AUTOMOTORES - ANFAVEA, 2009). As vendas no mercado interno para o ano de 2009,

    segundo dados da ANFAVEA, foram de 2.711.267 unidades, o que representa um acrscimo de

    15,15% nas vendas para o mercado interno. Outro fator importante para esse crescimento da

    produo de cana a necessidade de renovao da matriz energtica, ou seja, uma menor

    dependncia dos combustveis fsseis. A produo de energia renovvel advinda de produtos da

    cana-de-acar em uma dcada teve um acrscimo de 82,20% (BRASIL, 2009). A produo de

    energia advinda de fsseis em um comparativo 2008/07 teve um acrscimo de 29,30% e a

    produo de energia por meios de gerao eltrica e produo de lcool para o mesmo perodo foi

    de 24,50%.

    Em uma dcada o aumento no processamento de cana-de-acar no Brasil foi de 94,19%

    (BRASIL 2009). Em seu terceiro levantamento em dezembro de 2009 sobre a safra 2009/10, a

    Companhia Nacional de Abastecimento CONAB estimou uma produo total de cana moda

    de 612 milhes de toneladas, o que representa um acrscimo de 8,62% em relao safra anterior

    (CONAB, 2009). Para o Ministrio de Minas e Energia o bagao destinado gerao de energia

    teve um acrscimo de 29,95% em relao ao ano de 2008, e, a produo de etanol um acrscimo

    de 22,13% na safra 2008/09 em relao safra anterior (BRASIL, 2009). Esses aumentos na

    produo e demanda pela cana-de-acar inexoravelmente iro repercutir para usina, em sua

    estrutura de custos. Como o preo determinado pelo mercado, o planejamento cada vez mais

    necessrio e de suma importncia para o abastecimento de matria-prima nas usinas, por isso a

    compreenso do sistema logstico da cana-de-acar o ponto inicial para determinao de um

    planejamento sistmico, que atrelado ao ferramental computacional e matemtico servem como

    indicadores ao gestor, tomador de decises.

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    2.1 Logstica da produo de cana-de-acar

    Segundo Silva (2006) a moagem da cana feita 24 horas por dia, ininterruptos durante o

    perodo de safra, uma vez que a cana se deteriora a medida que aumenta o tempo entre sua

    colheita e a moagem. Assim sendo, a entrega deve ser rpida para se evitar a perda da qualidade

    da matria-prima, o que compromete a eficincia industrial. A figura 1 demonstra a iterao

    indstria-campo, atravs de subsistemas, conforme Mundim (2009) citando Gualda (1995). O

    sistema logstico de produo de cana-de-acar compreende os sistemas agrcola e industrial,

    com objetivo de transportar matria-prima colhida do campo at o ptio da usina. Os autores,

    ento criaram subsistemas dentro do sistema agrcola que so: corte mecnico; carregamento;

    ptio de engate. O subsistema corte mecnico a parte do processo de cortar a cana e transferi-la

    ao transbordo, engate de trator com uma carroceria para recepo da cana. funo do

    transbordo trafegar pelo campo at o ponto determinado pela gerncia agrcola e carregar a

    composio veicular de carga (CVC), para que esta transporte a matria-prima a industria. O

    subsistema de carregamento a interao da colhedora de cana com o transbordo. possvel que

    esse carregamento seja feito diretamente na CVC, porm esta deve ser composta de apenas uma

    carroceria de carga. O subsistema ptio de engate onde ocorre a transferncia da carga colhida

    no campo para a CVC. tambm nesse ponto que regulamentada a documentao para o

    transporte da matria-prima e liberao da viagem.

    Como se pode observar esses subsistemas so interligados, e, portanto necessitam ser

    gerenciados para que no ocorra desperdcios de tempos e viagens desnecessrias de CVCs para

    carregamento de matria-prima.

    Segundo o modelo desenvolvido por Gualda (1995), a interligao entre os sistemas so

    realizadas pelo subsistema rodovirio, que so as vias de circulao para o transporte de cana e

    que acarretam em abastecimentos e manuteno dos equipamentos. Por fim, o subsistema

    recepo de cana-de-acar que serve de portal de entrada da matria-prima para a industria.

    Antes que a carga seja descarregada para processamento, esta deve ser pesada e retirada uma

    amostragem para controle da qualidade do produto. no subsistema tambm que ocorre a

    liberao para uma nova viagem para o campo, previamente estabelecida pela gerncia agrcola

    (MUNDIM, 2009; SILVA, 2006; GUALDA, 1995; HAHN, 1994).

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  • 22

    A logstica propriamente dita dividida em duas partes: a) distribuio fsica e b)

    administrao de materiais, conforme Figura 2 A distribuio fsica consiste dos processos

    posteriores aos processos fabris. J a administrao de materiais consiste como a administrao

    dos fluxos que saem do fornecedor e so direcionados fbrica (BALLOU, 1993).

    Figura 2 Esquema logstico genrico destacando o objeto de estudo. Fonte: Ballou, 1993

    No caso agrcola a administrao de materiais o abastecimento da usina com cana-de-

    acar de forma mais eficiente e eficaz, analisando a relao do frete e as distncias dos

    fornecedores. J os custos logsticos gerados na cadeia de abastecimento da usina variam de

    acordo com as diversas distncias percorridas pela frota de caminhes, desde a frente de corte at

    usina e das caractersticas de corte e carregamento de cana-de-acar nos caminhes (SILVA,

    2003; SANTOS et al., 2004).

    A caracterizao dos tempos decorridos no corte e carregamento muito importante para

    a interao com o transporte da cana, uma vez que, depois que a composio veicular de carga

    (CVC) liberada para frente de corte os custos de produo para essa CVC so iminentes. Por

    isso, para o desenvolvimento e aprimoramento do sistema logstico atravs de novas estratgias

    gerenciais para o transporte de cana cada vez mais pertinente para controle e reduo dos custos

    de produo (EID, 1996; CAIXETA, 1998; YAMADA, 1999), nos quais os tempos decorridos

    so fatores diretamente ligados aos custos de produo. Devido a diversas fontes de incerteza,

    como condies climticas, funcionamento perfeito dos equipamentos (sem quebras) no sistema

    de suprimento, comum em muitas usinas um descompasso entre a chegada de cana do campo e

    sua moagem ao longo do dia, resultando nas grandes filas de espera de CVCs nos ptios de

  • 23

    descarregamento, ou seja, altos nveis de estoque de cana e baixos nveis de utilizao dessas

    CVCs (IANNONI; MORABITO NETO, 2002).

    de responsabilidade da gerncia agrcola coordenar as operaes de corte, carregamento

    e transporte da cana (CCT), para proporcionar matria-prima com maior qualidade e sem falha de

    abastecimentos, uma vez que os custos de retomada de produo industrial so elevados, caso

    haja ineficincia no abastecimento. A busca pela moagem de uma matria-prima de melhor

    qualidade tem levado as usinas a reduzir a quantidade de cana estocada no ptio. E para isso, a

    confiabilidade do sistema de transporte deve ser alta (SILVA, 2006).

    Observando ento, a necessidade de eficcia no sistema de transporte as usinas utilizam-se

    de uma frota mista com caminhes prprios e terceirizados (HAHN, 1994). Mundim (2009)

    ressalta que o transporte efetuado de forma cclica entre a usina e os pontos de colheita da

    matria-prima e suas principais caractersticas so a de que um caminho visita apenas um ponto

    de suprimento (frente de corte), a cada viagem, retornando em seguida usina. Essas frentes de

    cortes no so permanentes, podendo variar em nmero e localizao diariamente. Nessa

    definio, o papel da gerncia agrcola a de evitar a formao de filas para carregamento e

    descarregamento da matria-prima, tal qual definir tambm qual sistema de colheita ser

    utilizado.

    2.2 Sistemas de colheita de cana-de-acar

    As operaes de colheita de cana foram classificadas por Ripoli (1996) em trs

    subsistemas distintos: manual, semi-mecanizado e mecanizado. Um sub-sistema envolve o corte e

    o carregamento, o transporte e a recepo da matria-prima, e por isso, existe a necessidade de

    gerenciamento para o uso dos equipamentos, tais como, o modo de oper-lo, localizaes das

    frentes de corte e carregamento. A integrao da rea agrcola com a industria fundamental para

    minimizar os custos de produo e dar um dinamismo maior ao sistema de colheita. por isso

    que o planejamento dessas atividades devem ter uma viso sistmica, uma vez que a deciso

    sobre um quesito acarreta interferncia direta em todo o sistema (SILVA, 2006).

  • 24

    A definio de colheita de cana-de-acar, segundo Bofill et al. (1982) a atividade que

    se inicia com o corte da cana no campo e termina quando essa cana est disponvel para moagem,

    na industria. Essa atividade requer uma srie de recursos como colhedoras, caminhes, tratores,

    reboques e/ou semi-reboques canavieiros. Observa-se ento, um significativo investimento,

    devido ao alto valor agregado aos recursos, alm dos custos decorrentes de utilizao. Com isso

    h uma necessidade constante em otimizao desses recursos, com reduo de custos para as

    industrias.

    No corte mecanizado a colhedora realiza conjuntamente as operaes de corte e

    carregamento nos caminhes, estando a cana crua ou queimada. Ou seja, no caso das operaes

    com colhedoras (corte mecanizado), tanto o corte como o carregamento realizado por uma

    nica mquina em uma nica operao. O tempo de corte e carregamento da cana em um

    caminho, nesse caso, aproximadamente trinta minutos. Em um dia, a colhedora corta em

    mdia mil toneladas de cana, o que representa a substituio de aproximadamente cem homens

    (SCOPINHO, 1999).

    Em decorrncia dos graves danos das queimadas ao ambiente, a legislao brasileira, pelo

    Decreto n 42.056/97, probe a despalha de cana por queima. Com isso, o uso da colheita de cana

    crua uma realidade cada vez mais presente. Alves e Novaes (1996) indicam que o setor

    sucroalcooleiro chegou no limite de um padro tecnolgico baseado na cana queimada, o que ir

    reduzir o tempo de ciclo operacional do sistema e conseqentemente nos custos totais de

    produo.

    A afirmao feita por Alves e Novaes (1996) pode ser observada nas pesquisas realizadas

    na poca, a mensurao dos custos totais de produo depende de diversos fatores, o que envolve

    muitas variveis e uma grande quantidade de incertezas (LOPES, 1995). Por isso, o trabalho de

    Silva (2006) apresenta a necessidade constante em planejamento e controle dessas atividades,

    uma vez que, a utilizao dos recursos no se limita apenas sua quantificao.

    Um dos fatores de importncia na composio dos custos so os tempos dispendidos no

    sistema. Isard (1975) descreve que o custo de transporte pode ser altamente afetado pelo tempo

    de carregamento e descarregamento. Esses tempos so definidos pelo autor como sendo custo

    terminal, tornando-se altamente expressivos quando o transporte efetuado em pequenas

    distncias e menos expressivos em grandes distncias (em curtas distncias o veculo tende a

  • 25

    realizar mais carregamento e descarregamento do que em longas distncias, numa mesma

    unidade de tempo).

    Analisando a influncia dos tempos improdutivos e auxiliares (associados com

    manuteno, carregamento e descarregamento sobre a capacidade de transporte de cana de uma

    frota, Figueiredo Filho et al. (1984) estudou caminhes com potncia entre 88 e 224 kW, e a

    capacidade de carga entre 15 e 45 t destacando a maior influncia desses tempos sobre o

    desempenho dos veculos nas distncias mais curtas. A metodologia utilizada por Figueiredo

    Filho et al. (1986), tambm fora descrito por Lopes (1995), que considerou a potncia de cada

    caminho carregado e vazio e sua relao proporcional entre as velocidades em estradas de

    asfalto e terra.

    A determinao de desempenho e custo operacional das operaes de colheita de cana,

    basicamente o que se encontrava na bibliografia era a utilizao de valores mdios de caminhes

    e tempo de carregamento. Porm, Gago (1986) apresentou uma padronizao de anlise para

    comparativo de quatro sistemas alternativos de colheita de cana. Essa padronizao se d pela

    distribuio dos tempos de operao, que so: a) tempos produtivos; b) tempos auxiliares c)

    tempos perdidos. A proposta de Gago (1986) foi retificada por Gonalves et al. (1993), no que

    tange a classificao dos tempos de operao das mquinas, assim com a redefinio dos tempos:

    a) produtivos; b) acessrios; c) auxiliares; d) inaptido; e) perdidos; f) trabalhados. Esses tempos

    definidos pelos autores so para determinar eficincias que permitam distinguir paradas de

    equipamentos por situaes gerenciais ou climticas, essa a diferenciao em relao

    metodologia proposta anteriormente (GAGO, 1986), que permitia a partir das distribuies dos

    tempos calcularem eficincias, porm no havia essa distino. Essas influncias dos tempos

    ocasionados por paradas de mquinas sejam colhedoras, tratores, transbordos ou mesmo os

    caminhes para transporte da cana refletem nos custos de produo.

    Assim, Balastreite et al. (1995) destacam que o uso de sistemas otimizados reduz os

    custos operacionais e identificaram em dez diferentes sistemas com dez diferentes equipamentos

    para CCT de cana-de-acar. Para cada um desses equipamentos existe uma determinada

    capacidade operacional e custos operacionais distintos. Os custos totais de produo de cana

    planta variaram em 10% para distncias de 2 a 30 km at a industria e na cana soca 35% para as

  • 26

    mesmas distncias. Essa maior variao na cana soca indica a grande influncia do transporte no

    custo total de produo da cana, principalmente aps a implantao da cultura.

    Os nmeros com relao ao custo total de produo foram estudados por Caixeta et al.

    (1998) que representa 30%, sendo que 12% representa apenas o transporte da cana e Chaves,

    citado por Ripoli e Ripoli (2004) onde os custos para as atividades de colheita e transporte

    representam 35% aproximadamente.

    2.3 Modelos e Simulaes

    Freitas Filho (2001) destaca a importncia dos termos sistemas e modelos para um

    melhor entendimento do que vem a ser uma simulao. Um sistema uma coleo de elementos

    que interrelacionados atuam para atingir os objetivos determinados. Esses elementos so aqueles

    que executam atividades e constituem processos. J o modelo corresponde a uma representao

    do sistema. Modelos jamais iro conseguir representar todas as peculiaridades do sistema

    original; seu objetivo sim ampliar a viso sobre essas peculiaridades de interesse do sistema em

    estudo. Para o desenvolvimento de um modelo requerido um grau de abstrao e simplificaes

    da organizao e do funcionamento do sistema real. A figura 3 demonstra o estudo de Berends

    (1999), onde distingue diferentes definies e suas aplicaes especficas sobre simulao.

    Figura 3 Distino dos diferentes tipos de simulao. Fonte: Berends (1999)

    Determinstica Fsica

    Numrica Simulao

    Estocstica Matemtica

    Analtica

  • 27

    A simulao fsica trata da experimentao de objetos reais que agem como modelos de

    representao da realidade. J a simulao matemtica as relaes de um sistema so expressos

    em frmulas matemticas, o que pode ser feito de duas maneiras: por simulao analtica ou

    simulao numrica. Na simulao analtica por derivada se chega a uma soluo tima ao

    modelo proposto. A simulao numrica usa um modelo para avaliar o comportamento dos

    sistemas no requerendo uma soluo tima. A distino na utilizao da simulao numrica

    se ser utilizado parmetros fixos (determinsticos) ou por distribuio de probabilidades

    (estocstico).

    2.3.1 O auxlio da modelagem e simulaes no CCT

    A utilizao de softwares para auxiliar uma alocao tima de equipamentos, mapear a

    produtividade, ou distribuio dos tempos produtivos contribuem para a predio do

    comportamento de um sistema de colheita e transporte de cana-de-acar para garantir o

    fornecimento de cana para moagem.

    Hanh et al. (1994) desenvolveram um programa para auxiliar a tarefa de alocao diria

    de caminhes, carregadoras e tratores. O grande nmero de variveis envolvidas nesse

    planejamento leva a um super dimensionamento da frota, acarretando maiores custos devido ao

    tempo perdido em filas pelos equipamentos. Alm do planejamento dirio, o sistema pode ser

    usado para prever um impacto da introduo de novos equipamentos no sistema de transporte;

    para testar diferentes nmeros de trocas de turno por perodo e o melhor intervalo entre uma troca

    e outra para amenizar o problema de queda no estoque de cana; para treinamento de pessoal. No

    modelo computacional proposto os tempos perdidos so aqueles nos quais os equipamentos esto

    disponveis, mas no so utilizados em funo de situaes gerenciais. Os tempos perdidos de

    maior repercusso no sistema so as filas dos caminhes na balana e no campo, o tempo ocioso

    das colhedoras ou carregadoras espera de veculos de transporte e o tempo de espera dos

    tratores por carrocerias (reboques e julietas). O modelo foi validado com a comparao dos

    resultados da simulao com dias normais de operao de uma usina. A similaridade dos

    resultados confirma a possibilidade de uso do modelo. Nessa simulao os autores concluram

    que, sem mudanas drsticas na operao do sistema de transporte, seria possvel reduzir de 5 a

  • 28

    22% o nmero de caminhes e de 40 a 54% o nmero de carregadoras e colhedoras que operaram

    (HAHN et al., 1995).

    Iannoni e Morabitto (2006) utilizaram-se da simulao estocstica para verificar os

    tempos perdidos em um sistema de transporte de cana-de-acar. A simulao estocstica

    realizada utilizando distribuies estatsticas para representar dados de entrada. Para isso, os

    autores consideraram as seguintes hipteses no modelo estocstico de simulao: (i) trata-se de

    um sistema fechado em que o tempo mdio total que os veculos permanecem no campo (viagem

    de ida e volta, tempo de espera e processo de carregamento na frente de corte de cana)

    representado por uma distribuio de probabilidade, para cada tipo de veculo, e determinada a

    partir dos dados coletados1 em um tpico dia de operaes. importante destacar que os autores

    consideraram em mdia, a distncia entre talhes de colheita e as condies operacionais de

    corte, carregamento e transporte se mantenham no perodo de safra. (ii) o processo de viagem e

    carregamento no campo considerado independente entre os veculos. Portanto, cada veculo

    permanece no campo um tempo determinado pela distribuio de probabilidade, a qual depende

    do tipo de veculo. O que na prtica, h uma dependncia entre os veculos, principalmente no

    processo de carregamento. (iii) o tempo de moagem depende da capacidade da moenda e da carga

    transportada por veculo. Aqui os autores consideram que as moendas operam de modo

    ininterruptos e com capacidade total. Para calcular o tempo total de simulao, por meio do

    software Arena, os autores utilizaram o Mtodo de Loteamento proposto por Law e Kelton

    (1991) e Pegden et al. (1995), o software realiza os procedimentos estatsticos necessrios,

    calculando a correlao para diferentes tamanhos de lote e realizando o loteamento a partir da

    determinao do nmero de observaes de cada lote que garanta a correlao prxima a zero. O

    objetivo da simulao estocstica proporcionar ao tomador de deciso mais uma ferramenta em

    relao aos tempos perdidos em fila, uma vez que, a simulao estocstica pode ser contnua

    (vrios dias), considerando as simplificaes e as hipteses, e em razo de seu carter aleatrio,

    traz alguns desvios em relao aos resultados dos dados obtidos em um dia tpico de operao

    1 IANNONI, A. P.; MORABITO, R. Anlise do sistema logstico de recepo de cana-de-acar: um estudo de caso utilizando simulao discreta. Gesto & Produo. So Carlos, v. 9, n. 2, p. 107-128, ago. 2002.

  • 29

    (amostra). Apesar disso, os autores consideraram os resultados como aceitveis e que os

    resultados podem ser utilizados para medir o desempenho do sistema.

    2.3.2 Simulao de desempenho e custos de transporte

    O avano tecnolgico acompanhado da evoluo em desenvolvimento de programas

    proporciona, cada vez mais, estudos que se utilizam dessas ferramentas, uma vez que existe a

    facilidade em estimar acontecimentos futuros sobre uma determinada varivel. Mas para isso

    necessrio o conhecimento profundo, quer seja da programao ou dos conceitos bsicos as quais

    essas variveis esto associadas.

    O conhecimento de custos operacionais atualizados e precisos o pr-requisito mais

    importante para avaliar o custo total de uma operao de transporte ou em uma anlise de

    investimento. Beger et al. (2003) em um estudo para minimizar os custos de operao do

    transporte no setor florestal utilizando-se do mtodo simplex de programao linear, definiu o

    custo total por caminho somando-se os custos fixos e variveis. Segundo os autores, muitos

    problemas de administrao e economia tratam da alocao limitada de recursos, tendo em vista

    maximizar algum ndice de performance ou minimizar alguma medida de custo. As tcnicas

    matemticas para planejar tais alocaes constituem a programao matemtica. Assim, em todo

    problema desenvolvido pelos autores apenas uma funo pode ser otimizada, os demais objetivos

    devem ser expressos como restries. Nesse contexto, os resultados obtidos no que tange os

    custos totais somaram R$ 18.488,98 por ms com o volume transportado de 5.130 estreos de

    madeira, o que representa R$ 3,60 por estreo, aps a utilizao da modelagem por programao

    linear esse custo poderia ser reduzido para R$ 2,94, sendo que os custos ficariam em R$

    19.534,65, porm o volume transportado passaria para 6.638 estreos, isso representa uma

    reduo de 18,33% nos custos.

    Ainda no setor florestal, estudos sobre o custo do transporte apontam na faixa de 40% dos

    custos da empresa (MALINOVISCK; FENNER, 1986). Segundo Leite (1992) a distncia um

    dos fatores que mais afetam o custo do transporte e este varia de acordo com a localizao da

    fbrica em relao s reas de produo da madeira. Esse ensejo sobre o setor florestal nada mais

    serve para observar que os custos de transporte para os setores primrios da economia bastante

  • 30

    significativo, uma vez que a infra-estrutura do pas precria, onde maior parte das estradas no

    so pavimentas e/ou pssimas condies de asfalto.

    Banchi et al. (2009) no trabalho de custos de reparos e manuteno dos implementos

    rodovirios determinou que nos custos variveis 38% so esto vinculados a peas e 21% aos

    pneus. Subdividindo os implementos rodovirios em reboque CI (20t); reboque CP (24t); semi-

    reboque CP (35t) e Dolly, os autores encontraram os custos acumulados de reparos e

    manutenes para cada um deles de acordo com a vida til em quilmetros. Assim o reboque de

    cana inteira (CI) apresentou uma vida til em 230.000 km com seus custos acumulados prximos

    a R$ 60.000,00. J o reboque cana picada (CP) apresentou uma vida til prximo de 200.000 km

    com seus custos acumulados em R$ 40.000,00. Para semi-reboque a vida til chegou prximo

    dos 300.000 km com seus custos acumulados em R$ 40.000,00 e Dolly uma vida til de 270.000

    km e custos em R$ 20.000,00. No que tange ao uso anual desses implementos a pesquisa

    apresentou 28.000, 23.000, 56.000, e 56.000 quilmetros respectivamente.

    Lopes (1995) desenvolveu um modelo para simulao de um sistema corte, carregamento

    e cransporte (CCT). Os resultados obtidos para os custos do transporte (R$.t-1) pelo modelo

    proposto ficaram bem prximos aos fornecidos pelas usinas, o que demonstra a eficincia na

    utilizao da ferramenta. Em uma situao de rotina da usina pode-se previamente estabelecer os

    custos dirios do transporte e realizar possveis correes com a utilizao do modelo no sistema.

    No modelo desenvolvido pode-se verificar ainda que quanto maior a distncia percorrida pela

    composio de transporte maior ser seu custo. O autor observou ainda que a composio

    treminho em comparao com as demais composies em estudo foi a que apresentou

    menores custos, isso se deve pela maior quantidade de cana transportada em relao aos

    quilmetros percorridos.

    A dificuldade de obteno de dados reais de custos de sistemas de transporte e de sistemas

    mecanizados agrcolas a principal restrio para anlise de investimentos e viabilidade de

    projetos. Para suprir essa necessidade Crossley (1988) sugere a alternativa da modelagem

    matemtica. Na simulao dos custos de transporte, so necessrias as seguintes informaes:

    caracterstica dos veculos, condies de operao dos veculos, e mtodo de anlise que combine

    os dois grupos de informaes de forma lgica e realista. Com a validao do modelo possvel

    submet-lo a diversas condies operacionais e avaliar comparativamente o resultado de

  • 31

    diferentes cenrios. A criao de cenrios permite uma reduo de erros, alm da compreenso de

    como os diferentes recursos interagem.

    Ali e VanOudheusden (2009) estudando o planejamento logstico para veculos agrcolas

    formularam uma programao integral para planejar rotas e as interaes existentes na etapa de

    colheita com o objetivo de reduzir o tempo de carregamento e conseqentemente minimizar os

    custos, porm o modelo proposto s conseguiu solues exatas para reas com at cinco hectares.

    Law e Kelton (1991) discorrem que as solues analticas utilizam tcnicas tradicionais da

    matemtica e estatstica para realizar a anlise e obter informaes exatas sobre o sistema

    modelado. Porm os mesmos autores relatam que se a complexidade do sistema for muito grande,

    torna-se invivel a utilizao de solues analticas, pois as relaes matemticas sero muito

    extensas e o clculo de extrema complexidade. Por isso, procura-se utilizar a simulao. Isso

    porque a simulao consegue modelar as caractersticas complexas do sistema, inclusive seu

    aspecto estocstico (ou probabilstico) e dinmico, sem tornar o modelo difcil de ser estudado.

    Botter (2002) prope a simulao como ferramenta ideal para estudar sistemas grandes,

    complexos, que ocorrem interaes entre atividades (ou entre modais) que dificultam a

    modelagem analtica.

    2.4 Rendimento energtico ou balano energtico

    Desde a sua efetiva incorporao matriz energtica brasileira em 1975 at a atualidade, o

    etanol conseguiu importantes resultados: a produo e a demanda ultrapassaram largamente (em

    volume e escopo) as expectativas colocadas no incio do Programa Nacional do lcool

    (Prolcool); a implementao de tecnologias e avanos gerenciais tornaram esse combustvel

    renovvel competitivo com os combustveis fsseis; as caractersticas de sua produo o tornam a

    melhor opo, no momento, para a reduo da emisso de gases de efeito estufa no setor dos

    transportes (MACEDO; NOGUEIRA, 2004).

    Galembeck e Pardini (2009) dizem que a capacidade de gerao de eletricidade nas usinas

    de acar e lcool ligadas a rede eltrica chegou a 1,5 gigawatts em 2007, ou seja, mais do que

    um dcimo de Itaipu, mas com investimentos muito menores. Os excessos de bagaos de cana

  • 32

    so ainda usados por muitas industrias como fonte de energia trmica, o que permite a estas

    apresentar uma baixa pegada de carbono.

    Sustentabilidade talvez seja a nova palavra para um futuro prximo, assim como fora

    globalizao, revoluo, imprio dentre outras. Portanto, novos conceitos, ou novos mtodos

    devem ser incorporados anlise para o tomador de deciso. Nesse novo ambiente, o foco da

    gesto agrcola que ainda se baseia nos custos de produo apenas, deve tomar um novo caminho

    em busca da sustentabilidade.

    O balano energtico ou rendimento energtico visa estabelecer os fluxos de energia,

    identificando a demanda total, a eficincia refletida pelo ganho lquido e pela relao

    produo/demanda, alm da quantidade necessria para produzir ou processar um determinado

    produto (ROMANELLI, 2007; SIQUEIRA et al., 1999; HETZ et al., 1994). Assim, o rendimento

    energtico um fator de fundamental importncia na seleo da matria-prima para produo de

    energia, sendo uma tcnica utilizada para o mapeamento da cadeia produtiva, uma vez que pelo

    conceito considera-se no apenas as fontes de energia de entrada empregadas, mas tambm a

    energia demandada nos processos de fabricao e obteno de outros insumos e servios no

    processo produtivo.

    Romanelli (2007) estudando a sustentabilidade energtica de um sistema de produo da

    cultura do eucalipto utilizou-se da metodologia de anlise dos fluxos de energia, uma vez que

    atravs dela pode-se identificar a demanda total, determinar a eficincia energtica que refletida

    pelo ganho lquido de energia e tambm pela relao entre a energia disponibilizada e

    demandada. O uso dessa metodologia permite a aplicao de alguns indicadores que abordam o

    desempenho energtico de sistemas de cultivo, sendo os principais: Energy Return Over

    Investiment (EROI); Balano de Energia (BE); Intensidade Energtica (IE). O EROI refere-se a

    razo da energia disponibilizada/ demandada em um processo. O BE refere-se ao ganho lquido

    de energia por rea cultivada e a IE a intensidade de energia por unidade de produto (massa,

    volume) obtido, sendo vital para avaliar processos cujos produtos no apresentam finalidade de

    disponibilizao de energia. Esses indicadores so determinados a partir dos fluxos de energia de

    entrada e sada do sistema. A determinao desses indicadores podem ser identificados pelas

    equaes (1) e (2):

    EROI = (ES EE) / EE (1)

  • 33

    Em que,

    EROI: retorno em energia sobre energia investida, em MJ.MJ-1;

    ES: energia de sada, em MJ.ha-1;

    EE: energia de entrada, em MJ.ha-1.

    BE = ES EE (2)

    Em que,

    BE: balano de energia, em MJ.ha-1.

    Conforme o conceito aplicado, Romanelli (2007) explica que caso a determinao da

    biomassa no seja para a disponibilizao de energia, pode-se considerar a biomassa como sendo

    um output. Assim, ter-se- um ndice que relaciona a biomassa produzida com a energia

    demandada pelo sistema de produo. Esse ndice a intensidade energtica (IE), energia por

    massa ou volume. Para seu clculo, determina-se o quanto de energia por unidade de produto

    final foi requerida atravs da razo de energia de entrada (MJ.ha-1) e a produtividade obtida

    (m.ha-1) (Equao 3).

    IE = EE / Prod (3)

    Em que,

    IE: intensidade energtica, em MJ.m-3;

    Prod: produtividade, em m.ha-1.

    Aps definidos a metodologia de clculo, o prximo passo determinar as sadas de

    energia do sistema, ou seja, o produto da produtividade da floresta (m.ha-1) pelo contedo

    energtico da floresta (MJ.m). Em seguida feito a determinao das entradas de energia, ou

    seja, com base nos fluxos de mo-de-obra, depreciao de maquinrio, consumo operacional, nos

    insumos aplicados na implantao e conduo da floresta e nos respectivos ndices de energia de

    cada um deles, determina-se ento, o fluxo de entrada de energia do sistema de produo avaliado

    (ROMANELLI, 2007). Assim sendo, o autor, encontrou os seguintes resultados em sua pesquisa:

    EROI de 58,5 MJ.MJ-1, a intensidade energtica da biomassa foi de 124,7 MJ.m e o balano de

    energia foi de 2.120, 7 GJ.ha-1. Se considerar a energia solar incidente durante o ciclo da rotao

  • 34

    a eficincia de transformao de energia inferior a 100%, em funo da irreversibilidade dos

    processos (entropia).

    Assenheimer et al. (2009) destacam que com aumento da demanda por alimentos, devido

    ao aumento da populao mundial, faz com que a demanda por energia nos sistemas de produo

    sejam maiores, assim a preocupao com a escassez dos recursos energticos ameaa a

    sustentabilidade dos sistemas de produo. A proposta feita pelos autores foi uma avaliao

    energtica de sistemas de produo de soja, para isso em seu ensaio para o sistema orgnico foi

    adotado aplicao de herbicida no seletivo, com posterior semeadura direta sobre a palha e

    colheita mecanizada. J no sistema convencional utilizou-se o plantio direto.

    Para Comitre (1993), a energia consumida em um processo produtivo classificada em

    energia direta e indireta. Segundo Castanho Filho e Chambaribery (1983) a energia direta

    considerada como aquela advinda da energia biolgica (humana e animal) e fssil, e, a indireta

    advinda de mquinas e equipamentos, ponderando a depreciao da vida til.

    Portanto, para realizar as converses energticas entre os sistemas Assenheimer et al.

    (2009), utilizaram da metodologia proposta por Santos et al. (2001), em que a converso

    energtica dos sistemas a razo entre a energia convertida e a energia consumida, em cada

    sistema. J o balano energtico a diferena entre a energia convertida e a energia consumida.

    Segundo Carmo et al. (1998) a eficincia est ligada ao total de calorias produzidas, que por sua

    vez esto associadas aos redutos e tecnologias empregadas na produo. Os resultados

    apresentados por Assenheimer et al. (2009) para a quantificao energtica dos insumos, que

    nada mais que a multiplicao do produto fsico pelos respectivos ndices de converso,

    computados em Mega Joule (MJ). Assim, o maior consumo de energia no estudo realizado foi do

    fertilizante 44,14% do consumo total de energia que representa 5.408,63 MJ.ha-1. No sistema

    convencional o maior consumo foi observado com relao ao herbicida 8.837,73 MJ.ha-1,

    representando 52,85%. A eficincia energtica produzida no sistema convencional foi de

    130.540,80 MJ.ha-1, correspondendo uma produo de 130 sacas por hectare aproximadamente.

    J o sistema orgnico apresentou 53.943,48 MJ.ha-1, correspondendo a uma produo de 53 sacas

    aproximadamente por hectare, ou seja uma produo inferior a 59%. O balano energtico na

    produo de soja convencional foi de 113.817,37 MJ, e 41.689,04 MJ no sistema orgnico com a

    energia consumida para a produo de um hectare foi de 16.723,43 MJ e 12.254,44 MJ

  • 35

    respectivamente. O alto rendimento energtico obtido na cultura convencional se deve ao sistema

    de plantio direto, uma vez que a utilizao de operaes com maquinrios so reduzidos,

    contribuindo para uma economia no consumo de energia fssil.

    Avaliando o custo energtico em diferentes operaes agrcolas Fernandes et al (2008)

    identificaram que os custos energticos do plantio direto foram menores que o plantio

    convencional em 52,72%. O preparo com cultivo mnimo (grade leve) com 77,52%,

    proporcionou uma economia entre 1.216,52 e 578,69 MJ.ha-1, respectivamente, o equivalente a

    25,45 e 12,10 litros de combustvel para cada hectare trabalhado. Os autores utilizaram da

    metodologia proposta por Fluck (1981).

    Uma vez que, sustentabilidade engloba no apenas aspectos econmicos necessrio uma

    nova abordagem para determinar viabilidade em projetos de investimentos. A ponderao entre o

    consumo de recursos naturais e a lucratividade econmica estimula a busca da lucratividade

    atravs da melhoria ambiental (SHIREMAN, 1999). Existe um crescente reconhecimento que a

    viabilidade econmica em longo prazo e a proteo ambiental so compatveis.

    As industrias em geral buscam indicadores de desempenhos econmico-financeiros para

    justificar seus investimentos. O segmento agrcola no diferente, porm a viabilidade de

    projetos e processos necessita de uma nova tica para proporcionar melhores condies de vida

    sociedade. Com a utilizao da ferramenta computacional, nesse caso a utilizao de modelos

    pode-se quantificar para uma determinada produo suas implicaes nos custos da empresa, bem

    como a demanda de energia no processo. Assim o tomador de decises poder simular e escolher

    a melhor opo para empresa e para a sociedade, buscando um processo mais limpo,

    ecologicamente eficaz.

  • 36

  • 37

    3 MATERIAL E MTODOS

    Para atender ao objetivo proposto para o trabalho, caracterizou-se, primeiramente, o

    sistema de transporte de cana de acar por meio de um esquema e com base nesse esquema

    desenvolveu-se um fluxograma para apoiar o desenvolvimento de um modelo sistmico. O

    modelo integra as variveis que permite avaliar o desempenho operacional, econmico e

    energtico do transporte. A seguir coletou-se se junto a uma Usina dados referentes ao

    desempenho operacional da composio (CVC) cavalo mecnico e carrocerias que associados

    aos dados de bibliografia compem o conjunto de variveis referente entrada de dados no

    modelo. O modelo foi verificado quanto a erros e aplicado ao desenvolvimento de cenrios.

    A Figura 4 apresenta um esquema do sistema de transporte de cana a ser analisado. O

    ciclo do transporte se inicia no controle da Usina, responsvel pela logstica, onde indicado o

    local, talho, para onde a CVC deve se deslocar para ser carregada. Ao chegar ao talho existem

    duas possibilidades. Na primeira, o cavalo separado das carrocerias e acoplado a outras j

    carregadas (cana picada) e, na segunda, a composio aguarda o carregamento pelo transbordo

    retornando para a indstria (Usina) com as mesmas carrocerias. Ao chegar Usina existem duas

    opes. Na primeira, o cavalo desacoplado das carrocerias e acoplado a outras vazias e dirige-se

    ao controle iniciando um novo ciclo de carregamento. A cana contida nas carrocerias ser pesada

    e descarregada com apoio de outro veculo. Na segunda, a composio aguarda na fila, passa pela

    balana, efetua o descarregamento na indstria e volta ao ponto de controle para o incio de um

    novo ciclo. Quando o cavalo opera independentemente das carrocerias o sistema denominado

    popularmente de bate-volta.

  • 38

    Figura 4- Ciclo operacional do transporte de cana

    A composio veicular de transporte (CVC), objeto desse estudo, formada por um

    modelo de cavalo mecnico, duas carrocerias e um acoplamento de carrocerias (dolly). O cavalo

    mecnico tem uma potncia bruta no motor de 315 kW (428 cv), capacidade mxima de trao de

    123.000 kg e peso (massa) bruto total de 10.300 kg. As carrocerias so fabricadas em ao, perfil

    I, tem capacidade volumtrica de 90 m3, tombamento lateral e massa de 26.740 kg. O total da

    composio em ordem de marcha de 37.040 kg. No ciclo operacional adotado, o cavalo

    mecnico acompanha as carrocerias tanto no carregamento quanto no descarregamento e

    considerou-se que a composio opera somente durante a safra.

    3.1 Desenvolvimento do modelo

    Com a finalidade de representar o ciclo operacional do transporte foi desenvolvido um

    modelo em planilha eletrnica2 com base no fluxograma apresentado na figura 5. O modelo

    inicia (1) com a entrada de dados referentes ao desempenho operacional (2): velocidade na

    estrada; distncia; tempo de carregamento e descarga; consumo de combustvel na viagem; carga

    2 Microsoft Excel

  • 39

    Figura 5 Fluxograma do modelo para o calculo das variveis que compes o desempenho operacional,

    econmico e energtico

    lquida; caractersticas tcnicas da composio veicular de transporte; jornada de trabalho;

    eficincia administrativa; dias de safra. Com bases nos dados e nas suas relaes, o modelo

    calcula o desempenho operacional do conjunto cavalo mecnico-carroceria (3): tempo de viagem;

  • 40

    tempo de ciclo; velocidade de ciclo; consumo de combustvel por tonelada transportada;

    capacidade de transporte em toneladas. O desempenho operacional associado com os dados

    econmicos (4) fornece as variveis que permitem analisar o desempenho econmico da CVC

    (5): custos fixos e variveis; custo total da composio; custo total do transporte. Com base nos

    ndices de converso de energia (6) consumo de combustvel (3) e nos resultados referentes ao

    desempenho operacional/econmico determina-se o rendimento energtico e a energia

    despendida. Caso se deseje um novo cenrio (8), inicia-se o processo novamente, realizando-se as

    modificaes desejadas nos dados de entrada.

    3.2 Determinao do desempenho operacional

    Os dados do desempenho operacional da composio foram obtidos nos registros de uma

    Usina3 referentes a 561 viagens durante a safra 2009/10. Desse total extraiu-se uma amostra

    aleatria com 250 dados para as variveis: a) velocidade mdia na estrada; b) carga transportada;

    c) distncia percorrida; d) tempo de carregamento; e) tempo de descarregamento. Para o consumo

    de combustvel, a amostra correspondeu a 102 dados de um total de 163. Esses dados referem-se

    ao modelo da CVC descrito. A analise dos dados foi realizada utilizando-se da estatstica

    descritiva. Quanto aos outros dados necessrios para operacionalizar o modelo, eles foram

    obtidos da bibliografia ou por consulta direta em catlogos e revendas.

    O tempo do ciclo operacional da CVC calculado com base nos dados referentes

    distncia do ciclo (DTc), velocidade mdia de estrada (VME), tempo de carregamento (TCar) e

    descarregamento (TDes), equao 1. A distncia do ciclo refere-se ao percurso controle-talho,

    talho-controle, completando um ciclo.

    3 A Usina est localizada na regio central do Estado de So Paulo e a mesma solicitou que o nome no fosse identificado e que os dados s fossem utilizados de forma parcial. Por esse motivo extraiu-se do total uma amostra aleatria.

  • 41

    TC: tempo de ciclo (h);

    DTc: distancia do ciclo percorrida pela composio (km);

    VME: velocidade mdia na estrada (km.h-1);

    TCar: tempo carregamento (min.);

    TDes: tempo descarregamento (min.).

    A velocidade mdia no ciclo (VMC) calculada por meio da equao 2:

    Em que:

    VMC: Velocidade mdia do ciclo em km h-1.

    O nmero de viagens que a composio realiza em uma jornada de trabalho calculado

    como:

    NVj: nmero de viagens na jornada;

    JRT: jornada real de trabalho em horas (h).

    A jornada de trabalho real refere-se ao perodo em horas no dia no qual a CVC operou

    no transporte de cana e depende da rea administrativa da empresa. Desse perodo so excludos

    os tempos referentes ao clima, quebras, operador, abastecimento, lavagens entre outros. Para que

    esses tempos sejam considerados no calculo do desempenho operacional um valor de eficincia

    de aproveitamento da jornada, aqui denominada de eficincia administrativa (EFA), includo,

    equao 4.

    Em que:

    THj: total de horas da jornada (h);

    EFA: Eficincia administrativa (%).

  • 42

    Com base no nmero de viagens e na carga lquida transportada (CLt) pela composio

    em um ciclo, calcula-se a quantidade de cana transportada diariamente para as condies

    especificadas pelos dados, equao 5:

    Em que:

    QCTj: quantidade de cana transportada na jornada (t dia-1);

    CLt: carga lquida transportada (t).

    A quantidade de cana prevista para ser transportada pela composio na safra calculada

    de acordo com a equao 6:

    Em que:

    QCTs: quantidade de cana transportada na safra (t safra -1);

    NDs: nmero de dias de safra.

    O nmero de dias de safra corresponde aos dias efetivamente disponveis para o

    transporte. As distncias percorridas pela composio na jornada e na safra so obtidas por meio

    das equaes 7 e 8.

    Em que:

    DTj: distncia percorrida na jornada pela composio (km).

    Em que:

    DTs: distncia percorrida na safra pela composio (km).

  • 43

    3.3 Determinao do desempenho econmico

    O desempenho econmico envolve o clculo dos custos diretos, fixos e variveis. Os

    custos diretos so aqueles associados posse e ao uso e divididos em fixos e variveis. Os custos

    fixos independem da utilizao da composio e englobam: depreciao; seguro; alojamento;

    taxas de licenciamento, juros. Os custos variveis dependem do uso e compreendem os gastos

    com combustvel, reparos e manuteno e pneus. Como o modelo foi desenvolvido para calcular

    o desempenho dos equipamentos, cavalo mecnico e carrocerias, o custo da mo de obra no ser

    includo nos clculos. As equaes apresentadas so aplicadas indistintamente para o cavalo

    mecnico e as carrocerias, alterando-se somente os valores.

    3.3.1 Custo fixo

    A metodologia proposta para o calculo do custo fixo da CVC baseada na ASAE (2001),

    equao 9:

    Em que:

    CFa: custo fixo anual (R$);

    Vi: valor inicial em reais (R$);

    Vf: valor final em decimal;

    Vu: vida til em ano;

    i: taxa de juros aplicado ao capital (decimal);

    Al: alojamento (decimal);

    Sg: seguro (decimal);

  • 44

    Lc: licenciamento (decimal).

    Os dados para o calculo devem ser alimentados no modelo. Os clculos dos custos fixos

    para o cavalo mecnico e para as carrocerias so calculados independentemente e depois

    somados, compondo o custo fixo da CVC.

    3.3.2 Custo varivel

    O custo varivel compreende os gastos referentes ao combustvel, reparos e manuteno e

    pneus. O consumo de combustvel refere-se ao conjunto cavalo-carretas durante o ciclo de

    transporte e foi obtido com base no banco de dados da Usina, correspondendo a uma amostra de

    102 dados de um total de 163. Para os itens reparos e manuteno e pneus, o modelo calcula

    separadamente os custos para o cavalo mecnico e carrocerias e posteriormente realiza a soma

    para obter o custo varivel da CVC.

    Custo do combustvel: O custo do combustvel determinado com base no consumo por

    quilometro e preo do litro, equao 10:

    Em que:

    CCb: custo do combustvel em reais por quilometro (R$ km-1);

    Pl: preo do litro de combustvel Diesel; (R$ L-1);

    CCk: consumo de combustvel da composio no ciclo (km L-1).

    Reparos e manuteno: Neste item esto envolvidos os valores das peas e mo-de-obra

    necessrias para a realizao dos reparos e a manuteno da CVC ao longo da vida til. Os custos

    dos reparos e da manuteno obtido por meio de um porcentual em relao ao valor inicial que

    ser despendido ao longo da vida til, equao 11 :

  • 45

    Em que:

    CRM: custo de reparo e manuteno (R$ km-1);

    FRM: fator de reparo e manuteno em decimal;

    VUk: vida til em quilmetros.

    Ressalta-se que o modelo calcula separadamente os custos dos reparos e manuteno para

    o cavalo-mecnico e para as carrocerias realizando a somatria posteriormente. Deste modo os

    valores referentes ao valor inicial (Vi), fator de reparo e manuteno (FRM) e vida til em

    quilmetros (VUk) so atribudos independentemente para o cavalo mecnico e para as

    carrocerias.

    Custo dos pneus: Devido ao valor unitrio e ao nmero de pneus de uma composio, o

    custo varivel desse componente deve ser calculado em separado, Lopes (1995). No modelo

    considerou-se os custos referentes ao uso dos pneus novos e a recuperao (recapagem). Os

    custos referentes aos pneus foram calculados como:

    Em que:

    CPk: custo varivel por quilometro referente aos pneus (R$ km-1);

    CPnk: custo por quilometro referente vida til do pneu novo (R$ km-1);

    CRk: custo por quilometro referente vida til do pneu recapado (R$ km-1).

    Os valores de CPnk e CRk so calculados no modelo por meio das equaes 13 e 14.

    Em que:

  • 46

    NPnE: nmero de pneus novos referentes ao equipamento (cavalo mecnico ou

    carrocerias);

    VPn: valor do pneu novo em reais (R$);

    VUPn: vida til do pneu novo em quilmetros (km).

    Em que:

    NRc: nmero de recapagens previstas/recomendadas;

    NPR: nmero de pneus a recapar;

    VRec: valor da recapagem (R$);

    VURec: vida til de cada recapagem (km).

    O custo varivel da CVC, em reais por quilometro, dado pela somatria dos valores,

    cavalo mecnico e carrocerias, referentes ao combustvel, reparos e manuteno e pneus.

    Em que:

    CVrC: custo varivel da composio

    3.3.3 Custo do transporte

    O custo da tonelada de cana-de-acar transportada obtido por meio da equao 16.

  • 47

    CTr: custo total do transporte (R$ t-1).

    3.4 Rendimento energtico e energia despendida no transporte

    O rendimento energtico calculado de acordo com a proposta de Gago et al (1986). Ele

    pondera a quantidade de cana transportada com o consumo de combustvel na unidade de tempo e

    permite avaliar os efeitos de diferentes cargas e distncias, equao 17.

    [17]

    Em que:

    RE: rendimento energtico em (t km L-1)

    A metodologia empregada no modelo para o calculo da energia despendida no transporte

    tem como base a utilizada por Santos et al. (2001) e Romanelli (2007). A energia despendida

    definida neste trabalho como a razo entre a energia consumida pelo sistema de transporte e a

    carga transportada. A quantificao energtica foi obtida por meio do produto fsico pelos

    respectivos ndices de converso, computados em MJ (Mega Joule), equao 18.

    [18]

    Em que:

    EDt: energia despendida no transporte em MJ t-1;

    EDcvc: energia despendida com a CVC (MJ t-1);

    EDCb: energia despendida com o combustvel (MJ t-1);

    EDR: energia despendida com rodados (pneus).

  • 48

    Os ndices de converso utilizados no clculo da EDt foram obtidos na bibliografia e so

    apresentados na tabela 1. A CVC foi separada em seus principais itens referentes energia

    despendida: cavalo e carroceria; combustvel; pneus.

    Tabela 1 ndice de converso de energia

    Item ndice de converso Fonte

    Depreciao CVC 68,83 MJ.kg-1 Comitre, V. (1993)

    Combustvel 43,93 MJ L-1 Comitre, V. (1993)

    Pneus 38,50 MJ.kg-1 Hetz, E; Barrios, A (1997)

    a) Energia despendida com a carroceria e cavalo mecnico

    [19]

    Em que:

    Mcvc: massa da CVC (t);

    ICcvc: ndice de converso referente CVC (MJ t-1)

    A massa da CVC calculada por meio da soma da massa do cavalo-mecnico, 10.320 kg

    (10,3 t) e das carrocerias 26.740 kg (26,7 t). O ndice de converso ICcvc refere-se ao ndice

    apresentado na Tabela 1, adaptado para a massa em tonelada.

    b) Energia despendida com o combustvel

    [20]

    Em que:

  • 49

    ICc: ndice de converso do combustvel (MJ L-1) Tabela 1

    c) Energia despendida com os rodados (pneus)

    [21]

    Em que:

    NPn: nmero de pneus da composio (CVC);

    MPn: massa do pneu novo (kg);

    MRec: massa referente ao material de recapagem do pneu (kg);

    NRec: nmero de recapagens do pneu;

    DTPn: distncia total percorrida pelo pneu em sua vida til (km);

    ICPn: ndice de converso para pneus ( MJ kg-1) Tabela 1.

    A distncia total percorrida pelo pneu calculada por meio da equao 22.

    [22]

    Em que:

    VURec: vida til da recapagem.

    3.5 Verificao e aplicao do modelo

    A verificao do modelo (planilha) foi realizada por meio da comparao dos resultados

    gerais obtidos na planilha com os resultados de situaes conhecidas, bem como de clculos

    parciais referentes rotinas intermedirias, como por exemplo: calculo da depreciao anual;

    custo do combustvel; energia despendida com o combustvel entre outras. Ela foi verificada em

    suas funes resultantes, com a inteno de observar se ocorreram divises por zero, ou qualquer

    outro resultado extremo. Aps essa fase o modelo foi aplicado para avaliao de cenrios

    referentes ao transporte de cana.

  • 50

  • 51

    4 RESULTADOS E DISCUSSO

    O modelo em planilha foi verificado e no foram encontrados erros na rotina de calculo. Essa

    verificao foi efetuada por meio da comparao dos valores obtidos com valores conhecidos

    para diversas situaes e considerou-se que ele pode ser utilizado para as simulaes. A planilha

    desenvolvida pode ser visualizada no Anexo I, bem como os valores iniciais das variveis

    utilizadas nas simulaes.

    4.1 Anlise dos dados referentes ao desempenho operacional da CVC

    Os dados referentes velocidade mdia, tempo de carregamento, tempo de

    descarregamento, carga lquida transportada, distncia percorrida e consumo de combustvel

    foram obtidos por amostragem e analisados por meio da estatstica descritiva, com a finalidade de

    definir os valores para compor o cenrio bsico, ou seja, uma situao de rotina para Usina.

    4.1.1 Velocidade mdia na estrada (VME)

    A distribuio das velocidades da CVC na estrada pode ser observada na Figura 6. Os

    valores referem-se mdia ponderada entre a velocidade e a distncia percorrida com a

    composio vazia e carregada, estabelecendo-se assim a velocidade mdia na estrada (percurso).

  • 52

    Figura 6 Velocidade mdia na estrada: freqncia relativa e acumulada

    A mdia da velocidade foi de 42,4 km h-1, com desvio-padro de 16,5 km h-1, moda de

    55,0 km h-1, com os extremos de 11,0 km h-1 e 71,0 km h-1. A mediana encontrada foi 44,0 km h-1

    e o erro padro da amostra de 1,04, com o coeficiente de variao (CV) de 38,8%. A variao da

    velocidade est associada a vrias causas como o relevo, estado do piso e trfego da estrada,

    carga transportada, entre outras.

    4.1.2 Tempo de carregamento

    O tempo de carregamento um fator operacional ligado diretamente ao sistema de

    colheita. O tempo de carregamento considerado aqui compreende desde a chegada da composio

    ao talho at o incio da viagem de retorno. Ele composto basicamente do tempo de espera e o

    carregamento em si, figura 7.

  • 53

    Figura 7 Tempo de carregamento no talho: freqncia relativa e acumulada

    A mdia da amostra foi 330,9 minutos, com desvio-padro de 177,4 minutos, coeficiente

    de variao de 53,6%, mediana de 350,5 minutos e moda de 349,0 minutos. O tempo de

    carregamento mnimo foi de 7,0 minutos e mximo de 643,0 minutos, ou seja, para esse ltimo

    aproximadamente 10 horas para carregamento, o que no deve ser considerado para uma situao

    normal. A mdia do carregamento ao redor de 5 horas representa um tempo de espera ainda

    excessivo. Esse tempo muito alto est associado principalmente forma de obteno dos dados

    referentes ao desempenho operacional da CVC. Para vincular a velocidade, consumo de

    combustvel da CVC e o motorista foi necessrio operar a composio em conjunto, quando o

    normal a operao do cavalo mecnico independente da carroceria, sistema bate-volta. Os

    tempos de carregamento podem ser influenciados tambm por problemas administrativos como a

    falta de colhedoras e/ou transbordos at manutenes corretivas na Usina. Apenas 20,0% dos

    carregamentos foram realizados em tempos inferiores a 100,0 minutos (1 hora e 40 minutos),

    14,0% do tempo est compreendido entre 150,0 a 200,0 minutos, 18,8% esto entre 400,0 a

    450,0 minutos e 21,2% tempos entre 500,0 a 550,0 minutos.

    4.1.3 Tempo de descarregamento

    O tempo de descarregamento compreende o perodo desde a chegada da CVC na rea de

    controle da Usina, aps o trajeto de retorno. A CVC aguarda a liberao para entrada na fila,

    efetua a pesagem e/ou amostragem da carga desloca-se para a rea de descarregamento,

  • 54

    descarrega a carga, realiza a nova pesagem (por diferena de peso calculada a carga lquida), e

    se desloca at rea de controle da Usina onde liberada para iniciar um novo ciclo. Os tempos

    dessa operao so apresentados na figura 8.

    Figura 8 Tempo de descarregamento: freqncia relativa e acumulada

    A mdia dos tempos foi 688,6 minutos com desvio-padro de 351,3 minutos, coeficiente

    de variao de 51,0%, mediana de 726,0 minutos e moda de 293,0 minutos. O erro padro da

    amostra foi de 22,2, com um tempo mnimo de descarregamento 22,0 minutos e mximo de

    1301,0 minutos. Apenas 15,0% dos tempos correspondem a um perodo menor do que 200,0

    minutos e 44,0% acima de 800,0 minutos. Existem vrias causas que interferem no tempo de

    descarregamento, desde a forma de coleta dos dados, j ressaltada no item 4.1.2, manutenes

    corretivas na Usina, o acumulo de trfego entre outras.

    4.1.4 Carga lquida transportada

    A distribuio da carga lquida transportada pela CVC apresentada na figura 9.

  • 55

    Figura 9 Carga lquida transportada: freqncia relativa e acumulada

    A mdia da carga transportada foi 66,5 toneladas, desvio-padro de 10,4 toneladas,

    coeficiente de variao de 15,6%, moda de 59,0 toneladas, mediana de 67,0 toneladas, erro

    padro da amostra de 0,66. A carga mnima transportada foi 48,0 toneladas e a mxima de 83,0.

    Da carga lquida transportada, 54,0% encontram-se entre o intervalo de 48,0 a 68,0 toneladas.

    Essa variao da carga est associada a vrios fatores como a produtividade do talho, a

    variedade e o nmero de corte da cana, a operao de transbordo, se a carga representa um final

    de rea, entre outros. Mesmo a mnima carga lquida transportada (48 t) ultrapassa em 3 t os

    valores legalmente estipulados para uma composio de transporte dessa natureza, que 45 t de

    carga til.

    4.1.5 Distncia mdia de ciclo

    A distncia mdia de transporte para uma Usina praticamente constante ao longo das

    safras. Uma Usina possui terras prprias e de fornecedores e a distncia no deve variar ao longo

    do tempo, a no ser que novas reas sejam incorporadas ou a matria prima seja adquirida de

    outros locais para atender a demanda. A figura 10 apresenta a distribuio das distncias de ciclo

    que compe as amostras analisadas.

  • 56

    Figura 10 Distncia de ciclo: freqncia relativa e acumulada

    A mdia da distncia de ciclo percorrida foi 104,9 km, o que corresponde a um raio mdio

    aproximado de 52,5 km. O desvio-padro foi 55,0 km, coeficiente de variao de 52,4%, moda de

    129,0 km, mediana de 103,5 km, erro padro 3,5. As distncias de ciclo, mnima e mxima,

    foram de 9,0 km e 202,0 km, o que corresponde a um raio mdio de 5,0 km e 100,0 km

    respectivamente. Das viagens realizadas pela composio 27,0% representam distncias maiores

    do que 177,0 km (raio mdio de 85,0 km) e 31% esto em um raio mdio de at 30,0 km.

    4.1.6 Consumo de combustvel

    O consumo de combustvel da CVC ao longo dos ciclos apresentado na Figura 11.

    Figura 11 Consumo de combustvel: freqncia relativa e acumulada

  • 57

    A mdia de consumo de combustvel foi 1,03 km L-1, desvio-padro de 0,07 km L-1 ,

    coeficiente de variao de 6,8%, erro padro da amostra de 0,01, mediana 1,03 km L-1 (igual

    mdia), moda de 0,95 km L-1. O consumo de combustvel mnimo foi de 0,77 km L-1 e o mximo

    de 1,18 km L-1. Dentre os fatores que influem no consumo de combustvel incluem-se a carga

    transportada, distncia de ciclo, manuteno da CVC, operador, relevo e estado de conservao

    da estrada entre outros. Banchi (2009) relata que para esse modelo de CVC o consumo mdio

    de 1,09 km L-1 com desvio-padro de 0,18 km L-1.

    4.1.7- Cenrios

    O resumo dos resultados obtidos referentes s variveis que compem o desempenho

    operacional, velocidade mdia, tempo de carregamento, tempo de descarregamento, carga lquida

    transportada, distncia de ciclo e consumo de combustvel, apresentado na tabela 2.

    Tabela 2 Resumo dos resultados referentes ao desempenho operacional

    Anlise Dados Desempenho Operacional Variveis Sigla Unid

    M DP CV % Med Moda Min Max

    Velocidade mdia estrada VME km h-1 42,4 16,5 38,8 44,0 55,0 11,0 71,0

    Tempo de carregamento Tcar min 330,9 177,4 53,6 350,5 349,0 7,0 643,0 Tempo de descarregamento Tdes min 688,5 351,3 51,0 726,0 293,0 22,0 1301,0Carga lquida transportada CLt t 66,5 10,4 15,6 67,0 59,0 48,0 83,0 Distncia de ciclo DTc km 104,9 55,0 52,4 103,5 129,0 9,0 202,0

    Consumo de combustvel CCk km L-1 1,03 0,07 6,8 1,03 0,95 0,77 1,18

    Unid: unidade; M: mdia amostral; DP: desvio-padro da amostra; CV: coeficiente de variao; Med: mediana da

    amostra; Min: valor mnimo da amostra; Max: valor mximo da amostra.

    Com base nesses resultados desenvolveram-se trs cenrios para avaliar o desempenho

    operacional, econmico e energtico do sistema de transporte de cana. O primeiro cenrio, aqui

    denominado de cenrio A, corresponde a uma situao considerada como mdia da operao de

    transporte na Usina, rotina. O segundo, cenrio B, corresponde a uma situao que simula uma

    condio tima de operao. Analogamente, o terceiro, cenrio C, simula uma situao ruim de

    operao. Essas condies do cenrio so apresentadas na tabela 3.

  • 58

    Tabela 3 Cenrios utilizados

    Cenrios Variveis Sigla Unid

    A B C

    Velocidade mdia estrada VME km h-1 42,4 71,0 11,0

    Tempo de carregamento Tcar min 50 50 50

    Tempo de

    descarregamento

    Tdes min 50 50 50

    Carga lquida

    transportada

    CLt t 66,5 83,0 48,0

    Consumo de combustvel CCk km L-1 1,03 1,18 0,77

    Unid: unidade

    Para o cenrio A, foram utilizados os valores mdios de velocidade na estrada, carga

    lquida transportada e consumo de combustvel. Para o cenrio B utilizou-se os valores

    considerados como timos que correspondem aos mximos obtidos para a velocidade na estrada

    (71,0 km h-1), carga lquida transportada (83 t) e consumo de combustvel (1,18 km L-1). Para o

    cenrio C os valores utilizados foram de 11,0 km h-1, 48,0 t, 0,77 km L-1, respectivamente.

    Quanto ao tempo de carregamento e descarga, eles sofrem influncias de natureza impondervel,

    normalmente ligada a problemas administrativos. Nesse caso optou-se por utilizar a menor

    categoria de tempo que aparece da anlise de distribuio de freqncia, 50 minutos, tanto para

    carregamento quanto para descarga. O raio mdio uma caracterstica que no sofre alteraes

    na safra, uma vez que os talhes so de propriedade da Usina ou terceirizados (arrendados),

    optando-se, quando necessrio, pelo valor mdio de 50 km (distncia total de ciclo 100 km).

  • 59

    4.2 Desempenho operacional e econmico

    Os resultados do custo de transporte para as trs condies (mdia cenrio A; tima

    cenrio B; ruim cenrio C), com base nas caractersticas da CVC, nos cenrios desenvolvidos,

    raio mdio adotado (50 km) e tempo de carga e descarga 50 minutos, so apresentados na figura

    12.

    Figura 12 Desempenho econmico da CVC para os cenrios desenvolvidos

    Para o cenrio A o custo de transporte de R$ 8,94 t-1, para o B o custo de R$ 6,55 t-1 e

    para C de R$ 17,62 t-1. Isso significa que o transporte da Usina sofre uma variao entre os

    extremos das condies de R$ 11,07 t-1 revelando, portanto, que existe possibilidade de melhoria

    no sistema. Ressalta-se que o raio mdio adotado para os trs cenrios de 50 km. Em relao ao

    cenrio A ocorre uma reduo de 26,7% (cenrio B) ou um acrscimo de 97,1% (cenrio C) no

    custo do transporte. Como o cenrio A representa uma situao mdia para a Usina, considerada

    como rotina, a anlise do desempenho operacional, econmico e energtico ser realizada com

    base nesse cenrio.

  • 60

    4.2.1 Carga lquida transportada

    O custo do transporte em funo da distncia de ciclo (raio) e da carga lquida

    apresentado na figura 13.

    Figura 13 Custo do transporte em funo da carga lquida transportada e distncia de ciclo (raio)

    Conforme se observa na figura 13 a influncia da carga no custo do transporte acentua-se

    com o aumento do raio mdio. Para 10 km de raio mdio o custo do transporte para as cargas de

    48,0 t, 66,5 t e 83,0 t corresponde a R$ 3,25 t-1, R$ 2,35 t-1, R$ 1,88 t-1, respectivamente. Para o

    raio mdio de 100 km os valores correspondem a R$ 23,78 t-1, R$ 17,17 t-1, R$ 13,75 t-1,

    respectivamente. Isso significa que para a carga mdia de 48,0 t o custo de transporte aumenta de

    R$ 0,2281 por quilmetro; para a carga de 66,5 t esse valor de R$ 0,1646 km-1 e para 83,0 t, R$

    0,1319 km-1.

    Para o raio mdio de 50 km o custo de transporte de R$ 8,94 t-1 para uma carga lquida

    transportada de 66,5 t, R$ 12,38 t-1 para a carga de 48 t e R$ 7,16 t-1 para a carga lquida de 83,0

    t. Isso equivale a um acrscimo de 38,5% (48 t) ou uma reduo de 20% (83 t) nos custos, em

    relao a condio mdia (66,5 t).

  • 61

    4.2.2 Velocidade mdia

    A figura 14 apresenta os custos de transporte em funo da distncia de ciclo (raio) e a

    velocidade mdia da CVC.

    Figura 14 Custo do transporte em funo da velocidade mdia e distncia de ciclo (raio)

    A influncia da velocidade mdia nos custos do transporte tambm se acentua com o

    aumento da distncia. Para 10 km de raio mdio o custo de transporte para as velocidades de 11,0

    km h-1, 42,4 km h-1 e 71,0 km h-1 corresponde a R$ 2,92 t-1, R$ 2,35 t-1, R$ 2,27 t-1,

    respectivamente. Para o raio mdio de 100 km os valores correspondem R$ 22,85 t-1, R$ 17,17 t-1

    e R$ 16,37 t-1, respectivamente. Isso significa que para a velocidade mdia de 11,0 km h -1 o

    custo do transporte aumenta R$ 0,2214 por quilmetro. Para 42,4 km h-1 esse valor de R$

    0,1646 e para 71,0 km h-1 R$ 0,1566. A carga lquida considerada foi 66,5 t.

    Para o raio mdio de 50 km o custo do transporte de R$ 8,94 t-1 para uma velocidade de

    42,4 km h-1, R$ 11,77 t-1 para velocidade de 11,0 km h-1 e R$ 8,54 t-1 para velocidade mdia de

    71,0 km h-1. Isso equivale um acrscimo de 31,7% (11 km h-1) ou reduo de 4,5% (71,0 km h-1)

    nos custos em relao condio mdia de (42,4 km h-1).

  • 62

    4.2.3 Consumo de combustvel

    A figura 15 apresenta o custo do transporte em funo da distncia de ciclo (raio) e

    consumo de combustvel.

    Figura 15 Custo do transporte em funo do consumo de combustvel e distncia de ciclo (raio)

    Considerando-se a mesma carga e velocidade do cenrio A e para um raio mdio de 10

    km, os custos de transporte para os consumos de combustvel 0,77 km L-1,1,03 km L-1 e 1,18 km

    L-1 correspondem a R$ 2,54 t-1, R$ 2,35 t-1, R$ 2,28 t-1, respectivamente. Para o raio mdio de

    100 km os valores correspondem a R$ 19,06 t-1, R$ 17,17 t-1, R$ 16,46 t-1, respectivamente. Isso

    significa que para o consumo de 0,77 km L-1 o custo de transporte aumenta de R$ 0,1836 por

    quilmetro, para 1,03 km L-1 esse valor de R$ 0,1646 km-1 e para 1,18 km L-1, R$ 0,1576 km-1.

    Para o raio mdio de 50 km o custo de transporte de R$ 8,94 t-1 para um consumo de

    combustvel de 1,03 km L-1, R$ 9,88 t-1 para o consumo de 0,77 km L-1 e R$ 8,58 t-1 para o

    consumo de 1,18 km L-1. Isso equivale a um acrscimo de 10,5% (0,77 km L-1) ou uma reduo

    de 4,0% (1,18 km L-1) nos custos, em relao condio mdia (1,03 km L-1).

  • 63

    4.2.4 Condio crtica

    Uma das condies do trabalho, no momento adotada pelas empresas do setor, o

    aproveitamento mximo da capacidade de carga da CVC. Isso pode ser observado por meio dos

    resultados obtidos neste trabalho, onde a carga lquida mnima transportada (48 t) ultrapassa os

    valores permitidos (45 t de carga til). Elaborou-se ento um cenrio para operao, denominado

    de condio crtica, onde a CVC opera com a capacidade mxima de carga obtida (83,0 t), com

    consumo mximo (0,77 km L-1) e velocidade mnima de operao (11,0 km h-1). Os resultados

    para essa condio, comparados com o cenrio mdio (A), so apresentados na figura 16.

    Figura 16 - Custo de transporte para situao crtica

    Na figura 16 observa-se que mesmo com a composio operando na condio crtica com

    uma capacidade de carga 24,8% maior (83,0 t vs 66,5 t), no foi suficiente para su