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Título da Apresentação
Autor
Escolha uma restrição e apague as outrasUso Exclusivo do(a) CTC ou Associada ou ÁreaUso Exclusivo das Associadas ao CTCDivulgação Livre
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Uso Exclusivo dasAssociadas ao CTC
Manuel Horta Nunes
Descarga e alimentação de cana• Opções para descarga de cana• Descarga de cana inteira e de cana picada
• Otimização da descarga e fluxo de caminhões• Armazenamento de cana: opções, vantagens e
desvantagens
• Equipamentos para alimentação de cana• Principais cuidados de projeto e operação dos
sistemas de alimentação
• Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
PONTE ROLANTE HILO
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
CAÇAMBABASCULASUPERIOR
PONTE COMO HILO
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
CAÇAMBA BASCULA LATERAL
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
CONTAINER ECONTIPER
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
DESCARGA DIRETA DE CANA PICADA NA ESTEIRA
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
DESCARGA CARROCERIA COM TELA (HILO OU PONTE)
Descarga e alimentação de canaOpções para descarga de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
DESCARGA CARROCERIA COM TELA (MESA ALTA/BAIXA)
Descarga e alimentação de canaDescarga de cana inteira e de cana picada
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Diferenças básicas de operação• Granulometria e fluidez do material• Variação da densidade do material• Manuseio e controle• Descarga direta e estocagem
•Diferenças dos equipamentos de transporte• Carrocerias tipo fueiro (cana inteira)• Carrocerias tipo caçamba (cana picada)• Container (cana picada)• Carroceria com tela (cana picada ou inteira)
Descarga e alimentação de canaDescarga de cana inteira e de cana picada
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Estado da Cana * H (m) Densidade (kg/m 3)
Cana inteira no pátio 2,5 295 - 320
Cana inteira no barracão 7,0 295 - 370
Cana inteira na esteira 2,5 175 - 230
Cana picada na esteira 1,5 345 - 410
Cana desfibrada na esteira - 300 - 400
Cana picada no caminhão 2,0 400 - 500
* H : Altura média do feixe de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Otimização da descarga e fluxo de caminhões• Disposição dos equipamentos e fluxo de caminhões
• Cruzamentos• Distâncias para curvas e alinhamento• Interferências caminhões/equipamentos
• Padronização dos equipamentos de transporte• Altura da carroceria ou do ponto de pivotamento• Tipo de cabos (fixo, permanente, local)
• Unificação dos pontos de descarga• Facilita o fluxo dos caminhões• Minimiza quantidade de equipamentos• Simplifica a instalação
Descarga e alimentação de canaOtimização da descarga e fluxo de caminhões
Disposição dos equipamentos e fluxo de caminhões (Distâncias para curvas e alinhamento)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaOtimização da descarga e fluxo de caminhões
Unificação dos pontos de descarga
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Armazenamento de cana: opções, vantagens e desvantagens• Opções para armazenamento
• Pátio• Barracão• Sobre rodas
• Vantagens• Evita ou minimiza falhas na alimentação de cana• Facilita logística de colheita e transporte
• Desvantagens• Deterioração da cana• Último estoque é o primeiro que retorna (barracão)• Consumo de combustível (pátio)• Investimento e custo operacional (sobre rodas)• Área para estocagem (pátio e sobre rodas)
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Função das Mesas Alimentadoras• Descarga / Recepção direta da cana
• Dosagem da cana no processo
• Limpeza da cana
• Tipos de Mesas• Convencionais (0 ~ 20º)
• Inclinação Média (30 ~ 35 º)
• Inclinação Elevada (45 ~50º)
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Controle da carga• Controle da velocidade de operação• Automação da operação
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Características operacionais das Mesas• Convencionais
• Capacidade elevada (até 800 TCH com cana inteira)
• Lavagem deficiente• Controle de alimentação ineficiente
• Inclinação Elevada• Camada uniforme e de pouca espessura• Controle de alimentação eficiente• Capacidade reduzida (200 a 350 TCH com cana
inteira)• Desgaste maior das correntes• Menor consumo de água (5 m 3/TC)
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Tipos de transportadores de cana• Metálico (Esteira Metálica)• Correia Convencional• Correia Especial (Baixa Velocidade)
• Aplicação dos transportadores• Metálico: impacto das cargas, condução da cana através do sistema de preparo, grande volume de can a e baixa velocidade• Correia Convencional: transporte longas distâncias, camada fina de cana (limpeza a seco, alimentação do 1º terno), pequeno volume e alta velocidade• Correia Especial: impacto das cargas, grande volume de cana e baixa velocidade
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
ESTEIRA METÁLICA
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
CORREIA CONVENCIONAL
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de cana
Capacidade Operacional dos Transportadores
(ton/h)1000
60Vdhb=Q
⋅⋅⋅⋅
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Q = Capacidade máxima do transportador (ton/h)(Deve atender a capacidade de moagem a 2/3 de V máximo)
b = Largura da esteira (m)h = Altura média da cana sobre a esteira (m)d = Peso específico da cana sobre a esteira (kgf/m3)V = Velocidade máxima da esteira (m/min) – 6 a18 m/min
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de canaControle e Automação dos Transportadores
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Transportador Principal (preparo de cana)• Velocidade variável com controle automático• Velocidade pelo nível de cana na Calha Donnelly do 1º terno• Ajuste da velocidade pelo apalpador de cana
• Transportadores Auxiliares• Velocidade variável com controle automático• Velocidade sincronizada com o transportador principal
• Transportadores Transversais• Velocidade variável com controle manual• Controle similar ao de mesas alimentadoras
• Transportador de Correia do 1º Terno• Velocidade fixa (C/C < 15 m)• Velocidade variavel (C/C > 15 m)
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de canaSistema de Alimentação do 1º Terno
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de canaSistema de Alimentação do 1º Terno
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Espalhador de Cana• “Cortar” camada de cana da esteira metálica• Evitar pacotes de cana na correia
• Transportador de Correia• Obter camada fina de cana para eletroimã• Obter camada de cana adequada para alimentar o “chute”
• Eletroimã• Eliminar materiais ferrosos (lavoura, descarga, alimentação e preparo)
• Calha de Alimentação por Gravidade (Chute Donnelly)• Manter um pulmão de cana sendo alimentada• Adensar a cana na região de entrada da moenda
Descarga e alimentação de canaEquipamentos para alimentação de canaSistema de Alimentação do 1º Terno
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaPrincipais cuidados de projeto e operação dos sistemas de alimentação
• Lay-out, visualização e
informações para o operador
• Largura das mesas
alimentadoras
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaPrincipais cuidados de projeto e operação dos sistemas de alimentação
• Moega na região
traseira das mesas
• Altura de descarga na
transferência de cana
entre os equipamentos
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaPrincipais cuidados de projeto e operação dos sistemas de alimentação• Alimentação de cana na esteira metálica
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
• Lavagem com águaRemoção das impurezas minerais
•Limpeza a seco• Remoção das impurezas minerais e vegetais
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Motivos da diminuição do uso de sistemas de lavagem de cana nas Usinas :• Perda de açúcar• Tratamento da água• Consumo de energia no bombeamento• Aspectos ambientais• Cobrança da utilização / captação de água• Aumento da colheita mecânica
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Formas de remoção - Limpeza a Seco• Remoção das impurezas minerais
• Ação mecânica
• Sopragem com ar
• Remoção das impurezas vegetais
• Sopragem com ar
• Ação mecânica (escova rotativa)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Vantagens da remoção das impurezas
minerais:
• Moendas
• Caldeiras
• Processo de fabricação
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Vantagens da remoção das impurezas
vegetais:
• Moendas
• Caldeiras (umidade)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoDescarga e alimentação de cana
Opções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Perdas e eficiência nos sistemas de lavagem com água e de limpeza a seco:• Perdas na lavagem: 1 a 3 % (Média = 2 %)• Eficiência na lavagem: 40 a 80 %• Perdas na limpeza a seco: 0,5 a 1,0 %• Eficiência na limpeza a seco:
• Mineral: 70 a 90 %• Vegetal: 50 a 80 %• Mineral + Vegetal: ~ 70 %
Descarga e alimentação de canaOpções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Limpeza a seco
TecnologiaInicial
Descarga e alimentação de canaOpções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Limpeza a secoTecnologiaInicial
Descarga e alimentação de canaOpções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Limpeza a seco
TecnologiaAtual
Descarga e alimentação de canaDescarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Comparação das forçasatuantes nas partículas de
impurezas
F Peso 1
F jato 1
F Result. 1
Configuração inicial (1) Configuração atual (2)
F Peso 2
F jato 2
F Result. 2F Peso 1 = F Peso 2
F Result. 1 = F Result. 2
F jato 2 << F jato 1
Descarga e alimentação de canaOpções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Sopragem de cima para baixo e câmara de captação
Descarga e alimentação de canaOpções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga e alimentação de canaOpções para limpeza da cana: lavagem com água e limpeza a seco, vantagens e desvantagens
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Preparo de cana• Conceito de Pol em Células Abertas (PCA) ou Índice
de Preparo• Índice de Preparo para os processos de extração
por moagem e difusão• Função dos picadores (facas) e do desfibrador• Tipos de facas e desfibradores existentes no
mercado• Mecânica do desfibramento da cana e principais
fatores que afetam o desempenho do desfibrador• Consumo de energia no preparo da cana• Influência do Índice de Preparo no desempenho e
na extração por moagem e por difusão• Principais cuidados de projeto, operação e
funcionamento dos equipamentos de preparo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Conceito de pol em células abertas (PCA) ou Índice de Preparo
• Porcentagem de células rompidas
• Método de medição (análise)
• Cuidados na amostragem
• Pol em células abertas dos bagaços após
cada terno
Preparo de canaConceito de pol em células abertas (PCA) ou Índice de Preparo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Índice de Preparo para os processos de extração por moagem e difusão
Objetivos do preparo da cana• Romper a estrutura da cana desagregando os tecidos fibrosos • Romper as células que armazenam o caldo• Obter granulometria adequada para os tecidos fibrosos• Aumentar a densidade da cana• Homogeneizar o material (funcionamento do eletroimã, alimentação da calha Donnelly, da moenda ou do difusor)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Índice de Preparo para os processos de extração por moagem e difusão
Índice de preparo para o processo de moagem
• Moendas continuam o processo de ruptura das células
• Caldo disponível para deslocamento X extração do 1º T
• Resultados de ensaios e resultados práticos de Usin as
• Importância do tamanho médio das partículas
Preparo de canaÍndice de Preparo para os processos de extração por moagem e difusão
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Índice de Preparo para os processos de extração por moagem e difusão
Índice de preparo para o processo de difusão
• Disponibilizar a maior quantidade possível de caldo
• Caldo disponível para lixiviação X extração do difu sor
• Importância do tamanho médio das partículas
• Implicações no tamanho das partículas do bagaço
final
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Função dos picadores (facas) e do desfibrador
Facas
• Iniciar o processo de homogeneização da cana
• Diminuir o tamanho médio dos pedaços de cana
• Facilitar a alimentação do desfibrador
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Função dos picadores (facas) e do desfibrador
Desfibrador• Romper a estrutura da cana desagregando os
tecidos fibrosos
• Romper as células que armazenam o caldo
• Obter granulometria adequada para os tecidos
fibrosos
•Homogeneizar o material (funcionamento do
eletroimã, alimentação da calha Donnelly, da
moenda ou do difusor)
Preparo de canaTipos de facas e desfibradores existentes no mercado
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Facas Fixas
Facas Oscilantes
Preparo de canaTipos de facas e desfibradores existentes no mercado
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Classificação dos desfibradores
• Velocidade de operação
• Velocidade periférica = 60 m/s (I.P. = 80 a 85 %)
• Velocidade periférica = 90 m/s (I.P. = 90 a 94 %)
• Forma de instalação
• Horizontal (sobre a esteira metálica)
• Vertical (transferência de transportadores)
Preparo de canaTipos de facas e desfibradores existentes no mercado
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
InstalaçãoHorizontal(Cop-5 / Cop 6)
Preparo de canaTipos de facas e desfibradores existentes no mercado
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
InstalaçãoVertical(DH-1, Tongat, Maxwell)
Preparo de canaTipos de facas e desfibradores existentes no mercado
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
InstalaçãoHorizontal(Fives-Lille)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Mecânica do desfibramento da cana e fatores de desempenho do desfibrador• Alimentação: pelo tambor e pelo rotor• Processo de desfibramento pode ser dividido em 2 fa ses:
• Impacto: antes da placa• Placa desfibradora: impactos sucessivos (trabalho depende fortemente da velocidade relativa de impac to, que pode ser otimizada em função da configuração e disposição das barras transversais)• Melhorias: comprimento da placa e configuração da placa para maximizar a velocidade relativa entre a cana e o martelo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Mecânica do desfibramento da cana e fatores de desempenho do desfibrador
Configuração do desfibrador X Desempenho(fonte: SRI - Austrália)• Velocidade periférica: efeito muito significativo, não linear• Peso e tipo do martelo: efeito insignificante desde que garantida cobertura igual na largura do rotor• Disposição dos martelos: nenhuma diferença entre 6 e 8 linhas, com pequena melhoria do I.P. com 12 linha s e maior dificuldade de alimentação
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Mecânica do desfibramento da cana e fatores de desempenho do desfibrador
Configuração do desfibrador X Desempenho(fonte: SRI - Austrália) - Continuação• Configuração da placa desfibradora:
• Abertura: de 0 a 10 sem efeito, de 0 a 22 queda de 3,3 pontos no índice de preparo• Comprimento: de 70 a 90º sem efeito significativo• Tipo de nervura: melhor desempenho com 150 mm de profundidade e 200 mm de espaçamento
• Diâmetro do rotor: rotores maiores propiciam melhor preparo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Mecânica do desfibramento da cana e fatores de desempenho do desfibrador
Condições Operacionais X Desempenho
(fonte: SRI - Austrália)
• Variedade da cana: pode ter efeito significativo
(variações com a mesma potência específica)
• Facas antes do desfibrador: efeito insignificante n o
preparo final para desfibradores com I.P. > 80 %
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Mecânica do desfibramento da cana e fatores de desempenho do desfibrador
Condições Operacionais X Desempenho
(fonte: SRI - Austrália) - Continuação
• Desfibramento duplo: aumenta o preparo em
proporção que depende da I.P. inicial e da configur ação
do desfibrador
• Taxa de cana: nível de preparo e potência específic a
(cv/tch) sem alterações significativas
Preparo de canaConsumo de energia no preparo da cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Instalação comPicadores e DesfibradoresTipo Cop
Preparo de canaConsumo de energia no preparo da cana
Instalação comDesfibradoresVerticais (90 m/s)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Preparo de canaConsumo de energia no preparo da cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
~ 10 cv/tch
Preparo de canaConsumo de energia no preparo da cana
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoPreparo de cana
Principais cuidados de projeto, operação e funcionamento dos equipamentos de preparo
• Rotação de trabalho: deve ser mantida a rotação e e m consequência a velocidade periférica de projeto
JOGOS DE FACASCOP 8
Vp=60 m/s630 rpmdiâmetro de giro = 1820 mmesteiras de bitolas maiores
COP 9Vp=60 m/s750 rpmdiâmetro de giro = 1515 mmesteiras de bitolas menores
DESFIBRADORESCOP 5
Vp=60 m/s630 rpmdiâmetro de giro = 1832 mmesteiras de bitolas maiores
COP 6Vp=60 m/s750 rpmdiâmetro de giro = 1525 mmesteiras de bitolas menores
Preparo de canaPrincipais cuidados de projeto, operação e funcionamento dos equipamentos de preparo
• Manutenção das facas e martelos
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Taxa de desgaste: impurezas minerais, vegetais, tip o de revestimento
Preparo de canaPrincipais cuidados de projeto, operação e funcionamento dos equipamentos de preparo• Taxa de desgaste: impurezas minerais, vegetais, tip o de revestimento
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Preparo de canaPrincipais cuidados de projeto, operação e funcionamento dos equipamentos de preparo• Peso e comprimento das laminas e martelos
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Preparo de canaPrincipais cuidados de projeto, operação e funcionamento dos equipamentos de preparo• Ajuste da placa desfibradora
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Monitoramento da vibração do equipamento
• Reforma dos equipamentos na entressafra
Extração de caldo - Moagem• Conceitos da mecânica da moagem• Balanço de massa nas moendas• Principais parâmetros de controle para um bom
desempenho da moagem• Tipos de soldas utilizadas nas camisas• Demais soldas de proteção do desgaste das
moendas• Principais fatores que afetam a capacidade• Fatores que afetam a umidade do bagaço final• Condições operacionais X capacidade e extração
das moendas
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Conceitos da mecânica da moagem
• Aberturas em repouso e em trabalho
• Volume descrito por um par de rolos: volume que pas sa
na unidade de tempo através da abertura formada por um
par de rolos
• Vd = L x A x Vp
• Vd = volume descrito (m 3/min)
• L = Largura do rolo (m)
• A = Abertura em trabalho do rolo (m)
• Vp = Velocidade periférica do rolo (m/min)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Conceitos da mecânica da moagem
• Volume de bagaço / volume descrito
• Compactação ou índice de fibra: é a densidade apare nte
da fibra em qualquer ponto do processo de esmagamen to,
desprezando a presença do caldo
• IF = Qf / Vd
• IF = Índice de Fibra (kg de fibra / m 3 de vol. descr.)
• Qf = Taxa de fibra (kg de fibra / min)
• Vd = volume descrito (m 3/min)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Conceitos da mecânica da moagem
• Aberturas em função do Índice de Fibra• IF na saída do 1º terno = 530 Kg/m 3
• IF na saída do último terno = 880 Kg/m 3
• Fibra % bagaço no 1º terno = 30 %• Fibra % bagaço no último terno = 50 %• Quantidade de fibra entrando em um terno = quantidade de cana (M) X teor de fibra na cana (Fc)• Quantidade de fibra saindo de um terno = IF X Vd na saída deste terno• Quantidade de fibra entrando em um terno = Quantidade de fibra saindo de um terno
S9,5 M FV L F
' c
b
= ⋅ ⋅⋅ ⋅
Extração de Caldo - MoagemConceitos da mecânica da moagem
• Aberturas em função do Índice de Fibra (continuação )
( )V =
D D n
2000TP SPπ ⋅ + ⋅
- S' - abertura de saída (mm)- M - moagem horária (TCH)- FC - Fibra da cana (%)- L - Comprimento do rolo (m)- Fb - Fibra % bagaço na saída do terno (%)- V - Velocidade média entre o rolo superior e saída (m/min)- n - Rotação do terno (rpm)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Conceitos da mecânica da moagem
• Relação de enchimento (filling ratio - Re): proporção da
abertura que é completamente preenchida por material
sólido, sendo obtido pela comparação do IF com a
densidade real da fibra (aproximadamente = 1530 kg/ m3)
• Re = IF / 1530
• Re (1º terno) = 530 / 1530 = 0,35
• Re (último terno) = 880 / 1530 = 0,58
Extração de Caldo - MoagemConceitos da mecânica da moagem• Volume descrito na calha de alimentação (Vc)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Vc = L x C x V cos αL = largura dos rolos (bitola)cos α = [(D + A – C)/2] / (D/2)cos α = (D + A – C) / DV = π x D x nn = rotação dos rolos (rpm)
Vc = π x L x C x n x (D + A – C)
Qc = Vc x d c x 60/1000Qc = Quantidade de cana moída por hora (tch)dc = densidade da cana na região inferior da calha (kg/m3)
Extração de Caldo - MoagemConceitos da mecânica da moagem• Condição de máxima alimentação na calha Donnelly
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Vc = C x V cos αVc = volume de cana alimentada por unidade de larguraC = A + (D – D x cos α)C = D (1+ A/D – cos α) Vc = V cos α x D x (1+ A/D – cos α)Vc = V x D x [(1 + A/D) cos α – cos2 α]
αmáx = arc cos [1/2(1 + A/D)]
Cmáx = 1/2 (D + A)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Balanço de massa na moenda
• Equação geral do balanço de massa no sistema de moagem e difusão:
• Cana + Água = Caldo Misto + Bagaço• Sistemas de embebição
• Simples• Composta• Variações da composta• Composta com recirculação
• Balanço de massa em cada terno depende da taxa de embebição utilizada
Extração de Caldo - MoagemBalanço de massa na moenda
Simples
Composta
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Extração de Caldo - MoagemBalanço de massa na moenda
CompostaVariação 1
CompostaVariação 2
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Extração de Caldo - MoagemBalanço de massa na moenda
CompostaCom Recirculação
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Extração de Caldo - MoagemBalanço de massa na moenda
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
J6 + Qb6 = Qb5 + QaJ6 = Qc x Fc/Fb5 – Qc x Fc/Fb6 + QaJ6 = Qc x Fc x (1/Fb5 – 1/Fb6) + Qa
Extração de Caldo - MoagemBalanço de massa na moenda
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
J5 + Qb5 = Qb4 + J6J5 = Qc x Fc/Fb4 – Qc x Fc/Fb5 + Qc x Fc x (1/Fb5 – 1/Fb6) + QaJ5 = Qc x Fc x (1/Fb4 – 1/Fb6) + Qa
J4 + Qb4 = Qb3 + J5J4 = Qc x Fc/Fb3 – Qc x Fc/Fb4 + Qc x Fc x (1/Fb4 – 1/Fb6) + QaJ4 = Qc x Fc x (1/Fb3 – 1/Fb6) + Qa
J3 + Qb3 = Qb2 + J4J3 = Qc x Fc/Fb2 – Qc x Fc/Fb3 + Qc x Fc x (1/Fb3 – 1/Fb6) + QaJ3 = Qc x Fc x (1/Fb2 – 1/Fb6) + Qa
Extração de Caldo - MoagemBalanço de massa na moenda
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
J2 + Qb2 = Qb1 + J3J2 = Qc x Fc/Fb1 – Qc x Fc/Fb2 + Qc x Fc x (1/Fb2 – 1/Fb6) + QaJ2 = Qc x Fc x (1/Fb1 – 1/Fb6) + Qa
J1 + Qb1 = QcJ1 = Qc – Qc x Fc/Fb1J1 = Qc x (1 – Fc/Fb1)
Fórmula geral para os ternos com embebição:J i = Qc x Fc x (1/Fb i-1 – 1/FbN) + Qa
i = 2, 3, ... NN = total de ternos no conjunto
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Principais parâmetros de controle para um bom desempenho da moagem
• Moagem horária• Índice de preparo da cana• Desempenho do 1º terno• Composição do bagaço de cada terno (teor de fibra)• Curvas de Brix• Carga hidráulica em cada terno• Oscilação do rolo superior de cada terno• Rotação de cada terno• Condições dos frisos, soldas, pentes e bagceiras
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Tipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutenção
• Solda tipo picote
• Velocidade de operação
• Trabalho nas regiões de baixa pressão
• Proteção dos frisos
• Durabilidade dos picotes
• Processos manuais e automáticos
• Seqüência de soldagem
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Tipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutençãoSolda tipo picote (manual)
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Tipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutençãoSolda tipo picote (automático)
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Tipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutenção
Solda tipo picote (final da safra)
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Tipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutenção
• Solda tipo chapisco• Trabalho nas regiões de alta pressão• Proteção dos frisos• Taxa de aplicação• Processos manuais e aut omáticos• Outros métodos (plaquea mento, carboneto detungstênio)
Extração de Caldo - MoagemTipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutenção• Solda tipo chapisco
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Tipos de soldas utilizadas nas camisas: função, características principais e manutenção• Solda tipo chapisco
•Outros métodos (carboneto de tun gstênio)
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Moagem
Demais soldas de proteção do desgaste das moendas• Soldas nos flanges e laterais das camisas
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Demais soldas de proteção do desgaste das moendas• Soldas nos flanges e laterais das camisas
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Demais soldas de proteção do desgaste das moendas
• Proteção das bagaceiras (superfície e frisos)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
Equações de capacidade de moendas:
C = f (D2, L, A, n, d c, 1/fc)
D = diâmetro dos rolosL = comprimento dos rolosA = abertura entre os rolosn = rotação dos rolosdc = densidade da canafc = teor de fibra na cana
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagemDIÂMETRO DOS ROLOS
Moenda 30” x 54” - ConvencionalDext = 810 - 2” x 45º x 47 ⇒⇒⇒⇒ D = 763
Moenda 34” x 54” - EspecialDext = 910 - 2” x 45º x 47 ⇒⇒⇒⇒ D = 863
8632
7632= 1,28 (incremento de 28 %)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagemDIÂMETRO DOS ROLOS
Moenda 37” x 78” - ConvencionalDext = 985 - 2” x 45º x 47 ⇒⇒⇒⇒ D = 938
Moenda 42” x 78” - EspecialDext = 1090 - 2” x 45º x 47 ⇒⇒⇒⇒ D = 1043
10432
9382 = 1,24 (incremento de 24 %)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagemCOMPRIMENTO DOS ROLOS
Moenda 30” x 54”L = 1372 mm
Moenda 30” x 66” (suposição)L = 1676 mm
16761372 = 1,22 (incremento de 22 %)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagemCOMPRIMENTO DOS ROLOS
Moenda 37” x 78”L = 1981 mm
Moenda 37” x 84” (suposição)L = 2134 mm
21341981
= 1,08 (incremento de 8 %)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagemCOMPRIMENTO DOS ROLOS
Moenda 37” x 78”L = 1981 mm
Moenda 37” x 90” (suposição)L = 2286 mm
22861981
= 1,15 (incremento de 15 %)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
DIÂMETRO E COMPRIMENTO DOS ROLOS
MOENDA 54" 78"
DIÂMETRO 28 24
COMPRIMENTO 22 8 (15)
GANHO DE CAPACIDADE (%)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
ABERTURA ENTRE OS ROLOS
• Capacidade é proporcional à abertura• Abertura de entrada ≈ 2 X Abertura de Saída• Abertura da bagaceira ≈ 4 X Abertura de Saída• Abertura de pressão ≈ 5 X Abertura de Saída• Limitações na triangulação• Limitações no posicionamento da bagaceira• Reforma de castelos ⇒⇒⇒⇒ aumento aberturas• Castelos especiais ⇒⇒⇒⇒ aumento diâmetro e aberturas
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
ROTAÇÃO DOS ROLOS
• Capacidade é proporcional à rotação
• Extração X aumento da rotação
• Desgaste dos rolos e demais componentes
• Torque na moenda
• Potência do acionamento
• Investimento: normalmente bem menor que as opções
anteriores
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
DENSIDADE DA CANA
• Capacidade é proporcional à densidade
• Moenda deve comportar aumento da densidade
• Opções para aumento da densidade:• Rolo de pressão
• Nível de cana na calha Donnelly do 1º terno
• Aumento da altura da calha Donnelly
• Rolos adensadores (THV)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
Calha Donnelly do 1º terno ⇒⇒⇒⇒ Maximizar nível
Controle do Nível:
-Velocidade da esteira
- Apalpador
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
Aumento da altura da calha Donnelly
Cuidados :
- Abertura no
tambor
- Inclinação
- Atrito interno
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
Aumento da altura da calha Donnelly
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 1 2 3 4 5 6
Altura - "X"
Pressão (N/m²)
Dens. ap. (N/m³)
θθθθ
X (+)
p+dp
p
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
- Aumento
considerável
- Adequação das
aberturas
- Conseqüências
Rolos Adensadores (THV)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
Aumento
significativo dos
esforços em
todos os
componentes,
inclusive
acionamento
Rolos Adensadores (THV)
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
TEOR DE FIBRA NA CANA
• Capacidade é inversamente proporcional ao teor de fi bra
na cana
• Teor de fibra X Qualidade da fibra
• Fibra da cana X Fibra da folha da cana
• Considerações na regulagem das moendas
• Limpeza de cana a seco
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Principais fatores que afetam a capacidade de moagem
Alternativas para aumento capacidade(Seqüência Recomendada):• Controle e alterações da calha Donnelly
• Reforma dos castelos
• Aumento da rotação (1ºs ternos)
• Castelos especiais (1ºs ternos) ⇒⇒⇒⇒ Aumentar diâmetro
dos rolos e aberturas
• Substituir ternos existentes por ternos maiores
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Fatores que afetam a umidade do bagaço final
• Taxa de embebição
• Temperatura da água de embebição
• Carga hidráulica nas moendas
• Condições superficiais das camisas (solda, integrid ade
dos frisos, condição dos pentes)
• Tipo de friso utilizado (ângulo e passo)
Extração de caldo - Difusão
• Descrição sumarizada do processo
• Exigências do processo de difusão (Moagem)
• Vantagens do processo de difusão (Moagem)
• Qualidade do caldo extraído
• Níveis de extração no processo de difusão
• Consumo de energia
• Dificuldades operacionais do processo
• Condições operacionais X capacidade e extração dos difusores
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Na separação do caldo da fibra na cana de açúcar no processo chamado de DIFUSÃO, o caldo é deslocado da cana desfibrada por um fluxo de água em contra corrente ao invés de por pressão como na moagem.As operações unitárias envolvidas neste processo são:
• Preparo da cana• Deslocamento do caldo (difusão)• Desaguamento do bagaço
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Descrição sumarizada do processo
• Os primeiros difusores contínuos para cana surgiram na década de 60• Diferença entre o processo com beterraba e com cana de açúcar• Difusão: passagem por osmose de substâncias em concentrações distintas separadas por uma membrana• Lixiviação: “lavagem” de substâncias em solução por um fluxo de líquido de menor concentração, diluindo e “arrastando” a substância que se quer extrair
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Difusão
Descrição sumarizada do processo
• Nos difusores de beterraba, o açúcar é extraído principalmente por osmose (difusão) • Nos difusores de cana 95 a 97 % da extração ocorre por lixiviação e apenas 3 a 5% por osmose (difusão)• A extração é complementada pela(s) moenda(s) desaguadora(s), na proporção de 4 a 6 % do total da extração do conjunto.
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Difusão
Descrição sumarizada do processo
Extração de Caldo - DifusãoDescrição sumarizada do processo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Extração de Caldo - DifusãoDescrição sumarizada do processo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
• Recirculação dos caldos• Inundação (Flooding)
Extração de Caldo - DifusãoDescrição sumarizada do processo
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
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Exigências do processo de difusão em relação ao de moagem
• Melhor preparo da cana
• Tamanho médio das partículas fibrosas
• Uniformidade de alimentação da cana
• Temperatura de operação (deterioração e
permeabilidade)
• Qualidade da matéria prima
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Vantagens do processo de difusão em relação ao de moagem
• Investimento inicial (equipamento e periféricos)
• Manutenção de entressafra
• Facilidade de operação
• Custo Operacional
• Consumo de energia
• Extração
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Qualidade do caldo extraído
• Caldo mais “limpido” e translúcido
• Caldo com substâncias responsáveis por
formação de cor
• Impurezas minerais se acumulam no
bagaço ���� caldeiras
• Temperatura do caldo para o processo
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Níveis de extração no processo de difusão
• Extração difusor > Extração Moendas? Porque?
• Se eficiência dos estágios de embebição fosse de 100 %
nas moendas, com 3 a 4 ternos, a extração seria de 98 %
• Se eficiência dos estágios de embebição fosse de 100 %
nos difusores, com 4 a 7 estágios, a extração seria de 98 %
• Eficiência Moendas = 50 % (3/6) a 67 % (4/6)
• Eficiência Difusores = 33 % (4/12) a 47 % (7/15)
• Taxa de embebição ⇒⇒⇒⇒ maior facilidade com difusores
• Quanto maior a taxa de embebição, maior a extração
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Níveis de extração no processo de difusão
• Taxa de embebição: % fibra ou % cana? • 2 difusores a 300 tch, com embebição % fibra = 280 %• Difusor A com fibra % cana = 12,5 %• Difusor B com fibra % cana = 17,0 %• Deve-se esperar o mesmo desempenho dos 2 conjuntos?• Embebição % cana conjunto A = 35,0 % (105,0 m 3/h)• Embebição % cana conjunto B = 47,6 % (142,8 m 3/h)• Embebição % caldo (A) = (105 x 100) / 300 (1-0,125) = 40 %• Embebição % caldo (B) = (142,8 x 100) / 300 (1-0,17) = 57,35 %• Difusor: lixiviação (fibra) e diluição (caldo)
Extração de Caldo - DifusãoNíveis de extração no processo de difusão
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Extração de Caldo - DifusãoConsumo de energia no processo de difusão
MOENDAS DIFUSORAUMENTO DE EXTRAÇÃO 1.207.304 CAPACIDADE DE MOAGEM ANUAL TC 2.000.000 2.000.000 DIAS DE SAFRA D 200 200 MOAGEM DIÁRIA TCD 10.000 10.000 FIBRA % CANA % 13,0 13,0 HORAS DE MOAGEM HR/D 24 24 FIBRA HORÁRIA TFH 54,2 54,2 BAGAÇO PRODUZIDO % 28,3 28,3 BAGAÇO PRODUZIDO TB 565.217 565.217 POL% ESPERADO NO BAGAÇO % 2,20 1,00 PERDAS NA EXTRAÇÃO T 12.435 5.652 DIFERENÇA A FAVOR DO DIFUSOR T 6.783 EFICIÊNCIA DE FÁBRICA (EXCLUINDO A EXTRAÇÃO) % 89 AÇÚCAR ADICIONAL PRODUZIDO 6.037 PREÇO DO AÇÚCAR USD/T 200 FATURAMENTO ADICIONAL COM AÇÚCAR POR SAFRA USD/Z 1.20 7.304
AUMENTO DE ENERGIA PARA VENDA 352.074 POTÊNCIA CONSUMIDA NO PREPARO HP/TFH 50,0 50,0 POTÊNCIA CONSUMIDA POR TERNO DE MOENDA HP/TFH 14,5 14,5 QUANTIDADE DE MOENDAS 6 1 POTÊNCIA CONSUMIDA NO DIFUSOR HP/TFH - 16,0 FIBRA HORÁRIA TFH 54,2 54,2 POTÊNCIA CONSUMIDA TOTAL 7.421 3.494 ECONOMIA DE POTÊNCIA MECÂNICA HP 3.927 ECONOMIA DE POTÊNCIA MECÂNICA KW 2.926 AUMENTO CONSUMO VAPOR DE PROCESO COM DIFUSOR TV/H 12 PERDA DE GERAÇÃO POR MENOS VAPOR A CONDENSAR KW/TV 60 PERDA DE GERAÇÃO POR MENOS VAPOR A CONDENSAR KW 830 AUMENTO NA ENERGIA PRODUZIDA KW 2.096 AUMENTO NA COGERAÇÃO POR SAFRA MW/Z 10.059 PREÇO DE VENDA DA ENERGIA USD/MW 35 FATURAMENTO ADICIONAL COM ENERGIA POR SAFRA 352.074
ECONOMIA EM MANUTENÇÃO 220.000 ECONOMIA EM CUSTOS OPERACIONAIS 180.000 FATURAMENTO ADICIONAL TOTAL POR SAFRA 1.959.378
COMPARAÇÃO ENTRE A INSTALAÇÃO DE 06 TERNOS DE MOENDA OU 01 DIFUSOR + 01 TERNO
RESULTADOSUS$/ SAFRADADOS
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Cuidado com os critérios utilizados, principalmente pelos fabricantes de um ou outro equipamento
Extração de Caldo - DifusãoConsumo de energia no processo de difusão
Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e Extração
Extração de Caldo - DifusãoConsumo de energia no processo de difusão
Consumo de vapor de alta pressão
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Descarga, Alimentação, Preparo de Cana e ExtraçãoExtração de Caldo - Difusão
Dificuldades operacionais do processo
• Impurezas minerais na cana• Impurezas vegetais• Manutenção do Índice de Preparo da cana• Alimentação desuniforme• Interrupções na operação (quantidade de cana no difusor)• Presença de ar na camada de cana• Afunilamento ou formação de canais de escoamento dos caldos• Compactação da camada de cana• Umidade do bagaço final• Caracteristicas físicas do bagaço final
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Manuel Horta Nunes