UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” Departamento de Economia, Administração e Sociologia Programa de Educação Continuada em Economia e Gestão de Empresas ESTUDO ECONÔMICO-FINANCEIRO DE SISTEMAS DE EXTRAÇÃO DE CALDO: MOENDA E DIFUSOR Flávio Vasselo Sorrila Ricardo Steck Brunelli Tiago Felipe Alves Trombim Waleska Del Pietro Monografia apresentada para obtenção do título de Especialista em Gestão e Investimento no Setor Sucroalcooleiro. Piracicaba 2008
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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
Departamento de Economia, Administração e Sociologia Programa de Educação Continuada em Economia e Gestão de Empresas
ESTUDO ECONÔMICO-FINANCEIRO DE SISTEMAS DE EXTRAÇÃO
DE CALDO: MOENDA E DIFUSOR
Flávio Vasselo Sorrila Ricardo Steck Brunelli
Tiago Felipe Alves Trombim Waleska Del Pietro
Monografia apresentada para obtenção do título de Especialista em Gestão e Investimento no Setor Sucroalcooleiro.
Piracicaba 2008
Flávio Vasselo Sorrila Engenheiro Mecânico
Ricardo Steck Brunelli Engenheiro Mecânico
Tiago Felipe Alves Trombim
Publicitário
Waleska Del Pietro Engenheira Agrônoma
Estudo Econômico-Financeiro de Sistemas de Extração de Caldo: Moenda e Difusor
Monografia apresentada para obtenção do título de Especialista em Gestão e Investimento no Setor Sucroalcooleiro.
Piracicaba
2008
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AGRADECIMENTOS
Deixamos registrados os nossos agradecimentos:
À Deus por nos dar a vida;
As empresas Empral e Dedini pelo apoio com os dados e cálculos;
Ao Economista Leonardo Botelho Zilio pelas sugestões e colaboração;
Às nossas famílias que sempre estiveram ao nosso lado.
Tabela 11. Custo Total da Planta para difusor e moenda. .................................................. 38
Tabela 12. Dados para Fluxo de Caixa da Moenda. ........................................................... 39
Tabela 13. Dados para Fluxo de Caixa do Difusor. ............................................................ 39
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RESUMO
O segmento sucroalcooleiro tem demonstrado dinamismo considerável e participa com
parcela relevante da atividade agrícola paulista e brasileira.
O mercado interno do álcool vem ganhando destaque no segmento agroindustrial
brasileiro, proporcionado pela retomada do aumento do consumo doméstico em
conseqüência do preço competitivo do combustível em relação à gasolina. Por outro lado,
há um potencial de crescimento nas vendas externas do álcool, que possivelmente será
utilizado para atender parte da demanda mundial por etanol.
O álcool está em expansão por ser um combustível ainda barato, renovável e cujo emprego
como alternativa para a matriz energética mundial está em fase de crescimento. A
tendência de aumento da produção de álcool no Brasil ocorre por vários fatores, como
aumento da frota de carros bi-combustível (demanda interna), Protocolo de Quioto
(demanda externa), aumento do preço do petróleo, entre outros.
Serão analisadas financeiramente duas instalações de extração de caldo (Moenda e
Difusor) com um Fluxo de Caixa de 15 anos, tendo como variantes o preço do álcool e a
POL do bagaço, considerando para cada instalação: custo de equipamentos; custos de
manutenção, depreciação e rendimentos.
Essa análise tem a finalidade de auxiliar na tomada de decisão de novos investimentos em
sistemas de extração de caldo (Moenda e Difusor), apresentando resultados de VPL (Valor
Presente Líquido) e TIR (Taxa Interna de Retorno) em um Fluxo de Caixa projetado para
15 anos, com diferentes percentuais de POL de bagaço.
Palavras chave: Sistema de extração de caldo, Moenda, Difusor.
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1. INTRODUÇÃO
A cana-de-açúcar pode ser processada em produtos, açúcar e álcool, e subprodutos
(melaço, bagaço, torta filtro etc). Mesmo com esta variedade de subprodutos, os principais
produtos da agroindústria canavieira são o açúcar e o álcool.
Atualmente é crescente a procura por açúcar e álcool no mercado internacional,
principalmente para o álcool pelas questões ambientais a discussão sobre a escassez de
combustíveis fósseis. Os produtores têm investido no progresso tecnológico a fim de
dinamizar e diferenciar o complexo canavieiro brasileiro.
A cana ocupa hoje, no Brasil, cerca de sete milhões de hectares ou cerca de 2% de
toda a terra arável do País, maior produtor mundial, seguido por Índia, Tailândia e
Austrália. Todas as regiões do Brasil têm o cultivo dessa gramínea permitindo duas safras
por ano. Portanto, durante todo o ano o Brasil produz açúcar e etanol para os mercados
interno e externo (UNICA, 2008).
O Brasil também já é o maior produtor e exportador mundial de açúcar, detém 40%
do comércio internacional, e ampliou essa participação com a reforma do regime de açúcar
na União Européia, determinada pela OMC – Organização Mundial do Comercio. O novo
regime retirou os subsídios praticados pela EU para a produção de açúcar (SEGATO et al.,
2006). No entanto, o álcool será o principal propulsor do crescimento do setor, pelo
aumento da demanda interna face ao crescimento da frota de veículos leves bicombustíveis
e pela valorização do etanol brasileiro no cenário internacional, menos poluente que
combustíveis fósseis, ratificado pelo Protocolo de Quioto.
Este trabalho tem o objetivo de mostrar os resultados de VPL e TIR em um Fluxo
de Caixa projetado para 15 anos, considerando diferentes percentuais de POL de bagaço a
fim de orientar o investimento no sistema de extração de caldo, Moenda ou Difusor,
considerando uma mesma moagem de cana-de-açúcar.
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2. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
2.1. Principais subprodutos da cana-de-açúcar
Um dos subprodutos da cana é o bagaço, fibra úmida oriunda do colmo da cana.
Cada tonelada de cana moída rende cerca de 300 kg de bagaço úmido que será usado para
atender às necessidades energéticas da indústria. O bagaço é queimado diretamente nas
caldeiras para produzir vapor, fonte de energia térmica para processos de aquecimento do
caldo extraído da cana e sistemas de destilação, e energia mecânica e elétrica através de
turbinas para a operação de todo o complexo industrial, ou servirá como matéria-prima
para a produção de papel (LEÃO, 2002).
O Ministério de Minas e Energia calcula que o bagaço da cana represente 15,7% da
matriz energética primária no Brasil (BEN, 2007), sendo que a biomassa já representa
30,9% do total, conforme mostrado no gráfico a seguir.
Gráfico 1. Oferta Interna de Energia no Brasil (2007). Fonte: BEN, 2007.
No atual estágio de eficiência das plantas industriais, há disponibilidade de até 65%
da energia elétrica produzida para venda, fato que é significativo na receita da indústria.
O bagaço tem outras serventias como obtenção de celulose, lignina e hemicelulose
e produtos derivados de seu processamento – papéis; ração animal após passar pelo
processo de hidrólise; geração de fertilizantes; materiais de construção, como blocos mais
leves; aglomerados e similares para indústria moveleira (HORII, 2004).
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Há tempos a indústria sucroalcooleira queima nas caldeiras o resíduo da moagem
da cana-de-açúcar e utiliza o vapor produzido pela sua queima para produção de energia
elétrica.
A vinhaça é o principal efluente das destilarias de álcool e sua produção varia, em
geral, entre 12 e 15 litros de vinhaça por litro de álcool produzido. Há grande preocupação
decorrente da quantidade em que é gerada e da composição química que apresenta. Por ser
um material fluido contendo em sua composição elementos químicos variados e matéria
orgânica, tem expressivo potencial para causar impacto ambiental, mas, com uso agrícola
adequado, apresenta potencial fertilizante através de fertirrigação (SEGATO et al).
2.2. Processos de recepção e preparo da matéria-prima
Diferentemente das antigas estruturas dos engenhos da época do Brasil colonial,
atualmente as usinas constituem modernas plantas industriais e são responsáveis pela
fabricação de açúcar, etanol e principalmente a geração de energia.
Esse complexo industrial está edificado sobre três pilares constituídos pelas áreas:
agrícola, industrial e corporativa.
O crescente desenvolvimento tecnológico e o aperfeiçoamento de novas técnicas
empregadas nessas áreas que envolvem toda usina alavancaram a eficiência, produtividade
e o retorno financeiro.
Os objetivos de uma usina moderna têm por excelência:
• a capacidade efetiva de processamento da cana-de-açúcar;
• operação contínua;
• controle das condições operacionais no processo;
• consumo minimizado de energia;
• custo operacional reduzido;
• perdas minimizadas.
O processo genérico de obtenção do açúcar e do álcool começa com o transporte
das cargas de cana-de-açúcar até a indústria, que suportam até 110 toneladas de cana
atualmente. Após a pesagem dos caminhões na indústria, faz-se uma amostragem da cana-
de-açúcar por um tomador de amostras oblíquo ou horizontal (sonda). Essas amostras
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seguem para um laboratório para análise a fim de realizar o pagamento de cana pelo teor de
sacarose (PCTS).
A indústria descarrega a cana através de hilos ou tombador hidráulico nas mesas
alimentadoras ou esteiras alimentadoras da fábrica, onde são submetidas às lavagens
com água ou limpeza a seco para retirar impurezas que são trazidas da fase da colheita. A
mesa alimentadora pode ser simples ou dupla, convencional (ângulos de 10 a 20º) ou de
grande inclinação (30 a 50º). Atualmente essas mesas são fabricadas com larguras de 12m
e têm capacidade de até 500 toneladas de cana por hora (TCH). A cana é movimentada de
baixo para cima por meio de correntes com arrastadores. Com maiores inclinações de
mesa, a indústria tem a possibilidade de operar com colchões de canas menores na entrada
do preparo; a eficiência da lavagem é maior e o controle da alimentação das esteiras é
melhor (D’ÁVILA, 2008).
A limpeza da cana a seco é alternativa ao uso da água, com o uso de ventiladores,
transportadores, separador vibratório, moega receptora e picador de impurezas vegetais e
minerais. Essa alternativa visa eliminar equipamentos como tanques de decantação,
estações de bombeamento, tubulações; tratamento da acidez da água. Com a limpeza a
seco há melhoria operacional de grelhas de caldeiras e filtração do lodo e aparece o
aproveitamento da palha como fonte adicional de energia elétrica. Com a crescente
importância do uso racional da água e o aumento da participação da cana picada nas usinas
a limpeza a seco está se tornando viável.
Desta etapa, as canas são transportadas por meio de esteiras metálicas com taliscas,
até o preparo de cana. O objetivo do preparo é aumentar a densidade da cana para obter
maior capacidade de moagem e realizar o máximo rompimento de células (open cell). O
preparo da cana é composto basicamente de um jogo de facas nivelador – necessários em
função das altas capacidades de moagem com cana inteira, ocasionando altos colchões de
cana na esteira e embuchamento no picador; um jogo de facas picador – que “semi-
prepara” a cana para alimentar o desfibrador, equipamento formado por um tambor
alimentador que compacta a cana à sua entrada, precedendo um rotor constituído por um
conjunto de martelos oscilantes que gira em sentido contrário à esteira, forçando a
passagem da cana por uma pequena abertura (1 cm) ao longo de uma placa perfurada.
Existem vários modelos de desfibradores que conferem a cana um índice de células abertas
de 85% a 93%, atingindo 94% nos mais modernos.
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Novamente em esteiras, a matéria-prima picada e já desfibrada é encaminhada ao
sistema de extração do caldo utilizado pela usina: moenda ou difusor. É nesta etapa do
processo industrial que ocorre a extração da sacarose da cana-de-açúcar. O objetivo do
processo é obter o maior grau de eficiência na extração, visto que a produção de açúcar e
etanol está diretamente relacionada à quantidade de sacarose extraída, configurando assim
uma das etapas mais importantes dentro da cadeia agroindustrial sucroalcooleira.
A ineficiência na extração do caldo pode trazer graves implicações no resto do
processamento da cana, tais como:
• perda, relativamente alta, de sacarose acarretando menor produtividade de açúcar e
etanol;
• a entrada de um bagaço muito úmido na caldeira devido à má qualidade da
extração, dificulta a sua queima na caldeira e consequentemente uma produção
pífia de vapor e energia gerada.
Destaca-se algumas diferenças entre Difusor e Moenda na Tabela a seguir:
Tabela 1. Diferenças entre Moenda e Difusor.
Equipamentos Moenda Difusor
Bagaço mais seco; Menos sensível à paradas;
97% de extração; Preparo de cana mais leve;
Manutenção barata no curto prazo; Maior intervenção de Assistência
técnica; Tratamento de caldo mais pesado;
Tamanho de ternos e rotação definem capacidade;
Menor dificuldade no cozimento
Bagaço mais úmido; Mais sensível às paradas;
98% de extração; Preparo de cana mais pesado;
Manutenção cara ao longo prazo; Menor intervenção de Assistência
técnica; Tratamento de caldo mais leve;
Altura , largura do colchão e retenção definem capacidade;
Maior dificuldade no cozimento (açúcar).
Os dois equipamentos são bons e eficientes como sistema de extração e podem ter
custos competitivos. Atualmente com os grandes investidores estrangeiros e nacionais que
vem injetando grande quantia de capital no setor para a construção e implantação de novas
unidades, principalmente em novas regiões como Mato Grosso e Goiás, os dois sistemas de
extração vem dividindo as atenções.
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Uma explicação mais plausível para a escolha do Difusor nesses locais é pautada na
menor necessidade de manutenção desse equipamento, ou seja, a implantação dessas novas
unidades em regiões distantes dos grandes centros fornecedores de peças e manutenção
denota essa escolha estratégica por um equipamento com menores ocorrências de
manutenção, ao contrário das moendas.
Além disso, com a alta do preço do petróleo e o encarecimento do óleo diesel, é um
fator a ser considerado em termos de logística e transporte entre as unidades e os grandes
centros fornecedores.
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Figura 1. Vista lateral e em planta baixa do processo de recepção, preparo e extração do caldo. (1) Mesa alimentadora; (2) Faca niveladora; (3) Faca picadora; (4) Desfibrador; (5) Espalhador; (6) Eletroímã; (7) tandem de moendas com seis ternos acionados por turbinas a vapor. Fonte: Empral.
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Figura 2. Fluxograma ilustrativo do Processo – Açúcar e Álcool.
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3. EQUIPAMENTOS DE MOAGEM
3.1. Moenda (DELGADO, A.A., CESAR, M.A., 1975)
O objetivo da moagem é deslocar o caldo contido na cana, fazendo-a passar entre
dois rolos submetidos a determinada pressão e rotação, produzindo como resíduo o bagaço,
adequado para alimentar as caldeiras.
O processo de extração do caldo de cana constituiu a primeira etapa básica para
fabricação do açúcar e do álcool a partir dessa gramínea. Tradicionalmente, essa operação
continua sendo realizada pelo processo de moagem, mas algumas usinas contam com
difusores atualmente.
Desde os seus primórdios, quando foram inventadas pelos chineses, as moendas
sofreram grandes transformações tecnológicas a fim de alcançar o máximo de eficiência
como equipamento de extração do caldo de cana, durabilidade e pouca manutenção.
Inicialmente as moendas eram compostas por 2 ou 3 rolos com frisos grandes e
chevrons (ranhuras transversais) e os tandems continham 2, 3 ou 4 ternos. No processo de
extração do caldo, as canas eram moídas inteiras, ou seja, não sofriam qualquer
retalhamento, resultando uma baixa quantidade de caldo extraído e um bagaço ainda muito
úmido em sacarose. Por essa razão, as perdas no processo eram relativamente altas, tanto
na perda de sacarose como na queima de um bagaço muito úmido na caldeira, resultando
em significativas perdas econômicas.
Com o surgimento dos picadores e desfibradores, o trabalho das moendas ficou
reduzido apenas à extração do caldo remanescente do bagaço. A cana-de-açúcar ao passar
pelo picador e desfibrador sofria o rompimento de suas células propiciando maior extração
do caldo.
Historicamente, vários projetos de moenda surgiram com intuito de alcançar maior
eficiência na extração. Na Austrália surgiram os pressure feeders, dois rolos trabalhando
aos pares, originando assim a moenda de cinco e em seguida seis rolos. No Brasil todos
esses recursos foram sendo adotados da mesma forma que outros países de tecnologia
avançada. Além disso, foi o país que melhor aproveitou as tecnologias emergentes em
função de praticar altas moagens.
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Atualmente uma moenda é constituída de 4 a 7 ternos, denominada também como
tandem. Os ternos são acionados usualmente por turbinas vapor acopladas em redutores de
velocidade de engrenagens. Devido a uma maior valorização na geração de energia elétrica
e buscas por maiores eficiências na indústria, há um interesse crescente na utilização de
acionamentos elétricos.
Para melhores resultados de extração, a maior parte das usinas trabalham hoje com
quatro rolos, sendo: um rolo superior (2), um rolo inferior de entrada (3), um rolo inferior
de saída (4) e um rolo de pressão (1), este último projetado para pressionar a passagem do
bagaço entre o rolo superior e o rolo inferior de entrada.
Os rolos inferiores trabalham fixados em suas posições, enquanto que o superior
tem a sua posição de trabalho controlada por um regulador de pressão hidráulica. Os rolos
são dispostos de tal modo na moenda que a união de seus centros forma um triângulo
escaleno, como mostra a Figura 3.
Figura 3. Desenho esquemático de uma moenda DEDINI MCD-01. Fonte: D’Ávila.
As moendas podem variar de tamanho conforme o volume de cana que a usina
processa durante a safra. As bitolas (largura das moendas) podem variar de 36” até 100”,
permitindo uma moagem horário de 100 TCH até 1.500 TCH.
O sucesso brasileiro em altas moagens (escala) se deve em grande parte pelo
desenvolvimento tecnológico dos equipamentos de extração de caldo, principalmente a
moenda, visando durabilidade, ausência de quebras, e apenas manutenções programadas.
Esse desenvolvimento originou-se na década de 70 com o Proálcool, com grande
contribuição da área de pesquisa da Coopersucar nas décadas de 70 e 80.
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O sistema de embebição é feito através de tanques individuais com bombas
especiais e calhas que distribuem o caldo de embebição de maneira uniforme sobre o
bagaço e transportadores que fracionam o bagaço que está deixando um determinado terno.
A ação do caldo em contra-fluxo, elimina boa parte do ar entre as fibras. O contra-fluxo
também homogeneíza e aumenta o efeito da embebição.
Neste processo, a alimentação regular e automática do 1º terno, uma operação
constante sem variações de rotação, pressão e embebição, rolos em bom estado, moenda
bem regulada, preparo da cana sempre com alto índice de open-cells estabilidade na
produção de energia para acionar a moenda são essenciais para bons resultados.
No quesito especificações dos materiais utilizados nestes equipamentos, têm-se
adotado maior utilização de: aço em lugar de ferro fundido, aço forjado a que aço fundido,
aços ligas, tratamentos térmicos e desenvolvimento de ligas especiais para fabricação de
camisas, bronze e eletrodos.
Essas melhorias tecnológicas acarretaram um desempenho significativo de extração
versus capacidade.
Figura 4. Modelo antigo de moenda. Fonte: Empral.
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Figura 5. Ternos de moenda. Fonte: Empral
• Base das Moendas
O local escolhido para instalação das moendas deve ser de solo seco e de textura
compacta. Uma vez decidido sobre o tamanho da moenda, o terreno deve ser escavado
convenientemente e conforme as especificações do fornecedor dos equipamentos.
No fundo do terreno se constrói um lajão de concreto cuja espessura varia de 40 a
80 cm e com uma área suficiente para sustentar todos os equipamentos dos ternos de
moagem.
As bases da moenda são construídas em ferro fundido ou aço fundido, em forma
retangular e tem por finalidade suportar os castelos, um de cada lado, os quais, por sua vez,
sustentam os rolos. Do mesmo modo, outras bases iguais, suportam o sistema de
acionamento das moendas. Essas bases são fixadas em alicerces de concreto armado por
meio de sólidos parafusos. As Moendas de concepção mais moderna, como a
Simisa/Empral, não necessitam de bases de ferro fundido, apenas grount onde assenta a
moenda e uma base de nivelamento por baixo na região dos chumbadores.
Quando da construção dos alicerces de concreto são deixadas passagens para os
parafusos de fixação, um adequado nivelamento dessas bases é indispensável, sendo que as
bases das engrenagens devem estar colocadas a alguns milímetros acima do nível das
moendas para compensar a flutuação dos rolos superiores.
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• Castelos
Os castelos constituem as peças de sustentação dos rolos das moendas, sendo
fixados um de cada lado das bases metálicas das moendas. Cada castelo construído em aço
fundido possui três fendas, sendo duas laterais e uma superior. Em praticamente todos os
castelos, as fendas inferiores estão situadas no mesmo plano, ou seja, obedecem a uma
linha horizontal. Quanto à fenda superior, esta pode ser perpendicular ao plano das
inferiores ou com inclinação de 15°. A diferença entre castelos retos e castelos inclinados é
que o primeiro permite maior facilidade de montagem dos componentes superiores: rolo
superior, mancal superior e cabeçote hidráulico. Já o segundo compreende menor esforço
sobre o garfo do castelo e maior facilidade de flutuação.
Figura 61. Castelo da Moenda. Fonte: Empral.
• Mancais
Os mancais são peças construídas em aço fundido, com casquilhos em bronze,
tendo por finalidade sustentar e como componente do sistema de refrigeração dos eixos de
moenda no correspondente às mangas do eixo. Nos castelos de moenda, os mancais podem
ser classificados em: mancais superiores (nos eixos superiores) e mancais inferiores (nos
eixos inferiores).
Os mancais possuem praticamente as mesmas dimensões das mangas dos eixos.
Devem ser ajustados a um diâmetro pouco maior do que a manga do eixo. A pequena folga
deixada entre os dois diâmetros representa a tolerância prevista para a dilatação e distorção
de cada uma das peças, quando estão sujeitas ao calor e ao esforço. Essa folga pode
corrigir os possíveis erros de alimentação, permitindo-se assim a livre rotação do eixo. Esta
folga é também aproveitada para a distribuição do óleo lubrificante.
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A ausência de lubrificação aumenta o atrito entre o mancal e a manga do eixo,
podendo levar à ruptura de uma das peças e ao desgaste irregular. Do mesmo modo, a falta
de água de refrigeração causa um aquecimento exagerado dessas peças em contato.
A lubrificação contínua, assim como, a constante refrigeração, contribuem para a
maior durabilidade desses equipamentos e perfeito funcionamento do sistema.
Figura 72. Mancais. Fonte: Empral.
• Cabeçotes
Os rolos da moenda são presos às fendas dos castelos por meio de cabeçotes,
construídos em aço fundido. Os cabeçotes podem ser divididos em dois grupos: cabeçotes
hidráulicos e cabeçotes laterais. O primeiro mantém o rolo superior em sua posição de
trabalho, além de permitir o movimento de oscilação do rolo superior através da pressão
hidráulica. O segundo se encarrega de segurar os rolos inferiores e podem ser do tipo
articulado ou engastado.
No cabeçote articulado há mais facilidade de montagem/desmontagem dos rolos
inferiores e ajustagem dos mancais inferiores. Já o cabeçote engastado proporciona um
maior upgrade da moenda, visto que a menor espessura da parede do castelo e o uso de
varões passante diminui relativamente o peso e custo desses materiais.
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• Rolos de Moenda
Um rolo de moenda é constituído de um eixo em aço forjado e de uma camisa em
ferro fundido, ferro fundido nodular ou aço fundido. A camisa é fixada pela ação de calor
ou por ação de pressão hidráulica.
O eixo depois de forjado é usinado nas dimensões apropriadas, de tal forma a
deixar sempre a parte central para a fixação da camisa e as partes laterais para o perfeito
acoplamento dos mancais e rodetes. A região reservada aos mancais é conhecida por
manga de eixo.
Há também a região de assento dos rodetes por meio dos quais o movimento é
transmitido do rolo superior para os inferiores.
O rolo superior difere dos inferiores por possuir um ou dois quadrados na sua
extremidade, ou seja, cabe a este rolo receber a energia motora, transmitida através do
acoplamento deste eixo com uma engrenagem movida, e repassá-la aos demais rolos
inferiores.
A duração de um eixo é em função da qualidade do material empregado, do sistema
de lubrificação, do sistema de refrigeração e principalmente dos cuidados de manutenção.
As camisas também sofrem grande desgaste nessa operação, ficando lisa com o
tempo e sem rugosidade, proporcionando assim a diminuição do atrito com o bagaço, o que
implica uma menor moagem e baixo desempenho do equipamento. As camisas não duram
mais que duas safras e, em muitos casos, há troca anual.
Figura 83. Rolo de moenda. Fonte: Empral.
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• Bagaceira
A bagaceira é construída em aço fundido e localiza-se entre os rolos inferiores e sob
o rolo superior da moenda. Mantêm-se presa sobre um componente chamado balança por
meio de parafusos, cuja posição pode ser regulada por dispositivos especiais.
A bagaceira é responsável pela limpeza dos frisos dos rolos, a melhor drenagem do
caldo e menor queda de bagaço. O melhor ajuste da posição da bagaceira garante melhor
desempenho e rendimento na extração.
Figura 9. Bagaceira. Fonte: Empral.
• Pentes
Os pentes podem ser construídos em ferro fundido, chapa de aço ou mesmo aço
fundido. Podem ser divididos em superiores e inferiores e tem por finalidade a limpeza dos
frisos das camisas por onde rola o bagaço.
Os pentes superiores podem ser do tipo fixo ou oscilante e tem por função essencial
a vedação do caldo que transpassa o rolo superior, podem ser usados em conjunto com
pente auxiliar de chapas, borracha ou madeira.
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• Rodetes
Os rodetes são construídos em aço fundido e podem ser classificados e dois tipos:
rodete de moenda e rodete de pressão.
• O rodete de moenda é responsável pelo acionamento do rolo superior;
• O rodete de pressão é responsável pelo acionamento do eixo de pressão através do
engrenamento com o rodete de moenda.
Os rodetes de moenda podem ser unilaterais ou bi-laterais e são posicionados na
região do eixo denominada assento do rodete. São fixados através de chavetas, sofrem
tratamento térmico e têmpera por indução ou chama, a fim de aumentar a dureza e a
resistência do material. O rolo superior recebe energia motora, transmitindo-se por sua vez,
aos rolos inferiores através dos rodetes.
• Acionamento de moendas
No passado as moendas eram acionadas através de turbinas a vapor mais
engrenagens. Atualmente, as moendas já podem ser acionadas por motor elétrico e
engrenagens ou motor elétrico-hidráulico. Apesar de elevado investimento inicial, o custo
com manutenção é relativamente menor. Os ganhos econômicos e de produtividade já
refletem essa nova cultura que está adotando os novos acionamentos.
As engrenagens e redutores existentes, de projeto antigo, foram dimensionadas para
1/3 da carga atual a que são submetidos. No Brasil, nas décadas de 70 e 80 ocorreram
avanços tecnológicos significativos em relação aos equipamentos em geral, inclusive
engrenagens e redutores.
O alto custo de manutenção das engrenagens e seus componentes também é um
fator contribuinte para se adotar o acionamento através de motor elétrico ou eletro-
hidráulico. Apesar do alto investimento inicial, o custo com manutenção é relativamente
menor. Os ganhos econômicos e de produtividade já refletem essa nova cultura que está
adotando os novos acionamentos.
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3.2. Difusor
O processo de extração de caldo por difusão sempre sofreu certa resistência para
emplacar como alternativa à extração do caldo por moagem. Atualmente, a avaliação das
possibilidades da tecnologia de difusão é feita com mais critérios.
Essa resistência ao difusor é conseqüência da eficiência muito baixa que o processo
apresentava, pois até a década de 1980 não havia um preparo suficiente para enviar a cana
ao difusor, pois em seu interior não existe ação mecânica de desagregação das células.
O projeto do primeiro difusor tinha capacidade de 4 mil toneladas de cana. Esse
equipamento iniciou sua operação em 1985 na Destilaria Galo Bravo, hoje Central
Energética Ribeirão Preto, instalada em Ribeirão Preto, Estado de São Paulo e desde então
está trabalhando com uma eficiência acima de 98%, chegando a 23 safras.
Figura 10. Difusor. Fonte: Sermatec.
O funcionamento de um difusor segue o conceito de um “lixiviador”, ou seja, um
tipo de lavador. Esse equipamento propicia a extração dos açúcares contidos na cana
desfibrada por meio do contato desta última com água quente, ou água de embebição. A
preparação da cana causa a abertura física das células que contêm uma solução açucarada
com maior concentração que a solução com a qual entram em contato. Desta forma os
açúcares migram para a fase aquosa mais pobre, o caldo fraco proveniente do terno de
moenda de secagem. Industrialmente, este processo se realiza por meio de um sistema em
contracorrente e em vários estágios, de forma a manter, em cada estágio, um gradiente de
concentração constante entre as duas fases e, com isso, acelerar o processo de transferência
(D’ÁVILA, 2008).
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Dentro do difusor, a cana é transportada em uma direção e a água da embebição é
introduzida na extremidade oposta. A água penetra o colchão e é bombeada para uma
seção do equipamento onde entra em contato com cana desfibrada com maior concentração
em açúcar. Da extremidade final do difusor sai o bagaço, já esgotado, que vai para a
secagem final. O caldo rico em açúcares é retirado da parte frontal do difusor e é enviado
para a seqüência do processo (D’ÁVILA, 2008).
Um difusor não necessita das pesadas bases de fundações de concreto típicas de um
tandem de moenda.
As únicas partes móveis em um difusor são as correntes e taliscas, afofadores,
descarregador rotativo, bombas e o acionamento principal. Os aquecedores são fornecidos
com maior superfície de transferência de calor para permitir a limpeza e manutenção, sem
necessidade de interromper a operação (D’ÁVILA, 2008).
Figura 11. Vista interna do difusor; taliscas e correntes (1) e afofadores (2). Fonte: Sermatec.
Figura 12. Difusor, com destaque ao sistema de recirculação do caldo. Fonte: Sermatec.
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Considerados uma inovação no setor sucroalcooleiro, novos difusores estão sendo
trazidos para o Brasil, através de uma parceria entre a Dedini S.A. Indústrias de Base, uma
das maiores empresas do setor no Brasil, e a Bosch Projects, empresa sul-africana que
patenteou nos países que processam cana-de-açúcar. A parceria permite que a Dedini
projete, fabrique e monte difusores modulares, sem correntes, onde o avanço do colchão de
cana ocorre através do movimento sincronizado das pistas longitudinais (D’ÁVILA, 2008).
Esses difusores apresentam as seguintes características e benefícios:
expansabilidade, que pode ser planejada antes da construção atingindo até 600 toneladas de
cana por hora; investimento competitivo, pois não possui itens de reposição como
correntes, acionamentos e eixos; manutenção, baixo custo e complexidade, sendo projetado
para 25.000 horas de operação antes da primeira parada para manutenção e sofre menor
desgaste das placas de apoio das pistas (1 mm/ano). O projeto dos difusores modulares
pode ser adaptado a partir de difusores de correntes, já existentes (D’ÁVILA, 2008).
Figura 43. Pistas longitudinais para transporte do colchão de cana.
Figura 14. Acionamento das pistas através de mecanismo hidráulico.
29
Figura15. Vista lateral de sistema de extração de caldo por difusão. (1) Alimentação da cana desfibrada; (2) Sistema de aquecimento na entrada; (3) Sistema de recirculação de caldo; (4)Sistema de desadensamento, afofadores; (5) Pré-secagem do bagaço. Fonte: D’Ávila.
2
1
3
4
5
30
4. OBJETIVO
Esse trabalho tem o objetivo de auxiliar a tomada de decisão de investimentos em
sistemas de extração de caldo (Moenda e Difusor), apresentando resultados de VPL (Valor
Presente Líquido) e TIR (Taxa Interna de Retorno) em um Fluxo de Caixa projetado para
15 anos, com diferentes percentuais de POL de bagaço, considerando uma mesma moagem
de cana.
5. METODOLOGIA (THUESEN, 2001)
• Fluxo de Caixa (FC)
Para avaliar as conseqüências da compra de um equipamento dentro uma instalação
é desejável isolar esse item dos demais, indicando todos os recebimentos e despesas que
influenciam na sua aquisição e operação.
Para auxiliar na identificação e no registro dessas transações, utiliza-se uma
representação gráfica conhecida como diagrama de fluxo de caixa, que reúne as
informações necessárias para a análise da proposta de investimento. O diagrama de fluxo
de caixa representa os recebimentos como uma seta apontando para cima, ou seja, um
aumento de dinheiro no final de um período considerado. Similarmente, as despesas
durante um período são representadas por uma seta apontando para baixo, ou seja, uma
redução de dinheiro. Essas setas então são posicionadas numa escala de tempo que abrange
todos os períodos que são considerados dentro da proposta de investimento.
Figura 5. Representação gráfica de Fluxo de Caixa.
0
1 2 3 4
31
• Valor presente líquido (VPL)
A comparação do valor de presente é o método mais utilizado para considerar o
valor temporal do dinheiro nas tomadas de decisões em investimentos.
O valor presente líquido é o montante equivalente total no momento presente (0)
que representa a diferença entre as despesas e recebimentos equivalentes de um fluxo de
caixa do investimento para uma determinada taxa de juros. O valor presente é calculado
conforme:
( )∑
=
+=
n
ttt
iFiVP
0 1
1)(
Onde:
i: taxa de juros
t: tempo (0, 1, 2, ..., n)
Ft: fluxo de caixa líquido no tempo t
O valor presente líquido tem uma série de características que o torna uma base de
comparação. Primeiro, considera o valor do investimento no tempo de acordo com a taxa
de juros i considerada no cálculo. Segundo, o VPL concentra o valor equivalente de um
fluxo de caixa num índice de um momento temporal particular (t=0). Terceiro, a
associação de um, e apenas um, VPL para cada taxa de juros utilizada, independente da
característica do fluxo de caixa do investimento.
• Taxa interna de retorno (TIR)
A taxa interna de retorno calcula uma característica sobre o investimento um pouco
diferente do conceito do valor presente. A taxa interna de retorno é a taxa de juros que
iguala as receitas equivalentes de um fluxo de caixa com as despesas equivalentes para o
mesmo.
Outra maneira de fixar esse conceito é definir a taxa interna de retorno com a taxa
de juros que reduz o valor presente de uma série de receitas e despesas a zero, isto é, deve
satisfazer a equação:
32
( )∑
=
+==
n
ttt
iFiVP
0 *1
1*)(0
O cálculo da TIR geralmente requer uma solução tentativa e erro.
• Ebitda
A sigla EBITDA corresponde a “Earning Before Interests, Taxes, Depreciation and
Amortization”. Em português, significa “Lucro Antes dos Juros, Impostos, Depreciação e
Amortização”, também conhecido como LAJIDA. Muito embora, o EBITDA também seja
chamado ou apresentado como “Fluxo de Caixa Operacional (Operational Cash Flow)” o
mesmo leva em conta apenas o desempenho operacional da empresa e não reflete o
impacto no resultado, dos itens extraordinários, das despesas com investimentos e das
mudanças havidas no capital de giro.
33
6. RESULTADOS (apresentação de Cenários)
6.1. Dados de entrada e premissas
A análise será estabelecida mediante a descrição das plantas de extração de caldo
apresentadas na Tabela: do preparo ao sexto terno da moenda e do preparo até o terno de
secagem do difusor. O preparo dos sistemas de extração são basicamente iguais, diferindo
apenas no desfibrador, pois o difusor necessita de uma maior porcentagem de células
abertas (open cells).
Tabela 2. Concepção básica das plantas de extração.
Condições Básicas de Operação:* Cuidar corretamente do ajuste dos pentes;* Aplicar solda de chapisco durante a safra, condição essencial paragarantir boa extração (acima de 97%) com a configuração de ternos de moenda acima listado.
Valor procurado
0,2
0,4
0,6
0,8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
R$
/ ton
Fase
Evolução do Custo de Manutenção / ton de Cana
Valor procurado
ANEXO 5Análise do Fluxo de Caixa ( Difusor )
Fluxo Difusor pol 1,0%
Valores em (R$ mil)Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5 Ano 6 Ano 7 Ano 8 Ano 9 Ano 10 Ano 11 Ano 12 Ano 13 Ano 14 Ano 15
* Cuidar corretamente do ajuste dos pentes;* Aplicar solda de chapisco durante a safra, condição essencial paragarantir boa extração (acima de 97%), com a configuração de ternos de moenda acima listado.
0,2
0,4
0,6
0,8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
R$
/ ton
Fase
Evolução do Custo de Manutenção / ton de Cana
Valor procurado
CAPACIDADE DE MOAGEM Método Copersucar.
CAPACIDADE MÁXIMA DE UMA MOENDA: A máxima capacidade de uma moenda é determinada pela fórmula: 47,12 x D2 x L x n Cmax = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 0,97 - 47,50 x 10-3 x f d D - Diâmetro do rolo [m] L - Comprimento do rolo [m] n - Rotação do rolo [rpm] d - Densidade da cana [Ton/m3] f - Fibra da cana [%] Recomendação: Usar d = 0.55 Ton/m3
Tandem com 1º e 6º ternos maiores e iguais: Tendo: Cmax 1º se Cmax 1º x 0.7 < Cmax 2º C1/4/1 = Cmax 1º se Cmax 1º x 0.7 < Cmax 2º C1/4/1 = Cmax 2º ⎯⎯⎯⎯ se Cmax 1º x 0.7 > Cmax 2º 0.7
Anexo 10
Substituindo para moenda 78” com os seguintes dados: Diâmetro rolo. 1080mm Largura Rolo: 2000mm Altura friso: 62mm Rotação: 7 rpm Fibra%cana: 13% 47,12 x 1,0182 x 2 x 7 Cmax = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 0,97 - 47,50 x 10-3 x 13 0,55 Cmax= 596 TCH Substituindo para moenda 66” com os seguintes dados: Diâmetro rolo. 1000mm Largura Rolo: 1700mm Altura friso: 42mm Rotação: 6.6 rpm Fibra%cana: 13% 47,12 x 0,9582 x 1,7 x 6,6 Cmax = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 0,97 - 47,50 x 10-3 x 13 0,55 Cmax como 1°T= 423 TCH Cmax como 2°T= 604 TCH Capacidade máxima de um tandem: