FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRARIAS E TECNOLÓGICAS

CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL

ANÁLISE DA SECAGEM DE GRÃOS DE MILHO EM SECADOR DE FLUXOS MISTOS INSTALADO EM

UMA AGROINDÚSTRIA

BACHAREL EM ENGENHARIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL

Maycon Douglas Vieira dos Santos

Rondonópolis, MT – 2019

ANÁLISE DA SECAGEM DE GRÃOS DE MILHO EM SECADOR DE FLUXOS MISTOS INSTALADO EM

UMA AGROINDÚSTRIA

por

Maycon Douglas Vieira dos Santos

Monografia apresentada à Universidade Federal de Mato Grosso como parte dos requisitos do Curso de Graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental para

obtenção do título de Bacharel em Engenharia Agrícola e Ambiental.

Orientador: Prof. Dr. Adriano Ferreira Rozado

Rondonópolis, Mato Grosso – Brasil

2019

AGRADECIMENTOS

A Deus pela oportunidade da vida e de ter colocado pessoas maravilhosas em

meu caminho.

Aos meus pais Sr. José Wilson dos Santos e Sra. Petronilia Maria Vieira dos

Santos pelo meu crescimento em todos os sentidos benéficos na vida. Pelo amor

incondicional e valores que foram me passados nesses 28 anos da minha existência.

A minha querida esposa Hélida Rafaela Siqueira Brito, pela paciência e

esforço mutuo nesta jornada, e pelos filhos maravilhosos que me deste, Raul e

Olívia, que cuida e educa com tanto amor e dedicação.

Ao Curso de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Mato Grosso,

pelos conhecimentos repassados à minha formação acadêmica.

Ao professor Dr. Adriano Ferreira Rozado, pela orientação durante a

graduação, pela amizade, paciência, conselhos e por ter contribuído grandemente

na formação acadêmica e pessoal.

Aos professores Marcelo Mendes Vieira e Heli Heros Teodoro de Assunção

por participarem da banca examinadora.

E aos poucos, porém, valorosos amigos que adquiri e fazem parte desse

processo de crescimento pessoal e profissional. Ao colega Hermes Miguel que

durante o processo de realização do trabalho de conclusão, contribuiu de maneira

prestativa e essencial para esta realização.

EPÍGRAFE “Faça o teu melhor, na condição que você tem, enquanto você não tem condições melhores, para fazer melhor ainda. ”

Mario Sergio Cortella.

SANTOS, M. D. V. Análise da secagem de grãos de milho em secador de fluxos mistos instalado em uma agroindústria. Trabalho de Conclusão de Curso (Curso de Engenharia Agrícola e Ambiental) – Campus Universitário de Rondonópolis, MT. Universidade Federal de Mato Grosso, p. 41, 2019.

RESUMO

Com o objetivo de analisar a secagem de grãos de milho por um secador com fluxo de ar misto, foram realizados levantamentos de dados para a estimativa do custo de secagem e regulagem operacional. A estimativa do custo de secagem foi realizada com a soma dos custos fixos, como, juros sobre o capital investido, depreciação, seguros, taxas e impostos, abrigo e mão-de-obra direta e soma dos custos variáveis, como, combustível, energia elétrica, reparos e manutenções e mão-de-obra direta. E para estimar os valores, foi necessário realizar o cálculo da capacidade efetiva de secagem para o secador e tempo de utilização para a cultura do milho. Os custos com maiores valores foram depreciação e mão-de-obra direta, no qual depreciação é um gasto recorrente com início na compra do equipamento e termino de construção da estrutura. A mão-de-obra direta é um custo que acontece somente quando ocorre o processo de secagem. O secador em estudo tem regulagem para três tipos se secagem, que são, secagem contínua, intermitente e por lote, e a estimativa do custo de secagem ficou em R$ 5,27 por tonelada.

Palavras-chave: Beneficiamento; umidade; capacidade efetiva.

SANTOS, M. D. V. The analysis of the drying of the corn in the dryer and mixed flows is installed in the agricultural industry. Term paper (Bachelor of Agricultural and Environmental Engineering) – Rondonópolis campus, MT. Federal University of Mato Grosso, p. 41, 2019.

ABSTRACT

For the purpose of analyzing the drying process of corn grain through a dryer with an

air flow of mixed mode surveys have been conducted on the data for the estimation

of the cost of the drying and setting operation. The estimate of the cost of the drying

was carried out with the sum of the fixed costs, such as interest on the capital

invested, depreciation, insurance, taxes and fees, housing, and labor directly, and

the sum of the variable costs such as fuel, electricity, repairs and maintenance, and

labor directly. And, in order to estimate the values, it was necessary to carry out the

calculation of the effective capacity of the drying in the dryer, and the time-of-use for

the cultivation of maize. The cost of the larger amounts were depreciation, labor,

direct, at which the depreciation is an expense and a recurring beginning with the

purchase of the equipment, and the end of the building. The hand-to-hand force,

direct at any time that it happens only when it occurs in the drying process. The

telephone in the study setting for the three kinds of drying, that is, the drying is

continuous, intermittent, and batch, and an estimate of the total cost of drying,

amounted to 5,27 per ton.

Key words: Processing; moisture; the ability to effectively.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1-Secador de fluxos mistos. .................................................................. 21

Figura 2- Fornalha de fogo direto.. ................................................................... 24

Figura 3-Fluxo do ar de secagem. .................................................................... 25

Figura 4- Layout da unidade de beneficiamento de grãos.. ............................. 28

LISTA DE QUADROS

Quadro 1- Regulagens de secador de fluxos mistos.. ...................................... 20

Quadro 2-Coeficientes da equação do fator de correção. ................................ 30

Quadro 3-Equipamentos e abrigo do sistema de secagem. ............................. 30

Quadro 4-Custos fixos. ..................................................................................... 35

Quadro 5-Custos variáveis. .............................................................................. 36

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 12

2. OBJETIVOS ............................................................................................. 13

2.1 Objetivo geral ........................................................................................ 13

2.2 Objetivo específico ............................................................................... 14

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................... 14

3.1 Secagem de grãos ................................................................................ 14

3.2 Propriedades físicas dos grãos ........................................................... 15

3.3 Princípios e aspectos gerais da secagem .......................................... 15

3.4 Umidade relativa ................................................................................... 17

3.5 Qualidade dos grãos ............................................................................. 17

3.5.1 Temperatura do ar de secagem ........................................................ 17

3.5.2 Umidade .............................................................................................. 18

3.5.3 Quebrados .......................................................................................... 18

4. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................ 18

4.1 Classificação do Secador ..................................................................... 19

4.1.2 Fluxo do ar de secagem .................................................................... 20

4.1.2.1 Secagem contínua .......................................................................... 21

4.1.2.2 Secagem intermitente ..................................................................... 22

4.1.2.3 Secagem por lote ............................................................................ 22

4.2 Aquecimento do ar de secagem .......................................................... 23

4.2.1 Fornalha .............................................................................................. 23

4.3 Estimativa do custo do processo de secagem ................................... 25

4.4 Metodologia de estimativa de custo .................................................... 26

4.4.1 Parâmetros calculados ...................................................................... 28

4.4.2 Custos fixos ........................................................................................ 30

4.4.3 Custos variáveis ................................................................................. 32

4.4.4 Custo total .......................................................................................... 34

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................ 34

6. CONCLUSÃO ........................................................................................... 37

7. REFERÊNCIAS ........................................................................................ 38

12

1. INTRODUÇÃO

O milho armazenado está sujeito ao ataque de pragas como insetos, roedores

e fungos. A limpeza do produto é fundamental para preservação da sua qualidade

durante o armazenamento. Se as impurezas não forem eliminadas, podem afetar a

qualidade, ocorrendo interferências na armazenagem e, posteriormente, na

comercialização (REBONATTO e CITTADIM, 2014). Outra etapa operacional

importante do beneficiamento de grãos é o processo de secagem, o qual

proporciona condições adequadas para o armazenamento seguro dos grãos.

A secagem de grãos é um processo de retirada do excesso de água do

mesmo, o princípio de secagem já está bem estabelecido, porém, o grande desafio é

o uso de energia, que ainda gera gastos elevados na cadeia de produção. Segundo

Lima (1995), a secagem de sólidos por ar quente é uma operação muito utilizada

nos setores agrícola, química e alimentícia, sendo crescente ultimamente o número

de trabalhos científicos destinados a este assunto, principalmente por ser uma

atividade de alto consumo de energia não renovável.

No armazenamento de grãos dois fatores atuam simultaneamente na massa

de grãos, os bióticos (ex:. insetos e fungos) e os abióticos (temperatura e umidade)

(PUZZI, 2013). A manutenção da umidade do grão em níveis seguros é fator que

possibilita a conservação do mesmo, porém, o aumento da temperatura e do o teor

de água favorecem a sua degradação. Outra importante condição de preservação da

qualidade do produto armazenado é mantê-los frios (PARK, 2007).

Segundo Ponciano et al. (2003), a preservação da qualidade dos grãos da

colheita à industrialização é fundamental para a manutenção do processo produtivo,

sendo que a qualidade dos grãos é um parâmetro relevante para comercialização e

processamento, podendo afetar significativamente o valor do produto final. Produtos

danificados, além de susceptíveis à entrada de fungos durante o armazenamento,

perdem valor econômico (BÜNZEN e HAESE, 2006).

A secagem é uma das etapas para o armazenamento seguro, que consiste na

retirada do excesso de água dos grãos, num processo de transferência de calor e

massa, pela diferença de pressão de vapor de água entre o ar de secagem com a

superfície do produto. A secagem dos produtos agrícolas pode ocorrer de forma

13

natural ou artificial. A secagem natural exige longo período e grandes áreas para

movimentação do produto (SILVA et al., 2008).

Na secagem artificial há utilização de aparelhos denominados secadores,

onde o produto úmido é exposto a uma corrente de ar forçada e aquecida que passa

dentro de uma câmara de secagem, reduzindo a umidade do produto que está

dentro desse secador (DALBELLO, 1995).

A secagem artificial é classificada em alta temperatura e em baixa

temperatura. A secagem em alta temperatura é caracterizada quando a temperatura

do de secagem ultrapassa valores temperatura superiores à 10 oC a em relação à

temperatura ambiente enquanto que a secagem em baixas temperaturas é

caracterizada quando a temperatura do ar de secagem chega a até 10 oC acima da

temperatura ambiente (MARTIN, 2009).

A secagem artificial em alta temperatura é realizada por secadores que

trabalham com fluxos de ar em varias direções e sentidos, podendo ser de fluxos

concorrentes, quando ar segue o mesmo sentido e direção dos grãos, fluxo

contracorrente quando o ar e os grãos seguirem sentido oposto e de fluxos cruzados

quando produto é submetido a um fluxo de ar perpendicular e, por último, os

secadores de fluxos mistos quando o ar passa em todas as direções e sentidos na

massa de grãos e um dos mais utilizados pelas unidades armazenadoras (SILVA et

al., 2008).

Os secadores de fluxos mistos são caracterizados por apresentarem uma

coluna central, possuir calhas invertidas em formato de “V” e dispostas lado a lado e

alternadamente dentro do secador. Desta forma, os grãos, em sentido descendente,

trocam calor com o fluxo de ar aquecido (PARK et al., 2007).

Diante do que foi apresentado, o objetivo do trabalho foi analisar a secagem

de milho em secador de fluxos mistos.

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo geral

Neste trabalho o objetivo foi a análise da secagem de grãos de milho

em um secador de fluxos mistos ou tipo cascata.

14

2.2 Objetivo específico

Analisar a operação do sistema de secagem;

Avaliar o custo operacional da secagem para grãos de milho.

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A cultura do milho vem sendo estudada por décadas devido à sua importância

tanto pela quantidade produzida quanto pela diversidade de subprodutos que são

fabricados por esta matéria prima. Segundo Santos (2017), o milho juntamente com

o arroz e a soja, é um dos grãos mais cultivados no Brasil e de acordo com o IBGE,

esses três produtos juntos representam 93% da produção e 87,1% da área colhida.

Foi realizado nesta seção o levantamento de assuntos associados ao sistema

de secagem e suas derivações para que o processo ocorra conforme

recomendações técnicas mencionadas nas bibliografias. Sendo assim, favorecer o

entendimento das atividades realizadas.

3.1 Secagem de grãos

O aumento populacional exerce pressão substancial no setor agrícola,

essencialmente devido as demandas e exigências alusivas as qualidades dos

mercados exteriores. Segundo Milman (2002), em contrapartida se junta a exigência

cada vez maior dos consumidores nacionais, de obter padrões mais elevados de

qualidade, obrigando os setores de produções e de pesquisas a serem cada vez

mais eficientes. Qualidade essa, relacionada a retirada de água do produto para

aumentar a resistência a ataque de pragas de grãos armazenados, assim

proporcionando a comercialização mais vantajosa do produto. Contudo uma das

opções que também deve ser levada em consideração e é adotada atualmente, é a

secagem do grão no campo, porém deve-se estabelecer limites para não afetar a

qualidade do produto no momento da colheita. Segundo Portella e Eichelberger

(2001) a secagem é uma operação crítica quando a colheita é antecipada e os grãos

ainda têm elevada umidade.

15

Segundo Lima (1995), a secagem artificial feita por secadores, utiliza o

aquecimento do ar com a finalidade de aumentar a pressão de vapor de água

existente nos grãos pelo aquecimento do mesmo e favorecendo assim a saída de

umidade. Parte do calor do ar proporciona um aumento da temperatura do produto

(calor sensível) e parte fornece o calor necessário para a vaporização da água dos

grãos (calor latente). E outra finalidade é diminuir a umidade relativa do ar,

aumentando sua capacidade de absorver umidade.

O armazenamento de grãos é parte integrante do sistema de pré-

processamento de produtos agrícolas. A importância da armazenagem reside no fato

de que, quando conduzida adequadamente minimizam-se as perdas, preservando a

qualidade do produto. Estas perdas são causadas por fatores bióticos e abióticos

que afetam diretamente a qualidade do produto final que será comercializado

(TAVARES e VENDRAMIM, 2005). Seguindo este preceito, os processos de

secagem impõem condições favoráveis para proporcionar estados físicos adequados

ao armazenamento com qualidade e comercializar estes produtos em condições

padrões de classificações, sendo que o grão em sua maioria vem com excesso de

umidade para os parâmetros internacionais de classificação exigido pelas empresas

compradoras de grãos.

3.2 Propriedades físicas dos grãos

Algumas características físicas podem ocasionar dificuldades para realizar as

atividades de beneficiamento dos grãos, por sua vez, características como forma,

tamanho, massa específica e outras características físicas dos grãos podem afetar

por exemplo o desempenho das máquinas de limpeza, secagem e beneficiamento,

em contrapartida as características químicas podem afetar as propriedades

indispensáveis para a industrialização (MILMAN, 2002).

3.3 Princípios e aspectos gerais da secagem

Segundo Silva (2004), grãos e sementes são produtos higroscópios. Portanto,

podem repassar ou receber vapor de água do ar que os circunvizinham.

16

O processo de secagem é opção do setor industrial, na qual o objetivo é

eliminar por evaporação a água que fica aderida a um material sólido e a secagem

pode ser concebida como um processo de transferencial simultânea de calor e

massa (MILMAN, 2002).

Segundo Portella e Eichelberger (2001), a água acompanha a maioria dos

processos biológicos. Uma vez que os grãos são organismos vivos, a eliminação do

excesso de água é fundamental para a viabilização do armazenamento e

conservação dos grãos, causando a redução da atividade biológica.

Para se estabelecer o processo de secagem, é necessário que haja diferença

de gradiente de água.

Devido o grão ser higroscópico sua superfície forma uma camada delgada de

ar que constitui um micro-clima. Sendo assim, este micro-clima tem suas condições

estabelecidas pela temperatura e umidade do produto. Não devendo ser deixado de

lado que o ar que circunvizinha o produto também possui sua umidade relativa,

sendo que o mesmo está relacionado a quantidade de vapor diluída no ar. Para que

haja o fluxo de vapor de água entre o grão e umidade do ar e seja realizada a

transferência de massa, é necessário que se estabeleça diferença de umidade

relativa do micro-clima sobre o grão e o ar que circunvizinha o grão (SILVA, 2004).

Basicamente, o ar é aquecido e direcionado para a massa de grãos. Os grãos

são submetidos a elevação de temperatura através do ar de secagem, até atingirem

seus interiores, sendo que a umidade contida no grão é transferida para o micro-

clima. E posteriormente a isso, o ar com menor estado de energia cede lugar ao ar

com maior estado de energia. Segundo Portella e Eichelberger (2001), o processo

de secagem envolve a retirada parcial de água de grãos por (1) transferência de

calor do ar para o grão e, ao mesmo tempo, (2) por fluxo de vapor de água do grão

para o ar e a diferença da secagem, comparada com outras técnicas de separação,

é que a remoção das moléculas de água é obtida por uma movimentação de vapor

de água (fluxo de massa), em razão da diferença entre as pressões parciais de

vapor da superfície do grão e do ar que o envolve.

A temperatura do ar de secagem deve ser monitorada para que não

ultrapasse o recomendado, pois, se estiver a altas temperaturas, poderá causar

danos ao produto, reduzindo sua qualidade final, principalmente no caso de

sementes produção de sementes.

17

Umidade adequada para conservação de produtos agrícolas em ambientes

abertos ficam na faixa de 10% a 13%, a partir de 14% os grãos ainda se apresentam

respirando de forma ativa. Este processo tem por consequência a liberação de calor,

proporcionando o desenvolvimento de microrganismos, principalmente fungos

resultando por final queda na qualidade do produto e perda da massa seca do

produto (PORTELLA e EICHELBERGER, 2001).

3.4 Umidade relativa

A umidade relativa deve ser monitorada de forma a saber a umidade

adequada do produto para armazenagem, devido ao equilíbrio que a umidade

relativa e a umidade do produto tendem a atingir. Esse equilíbrio higroscópico é um

fenômeno que deve ser dada atenção, pois, poderá necessitar de nova secagem

devido à elevação da umidade dos grãos com o aumento da umidade ambiente, e

caso a umidade relativa esteja muito baixa o produto perderá água para o ambiente,

ocasionando umidades inferiores (DIAS et al., 2009).

3.5 Qualidade dos grãos

3.5.1 Temperatura do ar de secagem

A temperatura utilizada para secagem deve ser monitorada de forma

sistêmica, para que se alcance o objetivo estabelecido no processo de secagem.

Segundo Dias et al. (2009), a temperatura do ar de secagem é o parâmetro de maior

flexibilidade em um sistema de secagem em altas temperaturas, e ainda afirma que

a temperatura interfere na taxa e na eficiência de secagem e qualidade dos grãos

devido à quanto maior for a temperatura, menor o consumo de energia, porém os

danos térmicos nos grãos devido as altas temperaturas são maiores.

A utilização de fonte de energia não poluente, vem sendo foco de estudo em

muitos países. Principalmente por estas fontes possuírem custos mais baratos e

serem teoricamente infinitas, contudo as tecnologias empregadas para poder utilizar

estas fontes ainda são jovens é pouco eficiente. Na secagem de grãos, as fontes

alternativas, principalmente proveniente do sol, já são realidade.

18

3.5.2 Umidade

Com a evolução dos estudos de previsão climática, alguns produtores tentam

adiar a data da colheita com intuito de diminuir a umidade do produto no campo,

porém, sem deixar de lado a manutenção da qualidade do produto.

A umidade inicial é determinando para estabelecer as condições de

processamento, secagem, armazenagem e comercialização dos produtos agrícolas

(MILMAN, 2002). Outra característica fundamental que a umidade inicial influencia é

na taxa de secagem, sendo que quanto maior for a umidade de um produto, maior

será a quantidade de água evaporada por unidade de energia. Segundo Dias et al.

(2009), essa característica ocorre por motivos que os altos valores de umidade, as

forças de adsorção da estrutura celular do material sobre as moléculas de água são

menores, diferente de quando esses produtos se encontram com umidades baixas.

3.5.3 Quebrados

No processo de classificação adotado no Brasil, os grãos quebrados são

considerados fator de desvalorização de um lote, já o padrão adotado nos Estados

Unidos o critério com maior relevância é a análise do peso volumétrico, não

desconsiderando a avaliação visual dos grãos danificados como, quebrados e

impureza (BENTO, 2011). A secagem, o transporte e o tempo de armazenagem

podem influenciar no aumento de grãos quebrados (CARVALHO et al., 2004).

4. MATERIAIS E MÉTODOS

Segundo a Confederação da Agricultura e Pecuária do Brasil CNA (2018),

vivemos um quadro de grande perplexidade em todo o mundo, caracterizado pela

falta de uma visão compartilhada sobre o futuro da humanidade. E os fenômenos

reconhecidos globalmente e que terão cada vez maior importância sobre esse futuro

vão se acumulando sem que as análises sobre eles conduzam a ações concretas

por parte dos governantes de todos os continentes; o crescimento da população, o

aumento da perspectiva de vida, a urbanização acelerada, entre outros. A CNA

ainda diz que, a partir do começo deste século, a Organização das Nações Unidas

passou a se preocupar com segurança alimentar, por isso lançou um estudo no qual

19

nos informa que em 2050 haverá mais de nove bilhões e meio de habitantes na

Terra e, para alimentar toda essa gente, será preciso aumentar a produção de

comida em até 70%.

Diante deste cenário a responsabilidade do setor de pesquisas agropecuárias

fica pressionado a suprir esta necessidade futura, os setores de todo o processo

produtivo a muito tempo se empenham na produção em larga escala, principalmente

no que diz respeito a mecanização e controle de pragas nas lavouras. Um grande

empecilho para avanços tecnológicos está sendo o valor agregado do produto, no

qual o custo de produção está muito elevado, desde mão de obra qualificada,

resultado principalmente da indisponibilidade de profissionais no mercado na sua

grande maioria em países em desenvolvimento, quanto ao investimento em

equipamentos.

4.1 Classificação do Secador

O material em análise é um secador com capacidade de secar 40 toneladas

de produto por hora. E tem as características de torres de secagem de colunas ou

cavaletes, além das possibilidades de secagem com ou sem resfriamento e de

secagem de colunas inteiras.

Os secadores de fluxos mistos são caracterizados por apresentarem uma

torre central cujo interior possui calhas invertidas em formato de “V” e são dispostas

lado a lado dentro do secador e em linhas alternadas. Desta forma, os grãos descem

e trocam calor com o fluxo de ar aquecido (PARK et al., 2007).

Secadores tipo cascata são construídos por uma série de calhas invertidas

em forma de V, que estão dispostas em linhas alternadas ou cruzadas dentro do

secador e os grãos movem-se para baixo sob a ação da gravidade. E afirma ainda

que os secadores deste tipo são considerados poluidores do meio ambiente devido

a velocidade relativamente alta do ar na saída dos dutos, que por consequência

impurezas mais leves que estão na massa de grãos são carregadas para a região

externa do secador (DIAS et al., 2009).

20

4.1.2 Fluxo do ar de secagem

Os secadores do tipo cascata ou fluxo misto, possui uma versatilidade que

garante o maior desempenho do equipamento e agilidade no processo de secagem.

O conhecimento de operação e a forma para conduzir o processo de

secagem nestes equipamentos é essencial para garantir, além da qualidade do

produto um melhor custo benefício (WEBER, 2005).

Os secadores de fluxos de ar mistos se distinguem não apenas pela

qualidade que é proporcionada ao processo de secagem e produto final, mas

permite também dispor de uma versatilidade que em termos técnicos e

conhecimento aprofundado do processo proporciona ao sistema de secagem, várias

regulagens, sendo elas, contínua, intermitente e meia carga (WEBER, 2001).

Para melhor compreensão dos tipos de regulagens que o secador do tipo

cascata possui, e expostos no quadro abaixo as três regulagens existente.

Quadro 1 - Regulagens de secador de fluxos mistos.

Secagem Registros

A B C

Contínua Aberto Fechado Aberto

Intermitente Aberto Aberto Fechado

Lote Fechado Aberto Fechado

Fonte: Weber (2005)

Na Figura 1, é apresentada a composição de um secador de fluxo misto ou

tipo cascata. De modo geral, após passar pelo processo de limpeza, os grãos por

meio de elevador de canecavão para o ponto de entrada dos grãos, e assim entram

na torre de secagem que corresponde a 2/3 com à opção de resfriamento na parte

inferior da torre de secagem que corresponde à 1/3.

Segundo Silva (2008), o secador do tipo cascata é constituído por uma série

de calhas invertidas no formato de “V”, disposta em linhas alternadas paralelas ou

transversal, dentro da torre de secagem e neste secador o produto movimenta-se

para baixo e entre as calhas, sob a ação da gravidade, o produto é submentido à

ação demovimentação do ar em sentido contracorrente, cruzado e concorrente.

21

Figura 1-Secador de fluxos mistos.

4.1.2.1 Secagem contínua

No processo de secagem contínua, como mencionado anteriormente é uma

regulagem que assim como as outras, depende da condição que existe na unidade

recebedora e fluxo de chegada dos grãos.

Após o processo de descarga do produto na entrada do secador, a massa de

grãos completa a torre de secagem e na parte superior, que corresponde a 2/3 da

torre de secagem, o produto passa pelo processo de perda de umidade,

aumentando sua temperatura e na parte inferior, que corresponde a 1/3 os grãos

passa pelo processo de resfriamento, devido à abertura do registro C, fechamento

do registro B e abertura do registro A, onde o ar ambiente passa pela parte inferior

22

da massa de grãos e posteriormente se encontra com o ar que sai da fornalha para

dentro do secador. Nesta condição, o secador opera na sua capacidade total efetiva

e tem maior eficiencia do processo pelo fato que o produto já se encontra em

condições de armazenagem, pois sua temperatura foi diminuída no secador

(WEBER, 2005).

4.1.2.2 Secagem intermitente

Neste processo, a secagem ocorre no corpo inteiro da torre de secagem,

nesta condição o produto já não é resfriado dentro do secador.

Sendo que, para ocorrrer a secagem intermitente ou corpo inteiro, os registros

A e B precisam estar abertos para a passagem do ar e o registro C para entra do ar

ambiente que promove o resfriamento na parte inferior precisa estar fechado e a

única entrada de ar no secador é proveniente do ar aquecido na fornalha e esta

condição de regulagem é feita quando os grãos estão com alto teor de água e o

resfriamento somente será realizado ao final da secagem do produto (WEBER,

2001).

A secagem é realizada por cargas, sendo assim, o produto passa várias

vezes pelo inteiror do secador até completar a secagem necessária e a ação do ar

aquecido na massa de grãos ocorre em pequenos intervalos de tempo sendo

intercalado com perídos de repouso (SILVA, 2008).

4.1.2.3 Secagem por lote

A secagem por lotes, ou também sendo mencionada como carga parcial,

acontece em menor frequência principalmente em unidade de pequeno porte ou em

início de colheita, onde se é necessário secar pequenas quantidades de grãos em

comparação da carga total do secador e devido ao alto teor de umidade a opção de

esperar completar a carga na torre de secagem pode promover deterioração do

produto (WEBER, 2001).

Nesta situação de secagem o registro A que conduz o ar aquecido para a

parte superior da torre de secagem é fechado e o registro C que promove a entrada

do ar ambiente para a parte inferior promovendo o resfriamento dos grãos também é

23

fechado, sendo que apenas o registro B permanece aberto, onde o ar é succionado

pelo exaustor.

4.2 Aquecimento do ar de secagem

O ar de secagem passa por um processo de troca de calor e massa. Onde

especificamente os secadores de fluxo misto, mais conhecido como secador

cascata, existem alguns tipos de regulagem. Porém o mais usado é com o uso de ar

ambiente para resfriamento dos grãos que tem fluxo constante dentro do secador, e

esse ar de resfriamento é reaproveitado para se misturar ao ar de secagem.

Segundo Silva (2013), o ar ambiente após passar pela fornalha recebe um

aporte de calor, fazendo com que a temperatura do ar varie entre 350 a 450 ºC e

esse ar superaquecido segue para o misturador tangencial, onde é misturado ao ar

ambiente, assim diminuindo a temperatura inicial do ar que passou pela fornalha e

deixando entre 80 a 100 ºC.

4.2.1 Fornalha

A fornalhas utilizada para aquecimento do ar para secagem dos grãos

foi de fogo direto. Segundo Weber (2001), fornalhas em que os gases de

combustão e a fumaça entram em contato com os grãos é denominada de

fogo direto, e são as mais usadas por possuírem bom rendimento térmico e

de melhor investimento inicial. O combustível usado foi a lenha.

As fornalhas são projetadas para que o combustível seja

completamente queimado, para aproveitar a energia térmica liberada na

combustão, garantindo assim maior eficiência.

24

Figura 2 - Fornalha de fogo direto.

.

25

Figura 3 - Fluxo do ar de secagem.

Fonte: Silva (2013)

4.3 Estimativa do custo de secagem

Para este estudo de caso, foi adotada a metodologia apresentada por

(VALENTE, 2007). No qual faz uma análise do sistema de secagem, variando o

resultado devido a umidade de entrada no secador, tipo de produto, combustível,

modelo e ano do equipamento.

Para finalizar os cálculos com resposta satisfatória, através da metodologia

adotada foi calculado a capacidade efetiva de secagem e também os componentes

do custo de secagem, que são:

i. Custos fixos: que são os custos que não variam, independente do aumento ou

redução da quantidade produzida (Silva et al., 2011), tendo como exemplos:

Juros sobre o capital investido;

Depreciação;

Seguro, taxas e impostos;

Abrigo;

Mão de obra indireta.

ii. Custos variáveis: São os custos que opostos dos custos fixos, variam

conforme se aumente ou diminua a quantidade produzida e que, conforme se

26

observa mudanças em termos de produção, há mudanças quanto aos custos

variáveis (SILVA et al., 2011), tendo como exemplos:

Combustível;

Energia elétrica;

Reparos e manutenção;

Mão de obra direta.

4.4 Metodologia para estimativa de custo

Na área de pesquisas operacionais, a definição de uma unidade

armazenadora de grãos segue como o processo de beneficiamento através de um

sistema projetado e estruturado para recebimento, limpeza, secagem, armazenagem

e expedição de grãos e soja, e este conhecimento estimado da constituição do

molde do custo operacional assegura melhores condições para tomada de decisão

na gestão estratégica ocasionando otimização do controle de custos (SILVA, 2006).

Todas metodologias para estimar o custo operacional aplicadas as unidades

armazenadoras a granel são calculadas levando em considerações as operações

unitárias de cada processo já descrito na unidade de beneficiamento de grãos

(VALENTE, 2007).

E segundo Queiroz (2003), o custo de secagem dependerá de diversos

fatores, tais como:

Tipo de produto e a finalidade a que se destina;

Teores de umidade inicial e final do produto;

Características do sistema de secagem;

Capacidade efetiva de secagem do sistema.

Onde o mesmo autor define que a capacidade efetiva de secagem pode ser

maior ou menor que a capacidade nominal do secador. E a capacidade nominal é o

valor dado pelo fabricante do equipamento.

27

A unidade de beneficiamento onde se realizou a estimativa recebeu algodão e

milho na segunda safra, onde o milho representou 3.800 ha de um total de 8100 ha

plantados na safra 18/19, com estimativas de 45 sacos por ha.

Para direcionar as atividades de uma unidade de beneficiamento de grãos, a

forma mais adequada além de conduzir as operações que promovem o

beneficiamento a conservação dos grãos segundo preceitos técnicos, não menos

importante, as atividades que contabilizem os custos operacionais também podem

definir o bom processo agroindustrial de beneficiamento dos produtos advindos da

produção agrícola, neste caso em questão de trabalho o milho. Estes custos podem

ser determinados de forma global, conforme a equação 1 (SILVA, 2006).

(1)

.

28

Figura 4 - Layout da unidade de beneficiamento de grãos.

29

4.4.1 Parâmetros calculados

Conforme estabelecido na consulta fiscal de mercadoria pela Nomenclatura

Comum do Mercosul (NCM), para os equipamentos e aparelhos determinados para

processamentos industriais, a base de depreciação anual mencionados é de 10%. A

melhor característica descrita na nomenclatura é “Aparelhos e dispositivos, mesmo

aquecidos eletricamente, para tratamento de materiais por meio de operações que

impliquem mudanças de temperaturas, tais como aquecimento, cozimento,

torrefação, destilação, retificação, esterilização, pasteurização, estufagem, secagem,

evaporação, vaporização, condensação ou arrefecimento, exceto os de uso

domésticos; aquecedores de agua não elétricos, de aquecimento instantâneo ou de

acumulação”, NCM 8419.

É necessário que se calcule a capacidade efetiva de secagem do

equipamento, onde o mesmo é feito utilizando a capacidade de secagem fornecida

pelo fabricante. O cálculo que se realiza para determinar a capacidade efetiva de

secagem é expresso na equação a seguir (SILVA, 2005).

(2)

)

)

Segundo Weber (2001), o fator de correção devido ao produto ( para milho

é de 0,75. E é necessário para usar a Eq.2 estabelecer o fator de correção devido

aos teores inicial e final dos grãos.

(3)

30

Utilizando os dados apresentados por Weber (2001) é possível obter as

equações apresentados no Quadro 2, que estimam os valores dos fatores de

correções pelas umidades.

Quadro 2 - Coeficientes da equação do fator de correção.

Ui Uf A B C D

18 ≤ Ui ≤ 28 13 1,0000 -0,1544 1,4863*10^-2 -5,942*10^-4

15 ≤ Ui ≤ 18 13 1,0000 -0,0450 0,0950 0,0000

17 ≤ Ui ≤ 28 14 1,2365 -0,2287 2,4345*10^-2 -1,042*10^-3

18 ≤ Ui ≤ 28 15 1,5088 -0,2953 3,1195*10^-2 -1,272*10^-3

19 ≤ Ui ≤ 28 16 1,8740 -0,3956 4,2255*10^-2 -1,723*10^-3

Fonte: WEBER (2001).

A metodologia que legitimou a estimativa dos resultados, foi a mencionada da

literatura de VALENTE (2008). E o custo foi estimando utilizando o milho, com

umidade inicial de 18% em b.u e umidade final de 14% em b.u.

Sendo assim, temos:

(4)

4.4.2 Custos fixos

Depreciação

Quadro 3 - Equipamentos e abrigo do sistema de secagem.

Denominação Vida útil

(anos)

Aquisição

(R$)

Depreciação

(R$/mês)

Secador de 40 ton/h 10 R$ 65.195,63 R$ 543,27

Elevador de canecas 5 cv 10 R$ 17.701,54 R$ 147,51

Galpão da fornalha 25 R$ 17.100,00 R$ 57,00

Onde o cálculo para depreciação anual é apresentado na equação 5.

31

(5)

Juros sobre o capital investido

(6)

;

Seguros, taxas e impostos

A base para o cálculo de seguros, taxas e impostos é o valor de aquisição do

equipamento, com taxas de porcentagem ao ano desse valor, como:

(7)

Mão-de-obra indireta

A mão-de-obra permanente corresponde ao custo dos salários de

funcionários vinculado a empresa durante todo o ano e o faturamento do processo

32

do sistema de secagem corresponde a 15% do faturamento total da unidade (SILVA,

2006).

Neste custo se inclui os funcionários que não participam diretamente na

atividade de produção de determinado tipo de bem (VIEIRA, 2013).

4.4.3 Custos variáveis

Segundo Filho (2008), custos variáveis depende da quantidade produzida. E

como neste trabalho foi analisado um secador de fluxo misto em altas temperaturas

com reaproveitamento do ar de resfriamento usaremos a equação de (WEBER,

2001):

Custo do combustível

O consumo específico de combustível em secador que utilizam altas

temperaturas:

Para calcularmos a quantidade de água removida:

(8)

Para calcular o consumo de lenha:

(9)

33

Após ser calculado qual a quantidade de lenha consumida pelo sistema de

secagem, o próximo cálculo foi o custo horário da lenha utilizada pelo secador,

porém a propriedade onde se aloca o sistema em analise possui plantio próprio de

eucalipto. Sendo que foi feito o cálculo apenas da mão de obra para o corte de

lenha, que por sua vez, foi feito por empresa terceirizada.

Custo da energia elétrica

Este custo é a energia elétrica usada no processo de movimentação do produto e

do sistema de movimentação de ar, sendo necessário saber a demanda da potência

pelo sistema onde o cálculo pode ser obtido a partir da equação a seguir:

(10)

.

Custos com reparos e manutenção

Nesta seção de custos foi obtido os valores reais utilizado com reparos e

manutenção no período de utilização do sistema de secagem a segunda safra de

milho.

Mesmo que não seja possível obter esses valores reais, pode ser utilizada a

equação a seguir:

(11)

34

;

Custo de mão-de-obra direta

Nesta seção além do salário, devem ser incluídos os encargos sociais. Onde não

mão de obra direta se alocam os operadores o auxiliar de limpeza e encarregado do

armazém.

Para obter o resultado desta despesa no processo de secagem, utilizaremos a

equação a seguir:

(12)

Logo, nesta seção o cálculo será dispensado, pois já se tem o valor do salário

com acréscimo dos encargos.

4.4.4 Custo total

O custo total, foi dividido em custo fixo total e custo variável total.

Posteriormente, para resultar em um custo total geral, estes foram somados.

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na tabela 4, estão sendo apresentados os custos fixos que resultou do

processamento de milho para a safra 2018/2019.

Os resultados dos cálculos através das fórmulas apresentadas no trabalho

são observados em reais por ano (R$/ano), logo, para poder obter o valor em reais

por hora (R$/h) é necessário realizar a estimativa de utilização em horas do sistema

de secagem, para o milho. Esta estimativa resultou em um tempo de utilização de

1080 horas, baseados em 45 dias de operações.

(13)

35

O objetivo do trabalho foi obter a estimativa do custo de secagem final em

R$/ton processada, e para obter este resultado foi realizado o cálculo de capacidade

efetiva de secagem para o secador em análise e utilizada a equação a seguir:

(14)

A equação 15 foi calculada utilizando os valores totais dos custos fixos.

Sendo assim, o custo estimado para o processo de secagem de milho ficou em R$

0,67 por tonelada, para uma capacidade efetiva de 37,1 ton/h do secador.

Quadro 4 - Custos fixos.

Custos Fixos R$/ano R$/hora R$/ton

Depreciação 10.257,36 9,50 0,26

Juros sobre capital investido 9.205,15 8,52 0,23

Seguro, taxas e impostos 1.841,03 1,70 0,05

Mão-de-obra indireta 5.616,67 5,20 0,14

Total 26.920,21 24,93 0,67

Em depreciação, o resultado foi obtido com o valor de aquisição do secador,

elevador de caneca e galpão do secador. Neste caso não foi necessário realizar o

cálculo de depreciação dos imobilizados, pois, já existe um banco de dados com

estes valores.

A mão-de-obra indireta é representada pelo setor administrativo, e o sistema

de secagem corresponde a 15% deste setor. Sendo que também se dispensou o

cálculo de estimativa, pois, as informações estavam contidas em um banco de

dados.

36

Quadro 5 - Custos variáveis.

Custos Variáveis R$/h R$/ton

Custos do combustível (corte) 21,12 0,57

Custo da energia elétrica 51,70 1,39

Custos com reparos e manutenção 2,55 0,07

Custos com mão-de-obra direta 95,01 2,56

Total 170,38 4,59

No estudo feito em custos variáveis, onde o valor obtido depende da

quantidade produzida, foi estimado com informações que resultam em R$/h, sendo

necessário converter para o custo de produção por tonelada.

A lenha que foi usada como combustível, foi cultivada na propriedade, cujo

dado do valor de produção especificamente será necessário um estudo voltado para

o cultivo de eucalipto na região. Sendo que com isso, o valor para este quesito foi

apenas de mão-de-obra do corte de lenha realizado por empresa terceirizada.

Porém, o consumo específico de combustível pode ser calculado utilizando a eq. 9,

sendo necessário antes calcular a quantidade de água removida por hora utilizando

a equação 9. No processo de secagem em análise a quantidade de água removida

foi de 1,829 t/h, já o consumo especifico de combustível foi de 6.968.490,0 kJ/h.

Para obter a quantidade de lenha necessária na secagem, foi utilizada a

equação 10. Segundo Milman (2002), o eucalipto possui um poder calorifico em

torno de 12.552 kJ. Sendo assim, a quantidade de lenha necessária para secagem

de grãos no sistema de secagem em análise é de 555.20 kg/h.

A energia elétrica foi calculada através de sua equação com valor R$ 0,38 o

kWh. Em um estudo feito por Silva (2006), sobre a dinâmica operacional de uma

unidade de armazenagem, foi observado que, aproximadamente, 36% do consumo

de energia elétrica ocorre no setor e secagem. A potência demandada pelo sistema

seria de 5 cv para o elevador de canecas e de 60 cv por ventilador, com um total de

3 ventiladores de secagem.

37

6. CONCLUSÃO

A secagem foi analisada em secador de fluxos mistos de ar, com

possibilidade de três tipos de regulagens e o custo estimado da secagem de 18%

para 14% de umidade foi de R$ 5,27 por tonelada de milho.

38

7. REFERÊNCIAS

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