ENGENHARIAE

TECNOLOGIA ACAREIRA

Departamento Engenharia Qumica CTG - UFPE

2006

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ENGENHARIA E TECNOLOGIA AUCAREIRA

Prof. Sebastio Beltro de Castro Profa. Samara Alvachian C. Andrade

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Capitulo I

ENGENHARIA E TECNOLOGIA ACAREIRA

Matria prima a cana de acar - Do ponto de vista tecnolgico, a cana-de-

acar da espcie Saccharum Officinarum, compe-se de fibra e de caldo.O caldo que extrado da cana tem composio varivel, possui uma srie de fatores tais como: - Variedade de cana; -Clima; -Natureza do solo; -Adubao; -Irrigao; -Estgio de maturao; -Florescimento; -Sistema de despalha;

-Sanidade cultural; -Condies e durao de armazenamento.Cana-de-acar - A cana-de-acar, pertence a famlia das gramneas e ao gnero Saccharum. As canas nobres ou nativas, cultivadas em regies tropicais e sub tropicais do globo at a introduo de variedades nascidas de semente, pertenciam todas a mesma espcie: Saccharum Officinarum. Existem 4 espcies adicionais: s. berberie, s. sinense, s. spontaneum e s. robustum. A primeira conhecida como cana da ndia, muito dura e de pouco peso, que juntamente com a segunda so utilizadas com o fim de cruzamento, devido a sua alta resistncia e imunidade s pragas.

4 As canas hoje cultivadas resultam da hibridao da espcie s. officinarum com as outras espcies. As plantas de sementeiras so designadas por iniciais e nmeros, onde as iniciais indicam a origem e os nmeros, o nmero de ordem do cruzamento P.O.J. (Posto de Observao de Java); C.P. (Cana Point) Co (Coimbatore ndia); D (Demerara Guiana); P.R. (Porto Rico E.U.); C.B. (Campos Brasil); RB863129, RB 867515, RB 872552, RB 92759, RB 32520, RB 943365, RB 943538 e etc.. A formao de acar na haste da cana resulta de uma ao foto-sinttica. A cana um acumulador de carbono, hidrognio, oxignio, energia solar, clorofila e foras radioativas, por via de suas folhas e de toda riqueza orgnica e mineral do solo, por via de suas razes. a cana-de-acar uma eficiente fbrica de carboidrato. Ela uma das maravilhas do reino vegetal, e o acar o alimento mais puro e energtico da natureza, pois, no nada mais nada menos do que a luz solar cristalizada. Cana de acar -Sob o ponto de vista tecnolgico, a cana de acar compe-se de fibra e caldo. O caldo que se extrai da cana, a matria prima da industria aucareira, e tem composio varivel. Para que possa ter idia desta composio o caldo extrado de uma cana sadia possui a seguinte composio: gua...................................................... 75,0 82,0 % Slidos totais dissolvidos...................... 18,0 25,0 % Aucares................................................ 15,4 24,0 % Sacarose................................................ Glicose.................................................. Levulose................................................ No aucares.......................................... Substancias orgnicas........................... Substancias inorgnicas........................ 14,5 23,5 % 0,2 1,0 % 0,0 - 0,5 % 1,0 - 2,5 % 0,8 - 1,5 % 0,2 - 0,7 %.

Pode-se considerar que um colmo normal de cana madura contenha 12,5% de fibra e 88,0 % de caldo. O colmo possui cerca de 25,0 % de partes duras, representadas pelos ns, e cascas, e 75,0 % das partes moles constitudas pelas as partes internas dos meritalos.

5 Nas partes duras,o teor de fibra se eleva a 25,0 %, e portanto, e a proporo de caldo abaixa para 75,0 % o que vale a dizer que mais ou menos 20,0 % do caldo total do colmo acham-se encerrado nos tecidos dos ns e nas cascas ( crtex ). Por outro lado as partes moles compe-se de 8,0 % de fibra e 92,0 % de caldo de que se deduz que 80,0 % do caldo total que est armazenado. Conclumos que uma cana fornecer um rendimento industrial tanto maior, quanto mais grosso for o colmo e quanto mais espaados forem os ns. Composio da cana de acar - A composio da cana de acar varia entre pases, entre regies e nos distintos anos em uma mesma zona. O percentual em peso de sacarose oscila de 10 a 16%, segundo a sua origem. Por exemplo, na regio aucareira da Argentina, 10% de sacarose na cana um percentual mais para alto do que para mdio. Em Cuba, nos bons anos agrcolas, um percentual entre 15 a 16%, no difcil de ser constatado. Quanto a sua composio ainda funo do clima, do solo, da pluviosidade, do tipo de cultivo, da idade, da adubao e da variedade botnica da cana. Zerban isolou do caldo da cana a asparagina, a glutamina e a tirosina. E essas, como outras substncias nitrogenadas, apresentam inconvenientes na elaborao do acar. Uma parte dessas substncias se dissocia durante o processo de fabricao, indo os cidos aspartico e glutnico se acumular nos mis, com a asparagina e glutamina no decompostas. A decomposio dessas amidas se deve ao desprendimento do amonaco durante a evaporao do caldo de cana. Uma anlise completa da cana, levada a efeito pelo Dr. Browne permitiu elaborar o seguinte quadro:Dados de anlise da cana: Agua SiO2 K2O Na2O CaO MgO Cinzas Fe2O5 vestgios 74,50 0 .25 0 .12 0.01 0.02 0.01 0.5 %

6P2O5 SO3 Cl 0.7 0.2 vestgios

% % Fibra 10,00 Celulose Pentosana (Xylan) Araban. Sacarose Acares 14,00 Dextrose Levulose Albuminides Amidos (P.e.asparagina) Corpos Nitrogenados 0,40 Amido cidos (a. aspartico) cido Ntrico Amonaco Corpos Xnticos Graxas e ceras Pectinas cidos livres (a. mlico) cidos combinados (a.sucnico) 0.08 0.12 0.20 0.20 0.20 0.01 traos traos 0 .90 0.60 0 .12 0.07 2.00 0.50 5.50

Lignina.. 2.00

Glicose ou Dextrose Frutose ou Levulose Clorofila Componentes que aumentam com o crescimento e diminuem com a maturao Cras cidos orgnicos gua Amido Substncias corantes Gomas

Sacarose

7Componentes que aumentam com Maturao Fibra Destrose Substancias nitrogenadas Substancias minerais Substncias nitrogenadas

Nos estudos feitos por Browne, as canas ainda verdes apresentam um mesmo teor de Dextrose e Levulose, mas quando as canas de aproximam de sua maturao, a levulose diminui e s vezes desaparece, mas que ir aparecer no mel final. Isso se deve a uma transformao isomrica da dextrose, quando solues quentes de sacarose so reaquecidas em meio alcalino, especialmente em presena de sais de potssio. O aumento da sacarose no perodo de maturao caracteriza-se pelo decrscimo dos no-acares, ocasionando conseqentemente um aumento na pureza dos caldos. A fibra aumenta com a maturao, o que benfico para a indstria, devido ser usada como combustvel. As substncias nitrogenadas durante o perodo de crescimento no so albuminas coagulveis pelo calor e a cal, o que vem explicar o motivo porque as canas maduras clarificam melhor. O contedo mineral mais alto no perodo de maturao, primeiro porque tendo terminado a maturao da cana, tambm terminou o armazenamento de elementos minerais, acmulo que faz e que no se perde durante todo perodo vegetativo, e assim, encontramos mais fsforo, mais potssio, etc, na maturao, do que no crescimento. Em segundo lugar, devido concentrao que existe no perodo de maturao, em virtude da evaporao que se processa pelas folhas. As substncias corantes diminuem com a maturao. As canas maduras so um pouco mais cidas do que aquelas que se acham no perodo de crescimento, isto devido ao aumento do cido fosfrico. Do que vimos, no apenas interessam desde o ponto de vista de fabricao o teor de sacarose na cana, se no a relao desta com os slidos e a quantidade dos constituintes que possam ser prejudiciais fabricao. Da porque, as usinas bem orientadas nos campos e nas fbricas tm sempre seus canaviais, divididos em canas de maturao precoce e as de maturao tardia; a fim de que possam elas ser moda no seu perodo timo de maturao.

8 Microflora da cana-de-acar A cana-de-acar, S. Officinarum possui flora epiftica caracterstica que influenciou os microorganismos na fabricao de acar. Nos estudos levados a efeito por Kuhr, h uns 40 anos, concluiu da incidncia de microorganismos nas canas, desde pequenas infestaes nos cultivos nas montanhas a elevadas concentraes naqueles cultivos nas partes baixas, naquela ocasio, o tipo de bactria encontrada era similar ao bacillus herbcola aureum. Hutchinson e Lamayar isolaram da cana uma levedura da variedade Saccharomyces Cerevidiae e uma espcie de aspergillus. As canas danificadas pela Diatrene Saccharalis, segundo os estudos de Mokaig e Fort tinham um percentual menor de slidos e sacarose, um contedo maior de noacares orgnicos e ndices maiores de constituintes minerais para uma mesma variedade. Tambm Iwata informou que as canas perfuradas e infestadas pela podrido vermelha, que a acompanha continham mais nitrognio que as canas normais. Os estudos de Patrcia Mayeux demonstraram que as folhas enfermas das hastes enfermas continham uma quantidade quatro a cinco vezes maior quantidade de bactrias e fungos do que as encontradas nas folhas normais. A moagem de canas doentes aumenta sensivelmente as bactrias e fungos dos caldos extrados. A concentrao de bactrias encontradas no p do perfurados da cana, era de 85 a 100 milhes de organismos por graus de amostra. Isto demonstra o prejuzo da moagem de tais canas, alm do decrscimo de sua pureza. O efeito deteriorado desta micro-flora sobre o caldo extrado de grande significado. Nas experincias da Sra. Mayeux, a flora bacteriana que procedia do 1 terno predominava o Aerobacter Aerogenes, bactria do grupo coliforme e muito semelhante a Escherichia Coli em suas caractersticas fisiolgicas e morfolgicas. As concentraes encontradas por Mayeux, chegaram a nveis de 400 a 500 milhes, de Aerobecter Aerogenes. Nas perfuraes produzidas nas hastes das canas foi isolada uma bactria que fermentava a glicerina e como espcie nova foi chamada Bacterium Saccharalis. Das investigaes feitas por Mayeux, conclumos que tanto o Aerobacter Aerogenes como o Leuconostoc, existiam nas terras prximas as touceiras ou corpos, e que, a partir de 6 a 18 o ndice de infestaes decrescia muito.

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Flecha de cana A Flecha da cana ou o florescimento, que representa sem dvidas o clmax do processo de crescimento da planta, com vistas a perpetuao da espcie. Que algumas variedades emitem o escapo floral antes de ter atingido o estgio na maturao enquanto outros iniciam o florescimento quando j se passou o estgio de maturao. Partes da cana - Morfologicamente, a cana se compe das seguintes partes:

Ns Colmo ........................... interndios, internos ou meritalos Parte area Folhas Flores Parte subterrnea Razes Rizomas A parte mais importante do ponto de vista da indstria de acar, o colmo, cujo caldo contido em suas clulas encerra a sacarose e outras substncias. Matria estranha Matria estranha o material que nem junto a cana e entregue a Usina. Esta matria estranha tambm chamada de impurezas. O material estranho pode ser classificado em cinco categorias: 1 Material fibroso - Folhas secas -Ponteiros, -Material em decomposio, -Razes, -Cana seca, -Mato, capim. 2 Terra Argila, - Areia, - Barro. 3 Rochas Pedras gmeos

10 - Pedregulho. 4 - Metais 5 gua Limpeza da cana as etapas essenciais na limpeza da cana colhida por sistema mecnico so: - Abertura do feixe, - Remoo de pedras, seixos e areia, - Remoo das impurezas fibrosas, -Lavagem. Aberturas do feixe Para se obter boas limpeza recomenda-se um colcho de cana com espessura de dois ou trs colmos. Remoo de pedras, seixos e areia. Pedras seixos e areia constituem o material prejudicial cana colhida por colhida pelo sistema de apanho mecnico para se ter uma separao aceitvel esta s pode ser feita atravs do sistema de lavagem da cana.. Este material poder ser aproveitado em aterros Remoo das impurezas fibrosas As impurezas fibrosas que so os ponteiros, folhas e razes reduzida por meio de rolos eliminadores de impurezas. Estas impurezas podem ser utlizadas nos canaviais. Lavagem A lavagem iniciada na esteira de arrasto tipo taliscas. Utiliza-se o principio de cascatas com grande volume de gua adicionado no topo da esteira utilizando um fluxo turbulento. A esteira de arrasto recomenda-se um ngulo de 40 e velocidade mnima de 50 m / minuto. Tambm se usa mesas alimentadores com ngulos de 45 e 50 para lavagem da cana jorrando gua no topo da mesa. O volume necessrio de gua para lavagem na ordem de 10 m por tonelada de cana hora. Reutilizao da gua A gua turva ou usada recomenda-se passar por um tratamento de limpeza de maneira igual ao da gua limpa a fim de ser reutilizada. Neste caso o volume de gua limpa na ordem de 4 m por tonelada d cana hora.

11 Perdas nas limpezas As perdas nas limpezas podem ser consideradas em duas categorias: a Perdas mecnicas Perdas de canas, pedras, seixos, areia , material fibrosa etc,. Estas perdas de acar so na ordem de 2% ou mais. b Perda de acar durante a lavagem da cana A perda de pol depende dos danos causados na cana durante o corte e o carregamento mecanico. Estas perdas na ordem mxima de 1%.a lavagem de cana. Fotossntese - As canas cultivadas nas regies tropicais e semitropicais, para que a cana floresa e metabolize a sacarose e outros acares monossacardeos, so necessrios trs fatores principais: calor, luz e umidade. . O acar da cana um carboidratado de frmula geral C12H22O11, um dissacardeo que consiste de dois compostos monossacardeo: D-glicose e D-frutose. Os componentes monossacardeos se condensam em grupos glicosdicos. Estes dois grupos, que nos monossacardeos livres mostram um equilbrio de configurao e , se fixam na molcula de sacarose em uma configurao da frutose; enquanto que a componente glicose est ligada na sua forma peronosidica normal, a frutose mostra na molcula de sacarose uma forma normal furonosdica, que no observada na frutose livre. De acordo com essas circunstncias, o nome qumico da sacarose D glucopiranosil B D fruto furanosdio.

H C O HO C - OH HO C H C H C CH2OH Glicose O

CH2OH C H - C - H O H - C - OH H - C CH2OH Frutose

Nas plantas, os carboidratos (acares, amido e celulose), se formam por um processo fotossinttico de assimilao.

12 6 CO2 + 6 H2O + 675 Kcal = C6H12O6 + 6O2 Este processo se catalisa com a clorofila. O CO2 tomado do ar equivalente ao O2 cedido ao ar. A energia necessria, por molculas de oxignio formado, corresponde pelo menos trs quarto da luz alaranjada absorvida pela clorofila Warburg, encontrou que apenas um quarto da luz tomada por cada molcula de oxignio, formado, enquanto a outra energia necessria, para a sntese, a energia primeira tomada do processo de reoxidao. Esta formao ocorre nas partes verdes da planta, porm a sacarose se encontra tambm nos talos, nas razes e nos frutos. A cana realmente uma fbrica de carboidratos, por isso tem que admitir que uma maravilha do reino vegetal e que o acar o alimento mais puro e mais energtico da natureza, por isso, no nada mais, nada menos que a luz solar centralizada. E, alm disso, comercialmente considerado o alimento barato.. Maturao - Para a industrializao da cana-de-acar, em bases racionais e econmicas, torna-se imprescindvel a determinao de sua maturao. Acares, gua, sais minerais, matria orgnica, etc, so os componentes mais importantes, e dentre estes, a sacarose se destaca em proporo, sendo ela a base para a determinao da maturao. A sacarose se forma nos tecidos vegetais, em presena da clorofila e sob a influncia da luz, formam-se carboidratos de xido carbnico e de gua, aumentando esse processo com maior intensidade da luz. Tem sido discutido o curso do processo, quais os corpos se formam primeiro. A sacarose finalmente formada passa ao colmo e se uma quantidade maior se forma, o excesso se depositar em forma de amido, que se dissolver, quando as condies forem propcias, caminhando para o colmo em forma de dextrose. Os acares provenientes de uma folha inferior entram no internodio (meritalo) correspondente, sem sofrer modificaes posteriores. Mas os acares que procedem de folhas jovens, segue a parte superior do colmo, onde os processos de assimilao so muito intensos, sofrendo por isso vrias modificaes. O armazenamento do acar ser tanto maior quanto mais normal e uniforme for o crescimento da planta. Quando finalmente, a folha que corresponde a um interndio inferior, seca ou morre, aquele meritalo no recebe mais acar, alm de que flui dos interndios superiores. Assim, a cana comea a amadurecer primeiramente a sua parte inferior, sendo que a

13 ltima a atingir esta etapa a superior, mas antes que isso ocorra j a parte inferior comea a mostrar um princpio de degradao da sacarose. Estes so os fatores que devem determinar o momento mais indicado para o corte, tendo em conta no apenas pureza da parte superior e inferior da cana, mas tambm o seu peso relativo. Dentro das condies normais de desenvolvimento, a maturao da cana-de-acar funo direta de vrios fatores, tais como, a umidade do solo, tratos culturais, variedades, poca do plantio, praga, molstias, topografia do terreno, variedades, etc. Os dois primeiros exercem maiores influncias, de vez que, os perodos de intensa umidade e alta temperatura correspondem a aquela de maior atividade do crescimento vegetativo, ocasio em que a cana no consegue armazenar acar, pois este depende de sua atividade funcional. Somente quando cessa o crescimento da planta, que o teor de sacarose do caldo comea a se elevar, este fenmeno favorecido quando os fatores gua e temperatura baixam, sendo que a gua o fator mais importante. esta uma das razes pelos quais os caldos de canas mais ricas em sacarose, so encontrados por vezes em regies onde ocorrem estaes climticas acentuadamente secas e relativamente frescas. Para que uma fbrica possa obter alto rendimento, torna-se necessrio que se plante variedades de diferentes pocas de maturao: a) Maturao precoce, b) Maturao mdia e c) Maturao tardia. Em regies mais privilegiadas, no que diz respeito a regularidade pluviomtrica, uma mesma variedade botnica de cana-de-acar, poder apresentar uma maturao jovem ou tardia, segundo a poca em que seja plantada. Determinao da maturidade e do rendimento provvel - Faz-se trs determinaes refratomtricas do Brix: inferior, mdio e superior. Quando o Brix da parte mdia for tanto mais prximo da parte superior e sendo este aqui ns da ordem de 18, indica do estado timo de maturao. Exemplo: Brix parte inferior da cana ou p = 22 Brix parte mdia da cana, ou meio = 18 Brix parte superior da cana Brix mdio = 57/3 = 19 = 17 Total....= 57

14 Para obtermos o rendimento provvel da fbrica, base de 96 de Pol, multiplica-se o Brix mdio pelo fator da fbrica. Esse fator que deve ser obtido para as canas grossas (aquelas de mais de 1 de dimetro). O fator se obtm dividindo o rendimento da fbrica pela mdia de refrao, isto Brix refratomtrico do caldo do esmagador obtido durante uma semana. Est claro que durante uma semana, deveremos moer canas grossas, e fator de canas finas o Brix refratomtrico mdio dever ser medido, tambm durante uma semana moendo canas finas. Exemplo: Brix refratomtrico O fator ser 11,97/19 = 19,00 11,97 0,63. Rendimento. Base de 96 de semana

Aplicao do fator de Java Aplicao do fator de Java na determinao do peso da cana. - O fator de.Java. varia de 0,77 a 0,84, mas poder atingir um ndice mais alto, desde que seja entregue a primeira presso, um bagao de maior coeficiente de finura. Nas fbricas havaianas, onde alm do timo trabalho de facas, se instalou o desfibrador, o fator de Java atingiu at 0,90. F.J. = Pol % na cana . 100___ Pol % caldo de 1 presso Peso de cana-peso de extrada / (Pol % na cana perda em bagao % de cana) Exemplo: Fator de.Java ......................................................... ............................. 18,45 305,7 11,3 23,11 0,80 Pol % caldo 1 presso

Toneladas de pol extrada......................................... Fibra na cana (anlise direta) ............................ 48,9 4,5 14,76 ................ Fibra no bagao (anlise direta) ................ Bagao % de cana 11,3 x 100/48,9 Pol % no bagao ........................................

% de Pol na cana = 0,8 x 18,45 ................. Perda em bagao % de cana = 23,11 x 0,045.... Aplicando a frmula anterior, teremos:

1,04

15 Peso da cana = 305,7 / ( 14,76 1,04 ) = 2228 tons. 100 Importncia industrial do Leuconostoc - Nas espcies L. Mesenteroides e L. Dextranium tem adquirido uma importncia capital nesses ltimos anos, como produtoras de Dextrana a partir do caldo. Este polissacardeo alcanou a partir de 1948, na Sucia, um papel relevante na preparao do plasma sanguneo. A dextrana clnica resultou ser melhor do que um substituto do plasma sanguneo, principalmente porque nem o sangue nem o plasma podem ser esterilizados por calefao. Anteriormente se descobriu uma aplicao da Diana quando foi utilizada como aditivo dos fluidos usados nas perfuraes dos poos petrolferos, tcnica na qual usava para inibir a perda de gua nos poos de perfurao.

Capitulo II

PREPARO DA CANA

Provisionamento de canas - O abastecimento de canas s usinas, se faz por trao mecnica (caminho, treminhes trator, vages), durante as 24 horas do dia. Alimentao de canas esteira - A alimentao de canas se faz atravs de mesas alimentadoras, ponte rolante, tombadores, etc. Esteiras - As esteiras transportadoras, segundo a sua funo dividem-se: Alimentar as moendas........... Alimentadoras Principal

16 Entre ternos ........................... Aps as moendas ................... Intermediaria Elevadora de bagao

Distribuidora de bagao Elevadora de bagacinho Retorno de bagao Esteira alimentadora - Tem por finalidade, suprir a esteira principal de uma camada de cana mais ou menos uniforme, e que permita desordenar as canas, para uma melhor eficincia das navalhas. Sua largura idntica a do condutor principal.A esteira alimentadora pode ser transversal ou axial. Sua velocidade deve ser a metade da velocidade do condutor principal, entretanto, seu acionamento, deve ser feito por motores eltrico, dotadas de variador de velocidade, cuja velocidade permita variar no momento que for necessrio. Compreende uma seo horizontal e outra seo inclinada. O comprimento da seo horizontal deve ser de duas vezes maior, que o comprimento da maior carroceria dos caminhes existentes no transporte de cana para abastecer a usina. Quanto ao desnvel, entre o topo de esteira alimentadora a parte horizontal de principal de mais ou menos 5,00 m. Quanto potncia necessria para o seu acionamento (Hugot), : T = 0. 6 x S T = C.V. absorvidos pelo condutor alimentador. S = rea carregada com cana no condutor auxiliar em m2. Esteira principal - A esteira principal conduz as canas desde o ponto de entrega da esteira alimentadora, at ao primeiro esmagamento. Compreende uma parte horizontal, uma parte inclinada e topo. Quanto sua inclinao (aclive) o ngulo aproximadamente de 18. Sua largura ser igual ao comprimento dos rolos do primeiro terno. As taliscas so metlicas. Sua trao poder ser feita por mquinas trmicas ou eltricas. Sua velocidade linear corresponde velocidade perifrica dos rolos da moenda.

17 Hugot recomenda que a velocidade da esteira principal velocidade perifrica das moendas, de tal sorte que: V = 0,5 v . Onde : V = velocidade mdia do condutor v = velocidade mdia perifrica dos rolos. A capacidade da esteira principal ser fornecida pela seguinte frmula: 1000. C = 60 . v . L. h . d Onde: C = Capacidade em T.C.H. ( 1000 C so Kg de cana por hora); V = Velocidade da esteira em metros por minuto; L = Largura da esteira em metros; h = Altura mdia do colcho de canas na esteira em metros; d = Densidade aparente da cana no condutor. d = 125 Kg/m3 (em canas desordenadas) d = 150 Kg/m3 (em canas paralelas) d = 300 Kg/m3 (em canas picadas por navalhas) Se relacionarmos a capacidade da esteira capacidade do tandem, poderemos facilmente determinar a altura do colcho de canas na esteira. Quanto ao comprimento da seo horizontal, calculada pela a seguinte frmula: C = T. C. H. Potncia A potncia consumida pela esteira principal a resultante das potncias: A potncia necessria para vencer o atrito. A potncia necessria para conduzir o peso da cana: a) A potncia mdia necessria para vencer o atrito dada por: Pf = ( Q + K ) f + K f' ' v . 60 x 75 LH = 53

C

Onde: LH = Comprimento da seo horizontal em metros..

Pf = Potncia necessria para vencer a frico em C.V. Q = Peso em Kg de cana sobre a esteira. K = Peso em Kg da parte superior da esteira. f = Coeficiente de frico da parte superior, 0,6 f = Coeficiente de frico da parte inferior, 0,1 v = Velocidade do condutor em m/minuto

18 = Coeficiente das engrenagens aproximadamente 1,4 1,5.

b) A potncia necessria para elevar a cana, dada por: Pe = 1000 C . H 75 x 3600 Pe = Potncia necessria para elevar a cana em C.V C = Capacidade da moenda em T. C. H. H = Desnvel existente entre o topo do esmagador e o piso das moendas. = Coeficiente de atrito, devido as engrenagens que variam de 1,4 a 1,5. No = 1,1, ficando com margem de segurana de 45%. caso das mesas de 45o, tomada como: P =C/2 Esteira intermediria A esteira intermediria conduz o bagao do terno anterior ao seguinte. A esteira intermediaria podem ser de: borracha, metlica, arraste e ancinhos. Sua velocidade aproximadamente de 1,2 da velocidade perifrica dos rolos do terno que ser alimentado. Quando a esteira de taliscas, de 1,5 a 3,0 da velocidade perifrica dos rolos da mesma unidade. Recomendam-se velocidades de at 20 vezes a velocidade perifrica dos rolos de moenda. A Potncia dos condutores intermedirios da ordem T = 0,1 C aproximadamente 5% da potncia de acionamento do terno.

P = Potncia total mdia absorvida pela esteira, que aproximadamente pode ser

19 Esteira elevadora de bagao - A esteira elevadora de bagao, conduz o bagao desde a sada do ltimo terno distribuidora do bagao s fornalhas. Suas taliscas, que se situam perpendicularmente calha do condutor, tem uma funo raspadora. Essas taliscas podero ainda ser suprimida por ancinho. A velocidade , aproximadamente, trs vezes maior do que a velocidade perifrica dos rolos do ltimo terno. E a sua potncia equivale a 2 C.V. por cada dez metros de condutor, levando-se em conta a parte tensa e a de retorno. Esteira distribuidora de bagao - A esteira distribuidora de bagao, tem por objetivo distribuir o bagao s fornalhas. Seu desenho semelhante esteira elevadora, quanto velocidade, em geral trs vezes maior do que da esteira elevadora e quanto a sua potncia, corresponde a 1 C.V. por cada dez metros de esteira, parte tensa e inferior de retorno. Esteira elevadora de bagacinho - Esteira elevadora que faz retornar o bagacinho retido pela tela do (cush-cush), ao colcho de bagao entre ternos. As taliscas so de borracha, a fim de evitar o desgaste das telas coadoras. O clculo da potncia procede-se de forma idntica ao condutor de cana. A superfcie filtrante deve ser de 0,1 m2/TCH , com perfuraes das telas devero ser de 0,6 a 0,8 mm de dimetro para os dois primeiros ternos de 1,5 mm de dimetro para os demais ternos. A espessura das telas dever ser de 1,0 mm para os primeiros ternos e de 1,1 a 2 mm para os demais ternos a velocidade linear das correntes de 15,24 m/min. Mesa alimentadora - Tem por objetivo, permitir melhor alimentao da esteira principal e permitir maior moagem horria. H autores que dimensionam as mesas alimentadoras pelas T.C.H. modas pela fbrica, aplicando a frmula: S = 0,6 . C Onde: S = Superfcie da massa em m2. C = trabalho da fbrica em T.C.H. Devemos dimensionar a largura das mesas, baseado na maior carroceria dos caminhes que transportam canas, acrescida de um metro de cada lado. As correntes de arrastos da mesa alimentadora tem velocidade maior que a do condutor principal.

20 . Com velocidade menor haver o risco de que as canas caiam em grandes volumes que poder produzir o travamento das navalhas. Inclinao - Quanto plataforma das mesas alimentadoras podem apresentar as seguintes posies: a) - horizontal b) - inclinada: com aclive de 15 com declive de 5. c) - especiais com ngulos de 45 ou 50 Quanto potncia que usamos para as mesas convencionais fornecida pela seguinte frmula: T = 0,5 S Onde: S = superfcie de mesa em m2 T = Potencia em C.V. do motor. Facas rotativas - Chamadas de navalhas rotativas, tem a funo de cortar a cana em pequenos pedaos, facilitando o trabalho do esmagamento e aumento de capacidade de moagem do Tandem. Quanto forma das lminas, estas variam de fabricante para fabricante. Elas giram em sentido oposto ao deslocamento da esteira principal. Sua velocidade no eixo aproximadamente de 600 rpm e sua potncia varia de acordo com as toneladas modas por hora, e o percentual de fibra na cana. Um jogo de navalhas aumenta em 20% a moagem diria e a extrao do Pol de 0,33 a 0,75%. So acionadas por mquinas trmicas ou eltricas. Quanto ao acoplamento do acionamento ao eixo das navalhas, pode ser feito por meio de luvas elsticas. O nmero de lminas um nmero par de facas por quatro ou seis. O nmero de facas determinado pela seguinte frmula: N = L / P - 1 Onde: N = Nmero de facas L = Largura do condutor em mm. P = Passo = distncia entre duas facas em mm. Clculo da potncia de acionamento - Para determinar a potncia de acionamento de uma navalha, necessrio que se determine proporo de canas no cortadas e conseqentemente as de canas cortadas. Esses parmetros so obtidos aplicando as seguintes frmulas:

21 Proporo de cana que no foram cortadas: i = r / h = 100 Onde: r = ajuste em mm. h = altura do colcho de canas em mm Proporo de canas cortadas:

100 i K = ----------------100

Onde:

K = percentagem de canas cortadas em relao a unidade.

Potncia Motora: dada por:KCnfR P = 0,0025 ---------------------P

Onde:

P = potncia motora em C. V. K = percentagem de canas cortadas em relao a unidade. C = esmagamento em T. C. H. N = rpm do eixo. F = fibra contida na cana em relao a unidade. R = raio do crculo descrito pelas lminas em cm. p = passe em cm.

Desfibrador - um implemento instalado aps as navalhas, o qual tem a finalidade de desfibrar as canas facilitando o trabalho das moendas, permitindo um aumento de aproximadamente 20% em um conjunto j completo com navalhas e ternos, acarretando um aumento de extrao de Pol. Sua velocidade de rotao varia de 500 rpm, a 1500 rpm. Sua potncia de acionamento varia segundo o fabricante, na ordem de 25 C.V a 45 C.V por TFH. No caso do desfibrador Tongart, podendo a chegar a 50 C.V por TFH. Implementos alimentadores - Existem vrios tipos de alimentadores: O rotativo (tambm chamados rolos alimentadores). Os alternados (conhecidos como socadores), e os alimentadores contnuos presso (WALKERS Limited), press- roll e o top roll. So empregados para facilitar o trabalho dos ternos, evitando que os rolos deixem de pegar o bagao, quando bem triturados e submetidos a altas imbibies.

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Separadores magnticos Este dispositivo tem por finalidade reter na rampa de alimentao do primeiro terno, os pedaos de ferro que vem com as canas se alimentam s moendas. O aparelho descrito um eletro-m disposto em toda largura da calha de alimentao do esmagador. Ele retm os pedaos de ferro que passam em seu campo. Consome uma potncia de aproximadamente 2,0 C.V., por metro de largura da calha condutora. Quanto sua eficincia, calculada da ordem de 70% e melhora aproximadamente 85% das leses que ocorrem na superfcie dos rolos %. Ele provido de um servo-motor, que faz basculhar a rampa do condutor de bagao, atraindo melhor os pedaos de ferro existentes no colcho do bagao. A esteira transportadora recomendada a de borracha.

Capitulo III

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MOENDASMoagem - A moagem a operao da extrao da sacarose.. A cana constitui-se em uma frao slida, que a fibra, e a outra lquida que o caldo. A separao feita num tandem de moenda no qual o caldo expelido da fibra-que funciona como vasos capilares-atravs de sucessivas aplicaes de presso a medida que a cana espremida entre pares de rolos de moendas. A eficincia de esmagamento determinada por: - Numero de compresses, - Presso efetiva, - Grau de rupturas das clulas, - Drenagem do caldo, - Propriedades fsicas da fibra. Moendas - As moendas, geralmente so constitudas de quatro a seis ternos. Cada terno composto essencialmente de trs rolos horizontais, formando um tringulo. O rolo superior ou rolo de presso localiza-se no vrtice superior do tringulo, O rolo de entrada ou rolo caneiro localiza-se na linha inferior ao rolo superior, juntamente com o rolo de sada ou rolo bagaceiro. Os rolos de entrada e sadas so controlado por um sistema hidrulico. Os rolos se compem de camisa e eixo. A camisa vestida ao eixo, isto , ferrada a quente. Os moentes dos eixos de moendas repousam em mancais de bronze, providos de circulao de gua e canais de lubrificao. O rolo tem por objeto, esmagar as canas em duas etapas ou duas presses, fazendo com que o bagao passe do tambor de entrada ao de sada, atravs da bagaceira ou virola. A bagaceira ou virola funciona como um transportador fixo, onde o bagao em transito desliza-se sobre ela. As camisas so dotadas de frisos para melhorar a capacidade de alimentao e permitir uma melhor drenagem, formando ngulos que variam de 45 a 50 e que o ngulo dos frisos do tambor de sada so iguais ao ngulo dos frisos do tambor de presso, e possuindo a mesma altura. Os frisos so de trs tipos : Frisos circunferncias: So ranhuras circulares, usinadas na superfcie lateral do cilindro, formando como que planos perpendiculares ao eixo. fixos, enquanto que o rolo superior flutua

24 Frisos Messchaerts: So usados no rolo de entrada de cada terno, com intervalo de quatro em quatro polegadas e profundidade de uma polegada e largura de um quarto de polegada. Frisos chevrons: So usados nos rolos de entrada e superior, com formato de um V. Nos tambores de presso dos ternos vamos encontrar os flanges ou pestanas. Virgens ou castelos - So pares de estruturas em ao, que so fixados sobre os lageires, por possantes parafusos. Os castelos ou virgens suportam aos rolos de moendas e a virola ou bagaceira. Os lajeires so construdos geralmente em ao, esto presos base. Quase sempre sua parte central, cncava, servindo de coletor de caldo, e recebe o nome de prol. Costuma-se forrar o prol, com um lenol de cobre, com objetivo de proteg-lo contra a oxidao produzida pelo caldo e pelos produtos anticpticos. Com o fim de evitar modificaes nas aberturas de entrada e sada dos rolos, assim como flutuaes acima dos limites do tambor de presso, os mancais que suportam os moentes dos tambores esto fortemente fixados pelos cabeotes. Os castelos das auto-regulveis - As principais particularidades da moenda tipo AutoRegulvel, fabricada pela Fives Lille Cail, em relao aos outros tipos de moendas chamados clssicos, so as seguintes: A estrutura de uma concepo nova compreende dois castelos constitudos cada um de duas peas importantes: a) Parte inferior suportando os dois cilindros, inferior o de entrada e de sada; b) Parte superior ou chapu suportando o cilindro superior. Este chapu articulado a uma extremidade sobre a parte inferior e a extremidade oposta ligada ao macaco hidrulico. - O cilindro superior absolutamente flutuante e possui uma grande liberdade de movimento devido articulao dos chapus. - A relao das aberturas E/S constante qualquer que seja o valor do levantamento do cilindro superior. - A regulagem das aberturas de entrada e sada, assim como a da lmina de bagaceira, faz-se pelo exterior dos castelos com a ajuda de dispositivos especiais. - Os macacos hidrulicos so independentes das bases.

25 - O rolo de alimentao forada previsto para ser incorporado moenda. Entre estas particularidades a mais importante incontestavelmente a constncia de relao das aberturas entrada/sada. Com efeito, esta relao no se modifica praticamente em trabalho, da posio REPOUSO posio LEVANTAMENTO MAX. Antes de empreender a descrio detalhada da nova moenda tipo Auto-Regulvel, julgamos ser necessrio atrair muito especialmente a ateno, para este princpio de uma importncia capital no funcionamento e no rendimento das moendas. Nas antigas moendas do tipo Clssico (esquematizada na figura 1) a forma do castelo e a direo das reaes, no permitem resolver de maneira conveniente o deslocamento do cilindro superior, em virtude do atrito dos mancais superiores nas caixas. Os construtores utilizaram processos tais como: as placas de deslize em materiais de fraco coeficiente de atrito, os rolamentos, o recuo da presso hidrulica (pH colocado em F), inclinao dos castelos superiores a 15 (Direo de F), ou ainda levantamento do cilindro de entrada para conservar os castelos superiores verticais. Todas estas modificaes melhoram o deslocamento dos cilindros superiores, amaciando este movimento que, pelo contrrio, no teve nenhuma influncia no melhoramento da constncia da relao E/S. F1 F PH CILINDRO SUPERIORF2

ENTRADA S E

CILINDRO DE ENTRADA

CILINDRO DE SADA

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Fig. 1 Decomposio das reaes dos cilindros de uma moenda clssica. Com a moenda tipo Auto-Regulvel, a articulao dos chapus sendo equipada com rolamentos, suprime totalmente os atritos devidos aos deslizadores dos mancais superiores nas moendas convencionais e resolve ao mesmo tempo a questo da relao E/S. Com efeito, o deslocamento do cilindro superior faz-se para trs, isto , seguindo um arco de crculo cujo centro est situado de tal maneira que a relao E/S permanece sempre constante. Alm disso, para permitir uma fcil regulagem em funo dos dimetros dos cilindros novos ou usados, o centro de rotao A pode ser igualmente modificado pela rotao de um excntrico. A moenda tipo Auto-Regulvel a nica cuja relao E/S no se modifica em trabalho, qualquer que seja o valor do deslocamento do cilindro superior. Pelo contrrio, as moendas chamadas tipo Clssico, se esto na cabea reta, abrem-se com a mesma quantidade na entrada e na sida, e se esto na cabea inclinada ou com cilindro de entrada elevado, abrem-se mais na sada do que na entrada. corrente variar a relao das aberturas E/S em marcha de 2,5 a 2 da primeira ltima moenda da uma bateria. Se examinarmos a importncia da variao da relao E/S em funo do tipo de moenda utilizada, obteremos a moenda tipo Auto-Regulvel . Para as moendas do tipo Clssico, a variao de +33 a +125%, enquanto para a moenda tipo Auto-Regulvel de 0,0 a +5,0 %. Podemos afirmar que a relao das aberturas E/S com a nova moenda tipo AutoRegulvel, permanece constante para qualquer posio do cilindro superior. Esta disposio apresenta, alm disso, a vantagem de assegurar uma presso de sada contnua invarivel. Com efeito, qualquer que seja a espessura da camada de canas ou de bagao que entra na moenda sempre condies de extrao. prensada da mesma maneira, portanto nas melhores

27 Bagaceira ou virola das auto-regulveis - A bagaceira se regula do exterior dos castelos da moenda e a largura da lmina foi reduzida ao mnimo. As virolas ou bagaceiras das tradicionais - A virola ou bagaceira a pea que conduz o bagao desde o tambor de entrada ao de sada. Geralmente feita em ao de alta dureza ou ferro fundido, ela curva e segundo os clculos matemticos de Bergmann, formando uma espiral logartmica. A determinao do raio da virola, do ponto de contato dela no tambor caneiro (bico da virola) e o seu trmino; constituiu at o ano de 1951, o grande problema dos especialistas em moendas. O processamento se fazia por tentativa; no era possvel, sem a observao de pelo menos 5 anos em uma usina, para precisar com exatido o fator baixo de cada terno que compem os tandem. Precisamente naquele ano, cubano Jlio C. G. Maiz com sua forma analtica resolveu o problema. Hoje em dia, graas ao professor Maiz, possvel a qualquer tecnico desde que tome conhecimento do seu mtodo, precisar a altura do fator baixo de uma moenda sem necessitar do acervo do conhecimento dessa mesma moenda. A distncia do trmino da virola ao tambor de sada, outra medida que se vem diminuindo, a ponto de alguns fabricantes construrem as virolas entrosadas nos rolos de sadas, com o objetivo de impedir a queda do bagacinho no parol. Instrues para que um terno funcione bem: - Que o rolo de presso tenha livre flutuao e que este trabalhe nivelado; - Desde que o rolo flutue livremente teremos melhorado um dos pontos mais importantes do esmagamento das canas, porque: melhoramos a eficincia mecnica e a extrao; - Reduzimos os desgastes, a manuteno e chegamos mesmo a evitar certas ruturas; - Obtemos operaes mais uniformes, com buchas menos freqentes das moendas; - No havendo aparelhos magnticos, os ferros e outros objetos slidos que comumente vm com as canas, podem passar sem ocasionar danos to grandes nos frisos dos rolos.

28 Consideraes para melhorar a flutuao dos rolos - So as seguintes as causas inibidoras: Pistes que se travam nos cabeotes das virgens podem ser: desenho deficiente, falta de lubrificao descentralizao causada por desgaste do mesmo. Chumaceiras ou mancal superior que se travam na queixada das virgens; pode ser pelos os seguintes motivos: A) - Hidrulico em m condio, pode ser por: desgaste de suas partes internas e externas, produzindo o travamento; inrcia devido aos pesos; distncia demasiada grande entre os cabeotes e os acumuladores do hidrulico, ocasionando uma alta frico do fluxo de leo, afetando o movimento do rolo superior. B) - Ajuste das moendas: quando a relao de entrada e sada muito alta, a resultante das foras tende a revirar as chumaceiras e pistes; que o eixo das carretas conduzidas, do trem das engrenagens das moendas (a que se acopla ao rolo de presso) esteja entre 1/4 a 3/8 mais altas que os eixos dos rolos de presso, quando em sua posio de repouso. Quando isto no ocorre, ou seja, o eixo da carreta mais alta que o eixo do tambor de presso, quando este se encontra em sua posio de repouso, a eficincia da luva mnima e afeta grandemente a flutuao do rolo de presso. C) - Carretas dos rolos defeituosos podem ser: carretas ms desenhadas, carretas em ms condies, que devido reao dos dentes, obrigam ao rolo superior a momentos alheios aos que deveriam ter, pela variao do colcho de bagao. D) - o desnvel do rolo superior influi muito no movimento do mesmo, por travaes que ocorrem.

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Mtodos para eliminar os impedimentos de construo:- Pistes - No desenho dos pistes tem-se que levar em conta, que seu comprimento deve ser de pelo menos 1,5 vezes o seu dimetro. Alguns fabricantes esto construindo pisto oco, transmitindo a presso hidrulica, atravs de duas barras de ao, de tal modo, que faz s vezes de junta universal, e qualquer desequilbrio do mancal superior, no se transmite ao pisto. - Lubrificao - Os pistes hidrulicos comuns usam solas, umas em forma de taa e outras em forma de U em sua parte superior, de tal forma justa, que o leo que poderia lubrificar, no lubrifica, a menos que a sola se rompa. Deste modo, deve-se pensar em instalar algum mtodo efetivo de lubrificao no passeio do pisto. No tipo de pisto, a vedao se faz na parte inferior, substituindo-se a sola por borracha sinttica, de sorte que o pisto fique completamente banhado em leo. - Desgaste - Um pisto deve estar bem ajustado sua camisa, a fim de evitar que revire. - Chumaceiras - Desenho de Construo: A resultante do paralelo que forma as foras de um terno, obriga a chumaceira a trabalhar sobre um dos seus lados, da, ser evidente a necessidade de se desenhar as chumaceiras com o dito lado maior que o oposto a sada do bagao, para evitar que revire. Desgaste - muito importante manter as chumaceiras superiores bem ajustadas s virgens. Estas devem ser forradas com uma chapa metlica presa por parafusos, para se repor quando desgastadas. - Lubrificao: Devemos manter um mtodo efetivo de lubrificao entre a queixada da virgem e a chumaceira, no somente para evitar o desgaste, como tambm para permitir melhor flutuao do rolo superior. Ajuste das moendas - Relao entre entrada e sada:

30 Quando a relao entre as reas de entrada e sada muito alta, a resultante das foras tende a revirar os pistes e chumaceiras. Deve-se manter esta relao a mais baixa possvel sem afetar a extrao das moendas. muito importante ajustar as entradas e sadas das moendas, ainda que se mantenha a relao desejada, para que o tambor tenha uma mdia de levantamento igual a diferena em elevao entre a mesma em repouso e o eixo da carreta que veste a luva. Quando sua flutuao maior ou menor, se afeta consideravelmente a efetividade a luva, requerendo maior potncia para operar as moendas e naturalmente, afetando o deslocamento do tambor de presso. Carreta ou rodetes dos rolos - Desenho de construo: O desenho dos dentes de uma carreta deve ser de tal que com a variao no levantamento, no resulte velocidade perifrica demasiado varivel, acomodando-se o melhor possvel aos dimetros e posies do tambor de presso, nem reaes violentas que afetem o seu levantamento normal. Desgaste - Carretas com dentes sumamente desgastados produzem em muitos casos, flutuao do rolo superior diretamente relacionado com o movimento do eixo. Rolo superior desnivelado - Quando um rolo trabalha desnivelado, tem a tendncia a revirar as chumaceiras superiores, ocasionando no apenas aquecimento devido concentrao de presso em pequenas reas, se no a tendncia a travar a chumaceira na virgem, interferindo no movimento do rolo superior. Outros motivos - Enumeram outros motivos, tais como:- desgastes das virolas e rolos das moendas; - presses diferentes nos hidrulicos da moenda;- parafuso distribuidor do bagacinho;- uniformidade do colcho do bagao;- tipo de canas, etc... Presso das moendas - O sistema hidrulico compe-se de um acumulador hidrulico, e mais uma pea interposta entre estes e os mancais superiores rolos de presso, que se situa no interior do cabeote de presso, nada mais que um cilindro munido de um

31 pisto, cuja finalidade, transmitir aos mancais, a presso hidrulica, proveniente do acumulador. O mbolo, assim como a tampa que obtura o cilindro no interior do cabeote, recebe uma gaxeta de couro (sola hidrulica) para vedar o leo, o qual, proveniente do acumulador, atinge o cabeote superior atravs de uma canalizao em ao. A fora exercida sobre cada mancal do rolo superior dada por: F = P . S Onde: F = carga hidrulica em toneladas P = presso exercida em kg / cm2 S = rea do cilindro hidrulico Presses exercidas em cada cabeote: Primeiro terno Segundo terno Terceiro terno = 250 kg / cm2 = 210 kg / cm2 = 220 kg / cm2

Quarto terno = 230 kg / cm2 Quinto terno = 240 kg / cm2 Sexto terno = 250 kg / cm2. Embebio - Uma moenda, depois de bem ajustada, responsvel por uma eficincia de trabalho de 90% do acar e no-acar contido na cana moda. Da, porque, sob qualquer ponto de vista industrial ou econmico que se analisa, deve-se dispensar s moendas, um cuidado todo especial, alm de requerer experincia e em seu manuseio. Os nmeros usados no controle qumico e que representam a eficincia de trabalho de um tandem, so: Sacarose: Extrada % de sacarose em cana; Perdas nas moendas; Caldo absoluto perdido % de fibra. Constituio fsico-qumica e fisiolgico da cana - Em qualquer estudo sobre a embebio indispensvel considerar, em primeiro lugar, as caractersticas fsicoqumicas e fisiolgicas da cana, pois se tratando de um organismo formado por clulas vivas, instintivamente resistem a ceder o caldo por elas aprisionado, enquanto conservam a sua vitalidade. A funo do tandem , por conseguinte, destruir o mximo de clulas (triturandoas) e aps esmagando-as, para obteno de seu caldo constituinte.

32 Pode-se considerar a cana constituda por trs caldos:- O medular (o mais rico); O contido pelos ns (o menos rico);- E o de crtex (o mais pobre). Esses trs caldos constituem o caldo absoluto da cana. Porm, a moagem a seco, no bastante, para permitir a extrao de um mximo econmico do caldo normal, uma vez que, o alto poder absorvente da fibra seca, retm o caldo extrado de outras clulas pela ao compressiva dos rolos. Teremos que usar a embebio e a macerao, para a atingir o objetivo de obter uma extrao mxima. Estas razes justificam uma desintegrao preliminar da cana antes de passar pelos ternos, como na prtica conseguido com o uso de navalhas, desfibradores e esmagadores. O conhecimento extrao das moendas. Principais fatores para tornar eficiente a embebio ou a macerao - So os seguintes, os fatores que afetam a eficincia da embebio ou da macerao: Grau de desintegrao do bagao; Proporo e estrutura da fibra do bagao; Altura do colcho de bagao; Tempo e amplitude do contato da gua ou do caldo diludo, com o bagao; Quantidade de gua, ou de caldo diludo, aplicado sobre o bagao; Temperatura e pureza da gua e do caldo diludo aplicado sobre o bagao; Diferenas ou quedas de Brix e Pureza entre o lquido macerador; E o caldo original no bagao; infeco bacteriolgica dos caldos diludos. Uma das causas principais da baixa eficincia das moendas est na ineficincia dos sistemas de embebio usados. Com efeito, se fixarmos em 100% a proporo terica da mistura da gua de embebio ou de caldo diludo de macerao com o caldo original no bagao, a experincia nos mostra, que na prtica esta proporo de mistura varia entre 20 a 70%. desses princpios bsicos, ajuda a melhorarmos a

33 Esta grande flutuao provm geralmente, de sistema inadequado de embebio e macerao. A correo desses sistemas propiciam ganhos substanciais de acar extrado pelo tandem. - Grau de desintegrao do bagao - Em igualdade de condies tanto a embebio como a macerao, ser mais eficiente, quanto mais desintegrado esteja o bagao. - Proporo e estrutura da fibra do bagao - Cada variedade de cana, apresenta um contedo e estrutura de fibra distinta. evidente, que para obtermos uma mesma extrao, necessitamos de uma maior quantidade de gua para um maior contedo de fibra. A quantidade de gua ser mnima de 2,5 vezes o peso da fibra. - Altura do colcho de bagao Nas mesmas condies: moagem diria, dimenses dos rolos, presso e velocidade perifrica dos tambores, que so os fatores determinantes da altura do colcho de bagao, tanto a embebio como a macerao ser mais eficiente, isto , ter tanto maior poder de penetrao, tanto vertical como lateral, quanto menor seja a altura do colcho, desde que ele se mantenha compacto. J. Salinas observou que a embebio ou macerao aplicada sada de cada terno permite uma maior penetrao do lquido macerante do que quando aplicada entrada das moendas. Destas observaes concluiu da convenincia de colches mais finos de bagaos. Para que no afetasse a moagem diria, teve que moer com altas velocidades perifricas nos rolos, onde em alguns casos, usou at velocidades variantes entre 18 a 25 metros por minuto, resultados inteiramente coroados de xito. Usam-se velocidades nos transportadores intermedirios de 8 20 vezes a velocidade perifrica dos cilindros de moendas. Nestas condies a camada de bagao sobre o condutor, formar um colcho de 10 a 20 mm. de espessura sobre o transportador, que neste caso ele dever ser de borracha. - Tempo de contacto da gua ou do caldo diludo com o bagao - Este um fator decisivo na eficincia da embebio ou macerao. O motivo principal que nos conduz a aplicar a gua ou o caldo diludo sada de cada terno propiciar um tempo mximo de contacto entre o lquido macerador e o bagao, a fim de que o primeiro, possa realizar a sua funo diluidora e lixiviadora, fato

34 que no se produz instantaneamente, em virtude das caractersticas fsicas e fisiolgicas do bagao. - Quantidade de gua ou de caldo diludo aplicado sobre o bagao - Este fator est relacionado com a capacidade de evaporao da fbrica, evidente que o limite da gua de embebio depende dos mltiplos efeito e da sobra de bagao. A m colocao da embebio de 30% sobre a cana, (ou 250% sobre a fibra) com um fator de mistura de 20%, no seria to eficaz como uma boa colocao de embebio de 20% sobre cana (166% sobre a fibra aproximadamente) com um fator de mistura de 50%. No segundo caso, a eficincia da macerao ser 40% maior que no primeiro, com outras, substanciais vantagens econmicas. - Temperatura e pureza da gua ou do caldo diludo aplicado sobre o bagao - Das inmeras provas feitas com gua fria e gua quente (condensado dos aquecedores, evaporao e tachos a vacuo), chegou-se ao seguinte resultado: Muito embora a embebio com a gua quente, no atingisse nunca a 100% sobre a gua fria os resultados foram bem alentadores, no obstante houvesse aumento de impurezas provenientes do bagao, (principalmente ceras e substncias pcticas). Por outro lado, a gua fria alm de proporcionar uma menor extrao, no deixa de causar certas perturbaes fabricao, mormente se as guas so duras ou magnesianas, cujos sais minerais, alm de serem incrustantes, so substncias melaognicas. A temperatura tima da gua de embebio de 70 C. - Infeco bacteriolgica dos caldos diludos - Em virtude do baixo Brix dos caldos macerantes torna-se necessrio se ter um cuidado todo especial com a assepsia das moendas, sob pena de grandes prejuzos serem causados neste departamento. Vrias bactrias que provm do campo, so termfilas, tais como Leuconostoc de Mesenteroides e outros, sensveis apenas aos produtos clorados. Frmula de capacidade das moendas - A frmula de capacidades de moendas dada pela frmula de E. Hugot (2 Edio 1970).0,8 . c. n. (1-0,06 n D) L.D2

N

35C = -----------------------------------------------F

Onde

C = Capacidade em T.C.H. c = Fator de preparao e 1,10 a 1,25 n = rpm dos ternos L = Comprimento dos rolos em m. D = Dimetro dos rolos em m. N = Nmero de rolos de moendas do tandem. F = Fibra em relao e unidade. Quando o conjunto de moendas dotado de queda Donnelly toma-se um fator f =

1,25 e quando dotado de Press-Roll toma-se um fator 1,35. Em 1945, Lpez Ferrer, apesar de reconhecer que no existia nenhuma expresso matemtica aceitvel, propunha como aproximada, em arrobas cubanas/hora, a seguinte frmula: Qa = x d x L x R x A x 1.620 F x 25 Onde: d = Dimetro do rolo de presso em ps; L = Comprimento do rolo de presso em ps; R e A = Respectivamente revolues por hora dos rolos e altura de entrada do colcho de bagao, sendo A medido no 1 terno, expresso em ps. Fora da incgnita A relativa ao primeiro terno, a qual funo da cana moda, no existe o nmero de rolos ou ternos do tandem. Na mesma poca que aparecia a frmula de Lpez Ferrer Onde: C = Capacidade em TC.H.; c = Fator de preparao e 1,10 a 1,25; n = rpm dos ternos; L = Comprimento dos rolos em m.; D = Dimetro dos rolos em m.; N = Nmero de rolos de moendas do tandem; f = Fibra em relao unidade.

36 Aps dissecarmos as frmulas conhecidas de capacidade de um tandem, iremos apresentar aquela que nos atrevemos chamar de RACIONAL, pelas razes abaixo: 1. A capacidade funo direta da velocidade perifrica dos rolos, lgico que ela considerada independente do grau do esgotamento do bagao, ou melhor dito, da cana. 2. Esse grau de esgotamento deve dar-se apenas no ltimo terno, sendo os anteriores, apenas preparadores do colcho de bagao, para entregar em condies timas de volume e presso ao ltimo terno. 3. A extrao de sacarose % da sacarose em cana fora de certos limites de moagem em seco, no funo direta dos ternos, se no da quantidade e distribuio da embebio. 4. Para cada tandem de determinado nmero de rolos e sempre que as presses sejam adequadas s velocidades empregadas, existe uma relao fibra/velocidade, que constante para um comprimento determinado dos rolos quando o grau de esgotamento igual. 5. Quando o nmero de rolos varia, a constante anterior varia tambm, se bem que no seja na mesma proporo, porm em relao menor. Reynoso, com 30 Kg/cm2 ou (426 Lib/pol2) em cana desfibrada, obtinha 78% de caldo sobre o peso da cana, enquanto que Deerr, utilizando pedaos de cana de 1 pol3, conseguia apenas 52% apesar de utilizar presses maiores de 34 Kg/cm 2 ou (490 Lib/pol2). 6. O grau de desfibramento da cana pode expressar-se como Coeficiente de finura da porque a capacidade de um tandem ser inversamente proporcional a esse coeficiente de finura do bagao. A determinao desse fator o ponto mais delicado para se estabelecer uma frmula racional, uma vez que, varia no apenas com o nmero de ternos, como ainda, com os tipos de frisos e especialmente, sua profundidade. Do que foi possvel aos estudiosos do assunto observar, o coeficiente de finura, varia com os diferentes tipos de frisos dos rolos, alm do nmero destes, onde as navalhas so consideradas como dois rolos. Coeficiente de finura = 1____ Kr N

37 Kr = funo do friso; N = nmero de rolos onde as navalhas so consideradas como dois rolos. Da a frmula: F Qa = capacidade em arrobas cubanas/hora; F = % fibra na cana; L = comprimento dos rolos em ps; V = velocidade perifrica do ltimo terno em ps/minuto; Kr = variando de 1,25 (mnimo) a 1,50 (mximo). Da porque pode a frmula acima, tomar os seguintes aspectos: Qa mnimo = L x V x N x 125 F Qa mximo = L x V x N x 150 F EXEMPLO: Uma usina que tenha uma navalha, um esmagador e quatro ternos, cujos rolos tenham 7 ps de comprimento, velocidade perifrica dos ltimos rolos de 40 ps/minuto, moendo cana de 11,5% de fibra, moer normalmente: ____ Mnimo: = 125 x 7 x 40 x 16 = 12,173 @. cubanas/hora = 140 ton./hora 11,5 ____ Mximo: = 7 x 40 x 16 x 150 = 14,609 @ cubanas/hora = 170 ton./hora 11,5 Potncia das moendas - As potncias que indicam as obras tcnicas, esto, geralmente, em funo das toneladas de fibra manipuladas. Nas instalaes movidas a vapor, estas potncias se determina em H.P. por tonelada de fibra por hora (H.P.I./T.F.H.), ou por tonelada de cana por hora (H.P.I./T.C.H.). A determinao da potncia consumida por um tandem complexa e integra numerosos fatores, tais como: 1. - Potncia consumida pela compresso do bagao; 2. - Potncia consumida pela frico entre os mancais e os moentes; ____ Qa = 100 x Kr x L x V x N

38 3. - Potncia consumida por frico entre o bagao e a virola; 4. - Potncia consumida por frico dos frisos da virola contra os cilindros de moendas e os pentes raspadores; 5. - Potncia consumida pelos transportadores (externos) intermedirias; 6. - Potncia consumida pelas as engrenagens. H outros fatores, de determinao difcil ou de estimar, como: variedades de cana, lubrificao, ajuste da aberturas de entrada e sada do coeficiente de finura com que a cana entregue ao primeiro esmagamento etc. Frmula geral simplificada - Potncia Normal Absorvida por um Terno, em C.V.I.: Primeiro terno: PN = 0,20 F.n.D. Outros ternos: PN = 0,18 F.n.D. Potncia absorvida mxima por um terno, em C.V.I. Primeiro terno: Pp = 0,25 F.n.D. Outros ternos: Pp = 0,22 F.n.D. Em termos prticos temos para: Primeiro terno: P = 22 CV por TFH por TFH por TFH por TFH por TFH por TFH

Segundo terno: Terceiro terno: Quarto terno: Quinto terno: Sexto terno:

P = 17 CV P = 18 CV P = 19 CV P= P= 20 CV 22 CV

Clculo das aberturas das moendas - Este um dos clculos mais importantes, anualmente feitos nas usinas, onde existem realmente tcnicos e tcnica. Na maioria de nossas fbricas, para no dizer a totalidade, as reas de abertura de entrada e sada das moendas no so determinadas por clculos. Mas, que os mecnicos ou serralheiros imaginam pelo simples fato de terem aprendido de seus mestres que, para moer-se uma taxa de X ton/hora, em uma moenda cujos rolos tenham Y de dimetro e Z de comprimento, cujo R.P.M. dos rolos seja V e o nmero de ternos , carece ento de uma abertura de entrada e sada respectivamente de Se e Ss.

39 meridiano que duas usinas da mesma capacidade de esmagamento e dispondo ainda dos mesmos implementos de preparao e esmagamento, mas que em uma, as canas tm baixa percentagem de fibras, enquanto que na outra o percentual de fibra em cana alto, elas jamais podero ter as mesmas reas de abertura e sada. Entretanto, no conceito vigentes de nossos serralheiros e mecnicos, a este dado to importante, no dispensam a mnima ateno. Fatores bsicos para determinar as reas de entrada e sada dos ternos do tandem. So fatores bsicos para a determinao das reas de entrada e sada dos ternos, os seguintes: 1) - Quantidade de cana que se deseja moer; 2) - Percentagem de fibra na cana; 3) - Composio quantitativa do bagao sada de cada terno; 4) - Velocidade angular e linear dos rolos de cada terno do tandem ; 5) - Natureza do material de que so feitos os rolos e virolas; 6) - Drenagem do caldo extrado; 7) - Dispositivo alimentador dos ternos; 8) - Tipo de macerao e quantidade do lquido macerante;

9) E outros fatores tais como:

condies mecnicas das moendas;

embebio com cachaa, quantidade e distribuio do bagacinho, etc. 1) Quantidade de cana que se quer moer - As aberturas dependem da quantidade de cana que se deseja moer na unidade tempo. Desde que se mantenham constantes as velocidades dos rolos e o teor de fibra em cana seja mais ou menos o mesmo, evidente que, nestas condies, para moermos mais, carecemos dar maiores reas de entrada e sada aos ternos. Para os nossos clculos posteriores, vamos designar por W a quantidade de canas, em arrobas cubanas (11,5 quilos), modas nas 24 horas. Na prtica, quando somos forados a aumentar ou diminuir a moagem diria, ocasionalmente, na impossibilidade de modificarmos os nossos ajustes ou setting apelarmos para as mquinas que acionam o tandem, dando-lhe maior ou menor velocidade.

40 2) Percentagem de fibra em cana O percentual de fibra em cana fator bsico que governa os ajustes de uma moenda. A uma maior percentagem de fibra na cana corresponder maiores aberturas; desde que todos os demais fatores permaneam constantes. Como os ajustes tm que ser fixados antes do incio da safra e em cujos clculos deve se levar em conta principalmente fibra, ocorrer que quando esta variar durante a safra, devero variar tambm as aberturas, em correspondncia com essas flutuaes. Isto se consegue perfeitamente, uma vez que as aberturas se ajustam automaticamente a essas exigncias, graas liberdade que tem o rolo superior de se suspender. Desde que no haja variao na altura do colcho de bagao, a variao do percentual de fibra em cana, poder ser observado pelo movimento contnuo das placas dos acumuladores hidrulicos, denotando uma auto-ajustagem dos rolos da moenda em estudo. Chamando F o porcento de fibra em cana, W a quantidade de cana moda em 24 horas, a quantidade Q de fibra moda na unidade de tempo, ser dado por: Q = W . F / 100 = arrobas de fibra/24 horas Q = W . F . 25 / 24 x 100 x 60 / lbs. de fibra/minuto 3 Composio quantitativa do bagao, sada de cada terno - Chamamos de bagao, a cana aps sofrer seu primeiro esmagamento. medida que o colcho de bagao avana, sofrendo sucessivas compresses pelos ternos que compe o tandem, ai reduzindo-se o coeficiente de finura do bagao e a composio quantitativa deste, experimenta variaes. Assim sendo, a composio do bagao, sada de cada terno, um fator importante no ajuste do terno. Por outro lado, este fator funo dos implementos preparadores do colcho da natureza da cana que se mi, da eficincia prpria das moendas e da posio do terno no conjunto. Imaginemos o bagao constitudo de duas partes principais: a) - Uma parte slida representada pela fibra seca; b) - Outra lquida , representada pelo caldo presente juntamente com a gua de diluio. Portanto, em cada 100 partes de bagao sada de cada terno, existir F' % de fibra seca e H% de lquido, desnecessrio dizer que:

41 F' + H = 100 Chamando de umidade, a parte lquida contida no bagao. Dos estudos realizados por Noel Derr, sobre a compressibilidade do bagao, ele chegou concluso de que h um ponto tal de presso, a partir da qual, a unidade de volume no sofre reduo. A aplicao de presses sobre o colcho de bagao reduzir seu volume at um determinado ponto que, a partir do qual, o bagao atuar como um corpo rgido. Naturalmente, este ponto muito difcil de ser determinado, torna-se ainda mais, de vez que depende da variedade da cana e do seu grau de preparao. A seguir, transcreveremos os resultados obtidos em uma Usina equipada com uma navalha, um esmagador e seus ternos. Teremos oportunidade de observar que h uma pequena diferena no peso especfico do lquido que acompanha a fibra seca (que convencionamos chamar de umidade), cujo peso especfico decrescente, medida que nos aproximamos do ltimo terno o qual, geralmente, est compreendido entre 66 e 62 Lbs. / ps3ESMAGADO F' H Fw hm R 22,00 78,00 78,00 66,00 1 TERNO 28,00 72,00 87,00 66,00 2 3 4 TERNOS TERNOS TERNOS 35,00 41,00 45,00 65,00 59,00 55,00 91,00 95,00 98,00 65,00 64,00 63,00 5 TERNOS 49,00 51,00 100,00 62,00 6 TERNOS 52,00 48,00 101,00 62,00

F' = Fibra % em bagao que sai de cada terno; H = Umidade % em bagao que sai de cada terno; fw = Peso especfico da fibra seca em Lbs./p3 ; hw = Peso especfico d a umidade em Lbs./p3 . No quadro acima, vemos que a percentagem de fibra cresce medida que o colcho sofre novas compresses, muito embora as presses dos ternos sejam crescentes a partir do primeiro terno. Tambm podemos observar a pequena variao do peso especfico da parte lquida retida pelo bagao, sada de cada terno. A relao H/F' de cada terno depende do grau de preparao que recebeu a cana, antes de chegar ao 1 terno. Por exemplo: Quando a cana preparada por uma navalha com um esmagador ou por um duplo esmagador sem navalhas, a relao do primeiro terno ser de H/F' = 72/28. Se

42 existe um jogo de navalhas e duplo esmagador, ou duplas navalhas e um esmagador ou ainda uma navalha, um esmagador e um desfibrador entre a relao de umidade para fibra ser de H/F' = 65/35. Para um conjunto de 5 ternos com um esmagador e uma navalha, a relao para o ltimo terno ser de H/F' = 50/50. E para um outro conjunto que tenha os mesmos aparelhos preparadores, mas que o tandem tenha 6 ternos, a relao ser de H/F' = 48/52 tambm para o ltimo terno. Das experincias de Deerr, comprovadas posteriormente por outros investigadores no campo da prtica, o bagao ao ser comprimido, por um tandem, chega a pesar de 70 a 80 lbs./p 3 , segundo o grau de compresso aplicado, ou seja , segundo o nmero de ternos considerados. Em 150 experincias feitas, em um conjunto de 1 esmagador e 6 ternos, chegou-se aos seguintes resultados: Bw Esmagador 1 terno 1122 1154 2 terno 1154 3 terno 1186 4 terno 1218 5 terno 1250 6 terno 1283

Bw =

expresso em lbs./p3, representa o peso especfico do bagao. Do exposto

conclumos que necessitamos conhecer a composio do bagao sada de cada terno, a fim de calcularmos os ajustes dos mesmos. 4) Velocidade linear dos rolos - A quantidade de fibra que passa pelos ternos de um tandem constante da unidade de tempo, enquanto que o seu volume ir decrescendo sob as sucessivas e crescentes presses a que est submetido o bagao em trnsito. Como conseqncia, o operador ter que calcular aberturas compatveis com a manuteno do volume correspondente sada de cada terno. 5) Natureza do material dos rolos e virolas - A qualidade do material que compe as camisas dos rolos e das virolas de grande importncia, no estudo dos ajustes dos ternos, muito embora no entre diretamente nos clculos das reas de entrada e sada. As camisas dos rolos devem ser feitas de ferro (fundido) mole, enquanto que as virolas devem ser de ferro (ao) duro. bvio que, as camisas de ferro mole facilitam a ao de agarre do bagao ao passo que o ferro duro usados na confeco das virolas oferecem a vantagem de diminuir o coeficiente de atrito, facilitando o deslize do bagao.

43

6) Drenagem do caldo extrado - Um dos detalhes mais importantes quando se assenta uma virola, o relativo a drenagem que se deve deixar na parte posterior da virola, cujo objeto permitir uma boa vazo do caldo extrado pelo rolo superior e o de sada. Recomenda-se para um bom funcionamento de drenagem, cuidado especial no s com os Messchaert nos rolos de entrada, como tambm frisos semelhantes nas virolas. A m drenagem acarreta jorros de caldo, que se projetam entre os rolos de presso e sada, alcanando s vezes boa distncia. Quando isto acontece, diz-se que, o terno tende a cuspir. Esse fenmeno tambm resulta algumas vezes de uma relao muito grande entre as aberturas de entrada e sada. 7) Dispositivos para melhorar a alimentao dos ternos - Os acondicionadores do colcho de bagao so aparelhos que se adicionam s moendas, com o objetivo de melhorar a eficincia da moenda, evitando o engurgitamento dos ternos. bom salientar que a eficincia desses dispositivos depende muito, do bom ajuste das moendas. Estes se tornam ineficazes quando os ajustes so imprprios. 8) Mtodo de macerao empregado e quantidade de lquido macerante - O sistema de macerao e a qualidade do lquido macerante, so fatores que podem influenciar nos ajustes previamente calculados. Uma moenda onde forado a usar a cachaa quente como lquido macerante, pode produzir modificaes nos ajustes calculados, em virtude de facilitar o polimento dos rolos, o que determina um menor agarre. 9) Outros fatores - O estado em que se encontram os rolos presena de estrias transversais ou helicoidais nos rolos de entrada, isto , canero, com o fim de melhorar a alimentao. A presena do chevrons reduz a ao trituradora das moendas, uma vez que aumenta a rea de abertura do terno, embora que em pequena escala. Da, termos que levar em conta as estrias, por ocasio dos settings. Outros fatores de ordem econmica, tais como: impossibilidade de reposio de novas camisas de dimetro desgastado, e que em virtude do dimetro das carretas, cavidades de virgem e outros motivos, nos impede de ajustar os nossos settings, da

44 termos que nos contentar, com dimenses mais prximas das que nos fornecem os clculos , etc. Para fixar-se a capacidade volumtrica do bagao em transito em um tandem, terse- de levar em considerao no s o clculo da rea de abertura, mas, sobretudo a velocidade linear desenvolvida pelo tambor superior, a qual funo do dimetro desse mesmo rolo. Clculo do volume do bagao em trnsito - Para o clculo do volume do bagao em trnsito admitir a existncia de um tambor imaginrio, girando, e que tenha um dimetro mdio Dm distinto do verdadeiro dimetro externo do rolo superior. Para a elucidao do que acima ficou dito, estudaremos 3 casos distintos, representados nas figuras nmeros 1, 2 e 3.De a h d p Fig. 1 Frisos de mesmo passo e ngulos iguais f b e h c a e d d Fig. 2 Frisos de mesmo ngulo e passos diferentes f e d h a d Fig. 3 Frisos de mesmo passo e ngulos diferentes h f c b c De a b h

Como se constata nas figuras 1,2 e 3, a rea efetiva por onde o bagao passa, para a seco considerada em cada um dos casos, fornecida por: Figura n 1, chamando: A1 = rea do tringulo abc A2 = rea do tringulo acdf A3 = rea do tringulo def A = rea efetiva por onde passa o bagao S = Distncia de ponta a fundo de frisos entre os rolos. p = Passe dos frisos L = Comprimento dos rolos h = Profundidade dos frisos.

45 Logo: A = A1 + A2 A3 porm A1 = A3 por se tratar de tringulos iguais, onde: A = A2 De onde conclumos, que a rea efetiva para a seco considerada igual a do retngulo acdf, o que o mesmo que: A = A2 = S . P rea total ser dada por: A = S x L Figura n 2, chamando: A1 = rea do tringulo abc A2 = rea do tringulo acdf A3 = 2 (rea do tringulo def) A = rea efetiva por onde passa o bagao. Logo: A = A1 + A2 A3 para a seco correspondente a um dente do rolo. Figura n 3, chamando: A1 = rea do tringulo abc A2 = rea do tringulo acdf A3 = rea do tringulo dcf A = rea efetiva por onde passa o bagao. A rea correspondente seco de um dente, ser dada por: A = A1 + A2 A3 Pelo que vimos da figura anterior, conclumos que, a rea efetiva, pode ser suposta como girando ao redor do eixo do tambor superior, formando assim um volume de revoluo. De acordo com esse critrio, que certo, podemos aplicar o teorema de Pappus, que diz assim: O VOLUME QUE GERA UMA REA PLANA QUE GIRA EM TORNO DE UM EIXO, IGUAL AOPRODUTO DESSA REA PELA CIRCUNFERNCIA QUE DESCREVE SEU CENTRO DE GRAVIDADE.

Ento se fizermos: V1 = Volume gerado pela rea A1 ao girar em torno do eixo de presso. V2 = Volume gerado pela rea A2 ao girar em torno do eixo de presso.

46 V3 = Volume gerado pela rea A3 ao girar em torno do eixo de presso. V = Volume resultante dos anteriores. C1 = Comprimento da circunferncia descrita pelo centro de gravidade da rea A1. C2 = Comprimento da circunferncia descrita pelo centro de gravidade da rea A2. C3 = Comprimento da circunferncia descrita pelo centro de gravidade da rea A3. Teremos ento, aplicando o teorema de Pappus, que: V = V1 + V2 V3 = A1C1 + A2C2 A3C3 V = A1C1 + A2C2 A3C3 h De h Dm h S C h Figura 4 Figura 5 S Figura 6 De S C De De-h De De-h Dm h De De-

Demonstra-se matematicamente que o volume anterior equivalente ao gerado por um retngulo determinado pelas linhas de centro dos dentes dos rolos inferior e superior. O dimetro de giro desse retngulo e que corresponde a seu centro de gravidade, se chama dimetro mdio, isto se pode apreciar claramente nas figuras 4, 5 e 6. Observase, para qualquer dos 3 casos, o dimetro mdio est expresso por: Dm = De h + C Onde: De = Dimetro externo do rolo superior h = Altura do dente do rolo superior C = Distncia entre as linhas de centro dos dentes dos rolos: superior e sada (1)

47 Como se pode apreciar, na frmula (1), Dm funo de C e este por sua vez est subordinado a Dp, cujo valor o que buscamos para determinar o ajuste. Em outras palavras, a equao (1) tem duas icgnitas, Dm e C. Contudo, podemos estabelecer outra equao, que a seguinte: V = A x v (2) Onde: V = Volume em trnsito em ps3/minuto A = rea efetiva por onde passa o bagao, em ps2 v = Velocidade linear correspondente a um determinado a um tambor imaginrio cujo dimetro exterior determinado pelo centro de gravidade do retngulo antes mencionado, ou seja, cujo dimetro exterior Dm. Por outro lado sabemos que: Onde: L = o comprimento dos rolos em polegadas. C = a distncia entre os centros de dentes, em polegadas. Sabemos tambm que: v = x Dm x N (4) Onde: Dm = o dimetro mdio e N = o rpm dos rolos. Substituindo os valores das equaes (3) e (4), na equao (2), teremos: V = L x C x x Dm x N / 1.728 x N (5) Dm = 1.728 x V / L x C x A=LxC (3)

NOTA: O nmero 1.728 que aparece na equao n 5 o fator de converso de ps3 em polegadas3.

1 terno Dimetro exterior do rolo superior em polegadas (De) Velocidade angular do rolo superior em R.P.M. (N) Velocidade linear do rolo superior em p/min (V) 0,886 4,450 12,399

2 terno 0,8636 4,190 11,366

3 terno 0,889 4,710 13,170

4 terno 0,919 4,400 12,750

5 terno 6 terno 0,902 7,180 20,352 0,902 6,220 17,633

48Fibra % de bagao a sada de cada terno (F) Umidade % de bagao a sada de cada terno (H) Peso especfico da fibra seca a sada de cada terno em Kg/m3 (W) Peso especfico lquido do bagao a sada de cada terno em Kg/m3 (hw) Peso especfico do bagao a sada de cada terno (bw) Relao de entrada e sada em trabalho (R). 25 75 1395 1058 1154 1,70 35,00 65,00 1459 1042 1154 1,80 41,00 59,00 1523 1026 1186 1,90 45,00 55,00 1571 1010 1218 2,00 49,00 51,00 1603 994 1251 2,10 52,00 48,00 1619 994 1283 2,20

a) Clculo da quantidade de fibra, Qf, moda na unidade de tempo: Qf = W . F____ = 200.000 x 15 100 x 24 x 60 100 x 60 = 500,0 Kg/min

b) Clculo da quantidade de bagao, Qb, a sada de cada terno: Qb = Qf x 100 F 1 terno = 500 x 100 = 2.000 25 2 terno = 500 x 100 = 1.428,6 35 3 terno = 500 x 100 = 1.219,5 41 4 terno = 500 x 100 = 1.111,1 45 5 terno = 500 x 100 = 1.020,4 49 6 terno = 500 x 100 = 52 961,5

c) Clculo do volume do bagao em trnsito e sada de cada terno. Vb = Qb_ bw Vb1 = 2000 = 1,838 m3/min 1088 Vb2 = 1428,6 = 1,238 m3/min 1154

49 Vb3 = 1219,5 = 1,0283 m3/min 1186 Vb4 = 1111,1 = 0,912 m3/min 1218 Vb5 = 1020,4 = 0,816 m3/min 1251 Vb6 = 961,5 = 0,750 m3/min 1283 Clculo das aberturas de trabalho de cada terno: 1 Terno: Frisos de passe de 33/8 = 86 mm = 0,086 m. Dm = Vb___ = LCn 1,838_________ = 0,054 1,9812 x C x 3,1416 x 5,5 C

Dm = 0,8858 0,0397 + C 0,8461 + C 0,054 = 0,8461 + C C 0,054 = 0,8461 C + C2 C2 + 0,8461 C 0,054 = 0 C = -0,8461 0,84612 + 4 . 1 . 0,054_ 2 C = -0,8461 0,9653 = 0,05962 m = 59,62 mm 2 As = C = 59,62 mm Ae = 7 x As = 2 x 59,62 = 119,2 mm 2 Terno e os demais: Clculo feito de maneira idntica PROBLEMA - Imaginemos uma moenda, cujo esmagador tem um comprimento de 78 e dimetro de 351/2, com frisos de alturas, respectivamente: h = 41/4 e h = 33/8

N = 5,37 rpm e a capacidade volumtrica.

50 V = 38,40 ps3/minuto. Segundo a frmula n 5, temos: Dm = 1.728 x V / 78 x C x Dm = 50,4 / C Substituindo o valor de Dm na frmula n 1 , encontraremos: 50,4 / C = De - h + C C(De - h + C) = 50,4 C(35,5 - 4,25 + C) = 50,4 C2 + 31,25 C - 50,4 = 0 C = - 31,25 + 31,252 + 4 x 50,4 / 2 C = 1,565 Conhecido C poderemos determinar Dp - Com efeito: C = h / 2 + h / 2 + Dp Dp = C (h / 2 + h / 2) Substituindo no 2 membros as incgnitas pelos seus respectivos valores, temos: Dp = 1,565 - (4,25 / 2 + 3,375 / 2) Dp = 2,2475 O sinal negativo indica que os frisos esto entrosados. Portanto, a distncia S, de ponta a fundo, determinada por: S = h - Dp = 3,375 - 2,2475 S = 1,1275 S = 11/8 x N Dm = 1.728 x 38,40 / 78 x C x 3,1416 x 5,37

Regulagem da moenda A regulagem de um tandem requer tres medidas: a A abertura entre o rolo superior e o rolo de entrada, b A abertura entre o rolo superior e o rolo de sada, c A abertura entre o rolo superior e a virola ou bagceira.

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Traado analtico das virolas - Existe vrios mtodos de traados da virola. Nenhum desses traados d-nos uma indicao segura, da altura inicial da virola Graas ao Fator Baixo (F.B.), o qual foi proposto por J. D. Compain no ano de 1950, e que apenas pelo traado analtico poder ser precisado. O Fator Baixo dever variar entre 3/8 a 1. O traado: 1 ) - Em um ponto qualquer C , da linha ab, se traa a vertical cd, que conter o centro do tambor de presso; 2 ) - Marca-se a distncia C 01 = Z, de acordo com os diferentes tipos de virgens. Do ponto 01 como centro, se descreve o crculo R1, com o dimetro exterior do rolo superior; 3 ) - Com a distncia X = R1 + R2 + E + 1/16 (que compreenda a soma dos raios do tambor superior e o de entrada, mas a Entrada, e mais 1/16 para o ajuste); desde o ponto 01 como centro, se intercepta linha ab no ponto O2. Deste ltimo ponto como centro e com o raio exterior R2, do rolo de entrada, se descreve o crculo m2; 4 ) - O centro O3 e o crculo m3 do tambor de sada, so obtidos de maneira anloga ao item 3. A distncia Y = R1 + R3 + S , quando S positivo, Y = R 1 + R3 - S , quando S negativo, isto , quando a sada est engrenada. 5 ) - Marca-se o ponto N sobre ab, tal que, T = 1/3R 1 ; do ponto N, traa-se o segmento NO1, prologando-se indefinidamente. 6 ) - Com a distncia R3 + D, se descreve o arco m4, com centro em O3. 7 ) - Tira-se uma tangente comum ao tambor de presso e ao tambor de entrada; o ponto de contacto dessa tangente com o segmento NO1, representa o ponto inicial da virola, e A a sua altura inicial. 8 ) - Sobre a vertical cd, com a distncia R1 = A + 1/4 determina-se a altura B. 9 ) - Com o centro em O1 e o raio R = R1 + B + 1/4 , traa-se o arco m5 , que intercepta o arco m4 no ponto u3, e C representar a altura da virola. 10 ) - Sobre os segmentos u1u2 e u2u3, tira-se as mediatrizes ff' e ee' o ponto de convergncia W, dessa duas ltimas linhas, com a 3 do raio ser o centro do arco u1u2u3 e, conseqentemente, ser o centro do arco da espiral da virola. 11 ) - O pescoo de ganso da virola se obtm, traando-se uma arco de raio V, desde o ponto u1 ao fundo do friso.

52 12 ) - A espessura da virola no deve exceder o espao: H = P - (R 1 + B), sendo P a distncia entre o centro do tambor superior e a superfcie superior do gigante ou cpo da virola. 13 ) - Entrada Real (E.R.) = Entrada de ponta a ponta de friso + h 1 / 2 + h2 / 2 ; h1 e h2 representam respectivamente as profundidades dos frisos dos tambores de presso e entrada. A altura inicial da virola, Frmula da Entrada Real A = E.R. + F.B. E.R. = A.R. + h1 / 2 + h2 / 2

Capitulo IV

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PURIFICAO DO CALDOCaldo de cana - O caldo da cana uma soluo de sacarose impura e diluda, cujas impurezas se encontram em suspenso e em dissoluo. O caldo da cana quando extrado pelo conjunto de esmagamento, tem cor variante, do gris claro ao verde escuro, um lquido turvo e que contm bastante ar misturado. Existem nele todos os componentes solveis da cana, tais como: sacarose, acares redutores, sais orgnicos e inorgnicos, pectinas e gomas. Alm do ar j mencionado, possui em suspenso: bagacinho, terra, clorofila, albumina, etc. Sua reao logo aps a extrao, cida, dbil para as canas verdes e as maduras, porm forte, para aquelas que passaram do seu estado de maturao. Para eliminar as impurezas do caldo, faz-se mister o uso de agentes: fsicos, qumicos e fsico-qumicos. O tcnico aucareiro tem que conhecer profundamente os constituintes da cana-de-acar, as reaes destes com cada um dos agentes usados na purificao das solues sacarinas, no decurso da elaborao do acar, cuja etapa derradeira, a obteno da sacarose impura sob forma de cristais. Nas usinas, faz-se um extenso uso de agentes clarificantes com o objetivo de conseguir variaes desejveis na natureza dos materiais processados. O objetivo de vrios procedimentos de purificao do caldo misturado, que so lodosos e de cor verde escura, convert-los em caldo clarificado brilhante e de cor amarelo claro. O ideal seria, que o caldo clarificado, tivesse uma cor pelo menos prxima ao hialino. Com o objetivo de se conseguir um bom caldo clarificado de grau luxmetrico ou turbidimtrico prximo ao da gua, se tem utilizado tanto o calor (agente fsico), como algumas substncias qumicas e fsico-qumicas, cuja ao precipitar aqueles noacares, que, no sendo eliminados do caldo iro interferir negativamente, quer na quantidade como na qualidade do acar produzido. de presumir-se, que a seleo de substncias qumicas usadas na clarificao do caldo, foi feita com o completo conhecimento da natureza qumica dos no-acares que se desejasse eliminar, porm, assim no aconteceu. A cal foi praticamente o nico agente purificador em uso, muito antes que as investigaes qumicas tivessem revelado a natureza dos no-acares presentes no caldo misturado. O mesmo aconteceu ao agente fsico, o calor, cuja aplicao anterior a

54 da cal. a cal o principal agente clarificante. Busca-se por duas vias, conseguir-se melhores ndices de eficincia. A primeira atravs de melhores, automatizando-os, a fim de evitar erros do fator humano, e minimizar do custo operacional. A segunda via coadjuvar com outras substncias a funo da cal, buscando-se eliminar os no-acares refratrios de sedimentar-se com o simples procedimento da caleao e calefao. Caldo extrado - O caldo extrado pelas moendas , contm, alm de todos os

constituintes solveis de cana, bagacinho, terra e outras impurezas, provenientes da coleta e esmagamento das canas, assim como substncias corantes ou no, na sua maioria de origem orgnica, que se formam por ocasio das etapas anteriores a decantao. No processo de clarificao simples, o caldo proveniente das moendas, caleado ou sulfo-caleado, aquecido e decantado, antes de ser por evaporao, transformando em xarope. necessrio ter conhecimento, do que possa ocorrer nesta etapa, aparentemente simples, mas, que na realidade bastante complexa. Tem-se que buscar aumento das purezas e cuidados sanitrios, eliminao de colides e outros no-acares, objetivando um caldo decantado lmpido. Deve-se dar especial ateno ao pH, buscando evitar hidrlise de sacarose quando ele cido ou ter colorao forte, quando bsicos. O mais aconselhvel , na medida de possvel, trabalharmos nas proximidades da neutralidade. Um pouco aqum de 7,0 quando fabricamos branco de consumo direto e at 7,4 quando fabricamos o demerara. Na verdade, embora, que ns faamos o acar branco de consumo direto, trabalhando em um estgio de simples clarificao, este deveria ser atribudo ao fabrico do acar demerara. Para este ltimo caso, no carecemos na verdade de um caldo brilhante, de teor coloidal baixo, condies indispensveis para que se obtenha um acar branco, de consumo direto aceitvel, Desde o ponto de vista fsicoqumico, o caldo misturado um disperside composto de substncias em todos os graus de disperso, desde partculas bastante grossas at ons. Ostwald classificou assim os dispersides: cera, etc. Sua separao faz-se normalmente por tamizao e filtrao do lodo. Suspenses: partculas maiores de 0.0001 mm; Solues coloidais: partculas entre 0.0001 a 0.000001 mm; Disperses inicas e moleculares: partculas de 0.000001 a menores.

O material grosso e disperso no caldo consiste principalmente de: terra, bagacinho,

55 Os colides no caldo incluem tanto os provenientes do solo como os derivados da cana. Alm das partculas de terra, por ocasio do esmagamento com a respectiva embebio, extrado da cana: ceras, gorduras, protenas, gomas, pectinas, taninos e substncias corantes, que permanecem em soluo coloidal. Os microorganismos que acompanham os caldos da cana podem tambm favorecer a apario de substncias coloidais. O percentual de substncia coloidal situa-se entre 0,50 a 0,30% de caldo. As disperses inicas e moleculares incluem o acar e os constituintes da cinza. Sacarose - O leite de cal tem efeito sobre as solues de sacarose, apenas a quente, em solues concentradas. Fervidas em solues alcalinas concentradas, a sacarose se decompe em cidos: lctico, frmico, actico e hmico; os quais se unem a base presente formando os sais correspondentes. Em apenas pequenas concentraes, os lcalis combinam-se com a sacarose, a frio, formando combinao solveis de reao alcalina, chamadas sacaratos. O hidrxido de clcio assim como de outras terras alcalinas (Ba, Sr, etc) formam tambm sacaratos. Os sacaratos de clcio conhecidos so: Mono sacarato de clcio - C12H22O11 CaO Bi sacarato de clcio Tri sacarato de clcio - C12H22 CaO - C12H22O11 3CaO

Operando a quente os dois primeiros so solveis em gua, o terceiro praticamente insolvel. Ao submetermos ebulio os dois primeiros sacaratos, d-se a formao do sacarato tri-clcio e sacarato livre, tornando-se a soluo turva. Acares redutores - Como a ao dos lcalis sobre cada um destes acares (glicose e levulose) difere pouco, estudaremos apenas a sua ao sobre a glicose. Esta talvez a mais importante questo, das muitas que possam ocorrer em uma usina de acar branco. Os lcalis e terras alcalinos, diludos, especialmente em altas temperaturas, transformam a glucose (dextrose e frutose) em: glicose, frutose e manose; dessas trs substncias, as duas primeiras so ao trmino, aproximadamente iguais enquanto que, a

56 percentagem de manose bem inferior. A frio os lcalis e terras alcalinas se combinam com a glucose, formando os glucosatos, anlogos aos sacaratos. Esses compostos no se cristalizam e se decompe com facilidade. Quando em presena da luz a 50 C, escurece com facilidade. A decomposio da glucose funo da concentrao e temperatura, o que constitui um problema sumamente importante para o tcnico aucareiro, transformando-se neste caso a glucose em cidos orgnicos. Quando aquecemos uma soluo de glucose a uma temperatura aproximadamente de 70 C, em presena de NaOH ou KOH, notaremos que a reao alcalina vai desaparecendo gradualmente, a cor torna-se e d-se a formao de sais derivados dos cidos glucnicos e sacricos. O primeiro se decompe imediatamente pelo calor e a concentrao em cido hmico, actico, frmico, e certa quantidade dar apoglucmico. O cido sacrico mais fixo, formando sais que cristalizam bem. Contudo, em estado livre se decompe gradualmente tomando a cor castanha. A ao da cal sobre a glucose em temperaturas inferiores a 55 C, produz principalmente, cido ltico, que muito estvel e no est sujeito decomposio espontnea, muito embora em altas temperaturas se formem os cidos glucnicos e sacricos, j mencionados, seguindo-se dos produtos de sua decomposio. Todos os sais normais, solveis, de reao alcalina, sem distino, decompem a glucose, originando a cor escura. Se as condies locais permitires usar uma quantidade maior de cal, teoricamente ela no ocasionar mais inconvenientes na fabricao do acar branco. Porm, como a percentagem de antocianina depende da maior ou menor colorao da cana, praticamente, isto , industrial, torna-se impossvel elimin-lo completamente. Nem o uso da sulfitao, ser capaz de descor-la mesmo temporariamente. Dizem, aqueles que tm experincia no processo de carbonatao, que este, em virtude do excesso de cal com que se trabalha, ser o nico meio de elimin-la. Composio dos no-acares 1) Carboidratos (diferente dos acares) Hemicelulosas e pentanosas (xilas) Pectinas .................. 8.5 % 1.5 % ................................................................

2) Compostos orgnicos nitrogenados

57 Protenas superiores (albuminas) ...................... Protenas simples (albuminas e peptosas) Aminocido (glicina, cido asprtico) cidos orgnicos (diferente das aminas) Acontico, oxlico, glicolico e mlico 3) Substncias corantes Clorofila, antociamina, sacaretina e taninas 4) Ceras, gorduras e sabes Cera de cana ....................................................... 5) Sais inorgnicos Fosfatos, cloretos, sulfatos, silicatos, nitratos de sdio, potssio, clcio, magnsio, alumnio, ferro........ 7.0 % 6) Slica ...................................................................... 2.0 % 17.0 % ....... 17.0 % ................... 13.0 % 7.0 % 2.0 %

...........

.................. 9.5 %

Amidos cidos (asparagina e glutamina) .......... 15.5 %

Sacaretina - Este pigmento encontrado na fibra da cana, em contato com substncias cidas incolor ao passo que em contato com substncias alcalinas, toma a cor amarela intensa. Ela, ao contrrio da antocianina descorada pelo processo de sulfitao, porm, no eliminada por nenhum processo, nem mesmo pelo de carbonatao. Como geralmente, ao manipular-se o branco direto, trabalha-se em zona cida, causa poucas dificuldades na manipulao deste tipo de acar. Substncias corantes qumicas - Entre os corpos que se podem formar durante a fabricao de acar, podemos em primeiro lugar incluir os produtos corantes da decomposio dos acares redutores;