Moendas Puro Sangue e Mestiças

Recém formado, comecei a trabalhar em usinas de açúcar e logo aprendi um ditado que era muito popular: “Quem tem dois tem um, que tem um não tem nenhum”. Era uma época de muita ineficiência no setor, e os gerentes usavam este ditado para convencer os empresários a terem sempre equipamentos em duplicata, o que sem dúvida tornava mais cômoda a vida dos gerentes.

Mais recentemente aprendi, com empresários experientes e que operam plantas eficientes, outro ditado interessante: “Se puder ter apenas uma linha de extração, não tenha duas. Se puder ter duas, não tenha três”. Trata-se de uma visão oposta àquela proposição da época ineficiente, pois obriga os gerentes a terem uma manutenção adequada para dispor de equipamentos confiáveis, o que vai resultar sempre em menores custos de manutenção e de operação. Ressalvadas as exceções de toda e qualquer regra, estou de acordo com esta última visão do negócio.

Um tipo similar de discussão tem ocorrido recentemente em projetos de implantação ou de expansão de plantas novas, quando os empresários decidem pela implantação de sistema de extração com moendas. Estes projetos normalmente partem com quatro ternos, sendo que o cronograma de implantação do canavial normalmente define a safra em que eventualmente serão instalados os demais ternos. Tivemos recentemente uma reunião com um cliente que precisava discutir exatamente este tema.

Quando um cliente nos faz este tipo de questionamento, dizemos que ele precisa desenvolver sempre o “Projeto de Todas as Safras”. Em outras palavras, quem tem quatro ou cinco ternos deve obrigatoriamente, todos os anos e sem exceção, fazer um projeto específico para se certificar da conveniência ou não de se instalar ternos adicionais, independentemente da capacidade prevista de processamento de cana. Como o custo dos equipamentos e o preço de venda dos produtos finais podem variar muito de uma safra para outra, há ocasiões nas quais o terno adicional se paga rapidamente pelo aumento da extração, o que evidentemente depende muito do volume de cana a ser processada.

A capacidade de processamento de uma linha de moendas depende exclusivamente da capacidade do primeiro terno. Para cada 100 partes de massa de cana preparada que entra na calha Donnelly do primeiro terno, podemos ter por exemplo 13,5% de fibra e 86,5% de caldo absoluto. Admitindo que o primeiro terno deva extrair no mínimo 72% do caldo, concluímos que o bagaço deixando este terno corresponde a 37,7 partes. Como normalmente aplicamos 28% de embebição sobre a cana, verificamos que o segundo terno deve processar cerca de 65 partes, ou seja, 65% da massa que processa o primeiro terno.

Costumamos chamar as linhas de moendas de “puro sangue” ou “mestiça”. As linhas puro sangue tem ternos idênticos, inclusive acionamento e transmissão. As linhas mestiças têm ternos com dimensões, acionamentos e transmissões diferentes.

Desta maneira, para quem tem quatro ternos puro sangue do primeiro ao quarto, a decisão de se instalar o quinto terno vai depender exclusivamente do aspecto extração, e nunca do aspecto capacidade. O ganho de extração com o terno adicional vai resultar em maior produção de açúcar e etanol e em menor venda de energia elétrica. Com os preços destes produtos é possível estimar a receita adicional e verificar qual é o tempo de retorno do investimento para a decisão final. Vale exatamente o mesmo para quem tem cinco ternos e está em dúvida sobre se deve instalar o sexto terno.

No Brasil as moendas mestiças são muito utilizadas, e elas se adéquam perfeitamente para o caso de projetos novos nos quais o potencial de produção de cana no futuro não pode ser determinado com precisão sem incorrer em grandes riscos de falhas nas avaliações técnica e econômica (normalmente será sempre possível produzir cana em uma dada região, mas a que custo?).

Quando projetamos plantas novas recomendamos sempre uma linha de moendas que com quatro ternos possa proporcionar uma extração de no mínimo 96,5% nas primeiras safras. Hoje em dia, com acionamento elétrico, é possível operar as moendas desde 3,5 rpm até 8,5 rpm, facilitando muito a operação com baixa capacidade nas safras iniciais e permitindo o nível de extração mencionado. Recomendamos também deixar sempre vago o local do primeiro terno da linha futura (eventualmente também o local do segundo terno) e instalar um sistema de preparação de cana com no mínimo 30% de capacidade acima da máxima capacidade dos ternos instalados inicialmente. Esta providência permitirá a instalação de um primeiro terno de maiores dimensões, criando uma moenda mestiça. Para uma mesma condição de capacidade e de extração, a moenda mestiça terá menor investimento e menor custo de manutenção do que uma moenda puro sangue.

Uma moenda mestiça pode ter qualquer combinação de ternos, afinal de contas ela é mestiça! Mas como normalmente temos na linha mestiça dois ternos maiores, há duas configurações mais comuns: 1-2 (primeiro e segundo ternos) e 1-6 (primeiro e sexto ternos).

Os especialistas que preferem a moenda mestiça 1-2 argumentam que esta configuração garante a máxima capacidade da linha, pois há sempre a questão de onde devemos retornar o bagacilho. O argumento é que se retornamos o bagacilho para um segundo terno menor do que o primeiro, este segundo terno passará a ser o gargalo do conjunto em relação à capacidade, ficando relativamente ocioso o primeiro terno de maiores dimensões. Se retornarmos o bagacilho antes do primeiro terno, prejudicamos a extração da linha e novamente reduzimos a capacidade do primeiro terno e portanto do conjunto todo. E a quantidade de bagacilho retornado pode ser significativa, chegando até a 8% da cana.

Os especialistas que preferem a moenda mestiça 1-6 argumentam que esta configuração garante a máxima extração da linha, pois será possível obter o bagaço com a menor umidade possível dispondo de um terno de grandes dimensões no final.

Em nossa opinião a argumentação que defende a configuração 1-2 é mais lógica, pois como indica o exemplo numérico mencionado acima, um terno grande no final da linha vai sempre trabalhar ocioso do ponto de vista da sua capacidade. Porém, isto pode depender também da diferença de capacidade entre o primeiro e o segundo ternos.

A capacidade de um terno de moenda depende do volume teórico gerado em função da abertura entre os seus rolos e a velocidade periférica dos mesmos. A abertura depende do diâmetro e do comprimento dos rolos e a velocidade periférica depende do diâmetro dos rolos e da rotação dos mesmos. Portanto, para uma mesma rotação, a capacidade é diretamente proporcional ao comprimento dos rolos e ao quadrado do diâmetro dos rolos. Ou seja, proporcional ao volume dos rolos.

Consideremos por exemplo moendas com dimensões nominais de 42”x78” e de 45”x84”. Para estimarmos a diferença teórica de capacidade entre as mesmas, operando na mesma rotação, basta dividir o volume dos rolos da maior pelo volume dos rolos da menor: (45x45x84)/(42x42x78)=1,24. Assim, o terno maior pode processar 24% a mais de cana com base na capacidade do menor. Se fosse uma moenda 47”x90” a diferença seria de 44%! Porém um terno de 90” na frente de um terno de 84” teria uma capacidade adicional de apenas 17%, o que não se adéqua à diferença de massa processada de 35% indicada no início do texto. Estes cálculos preliminares permitem fazermos uma avaliação rápida sobre como devemos compor a nossa moenda mestiça, desde que acionamentos e transmissões estejam adequadamente dimensionados. Eles revelam também como o diâmetro dos rolos impacta fortemente na capacidade do terno, pois a sua variação é elevada ao quadrado, justificando o grande sucesso das moendas “barrigudas” brasileiras (moendas com maior relação diâmetro/comprimento).

Como na prática temos que usar moendas do mercado com dimensões já determinadas (e eventualmente ternos usados), estas considerações ajudam a tomar a decisão sobre qual configuração adotar. Por exemplo, se a diferença de capacidades entre o primeiro e o segundo ternos estiver acima de 30%, a configuração 1-2 pode ser a mais indicada para não deixarmos o primeiro terno ocioso. Se a diferença de capacidades estiver abaixo de 30%, a configuração 1-6 pode ser a mais indicada, pois poderemos ter eventualmente uma melhor extração sem deixar o primeiro terno ocioso.

Desta maneira, pensando no futuro, não custa muito mais planejar as fundações do segundo terno da linha para receber no futuro um terno de maiores dimensões. Hoje em dia, com transmissões por meio de redutores planetários, a realocação de um terno deste tipo pode ser feita em uma entressafra sem muitas dificuldades.

É importante mencionar que os ternos menores em moendas mestiças operam sempre no limite de sua capacidade, e neste caso a manutenção dos equipamentos e principalmente a aplicação correta de solda nas camisas são absolutamente indispensáveis.

O Brasil é um pais mestiço e a moenda mestiça é uma aplicação tipicamente brasileira. Trata-se de um caso em que muitas vezes a solução mestiça pode ser mais interessante do que a solução puro sangue.