O correto dimensionamento das flautas utilizadas nas centrífugas em uma usina é fundamental para a lavagem eficiente do açúcar sem que haja o derretimento dos cristais formados. Trata-se de uma etapa desafiadora porque, se houver derretimento do açúcar, este deverá ser reprocessado, gerando mais custos operacionais, em especial com energia, e prejudicando a produtividade.
Por isso, é fundamental que nessa etapa do processo produtivo, a aplicação de água seja feita na quantidade certa, com distribuição adequada e com a flauta a uma distância satisfatória.
Realizamos um estudo de caso no nosso laboratório para auxiliar um cliente do setor de açúcar e etanol a encontrar o dimensionamento certo das flautas na centrífuga e evitar, assim, custos desnecessários com reprocessamento. Para esse estudo, foram consideradas três centrífugas de 1000 kg massa de açúcar/ciclo e 3 de 1800 kg massa de açúcar/ciclo, todas com 20 ciclos/h. Cada uma delas conta com uma flauta para a lavagem de açúcar, que foram testadas individualmente na nossa mesa de distribuição.
Imagem ilustrativa de uma centrífuga de açúcar com flauta da Spraying Systems.
Sobre os testes, é importante considerar que:
• Foram realizados com pressão de 2 bar e, posteriormente, foram feitos os cálculos para encontrar a vazão de cada um a 6 bar, que é a pressão de trabalho utilizada em campo.
• Foram feitos a diferentes alturas, pois a altura de posicionamento da flauta tem reflexos no coeficiente de variação (CV).
• A água utilizada na lavagem é aplicada a uma temperatura de 100ºC durante 8 segundos a cada ciclo.
A usina tem, em média, 180 dias de safra.
Confira os resultados de cada uma:
Descobertas com os testes e análises sobre a lavagem de açúcar nas centrífugas
Em decorrência dos testes realizados, observamos que:
• Os CVs das flautas analisadas eram elevados, variando de 31,2% a 43,4%.
• Com o resultado da vazão, foi possível identificar desgastes dos bicos contidos nas flautas.
• Notou-se também que havia diferentes bicos instalados em cada uma das flautas e em uma delas, especificamente, havia dois modelos de bicos diferentes, o que torna mais difícil atingir baixo CV.
• Os ângulos dos jatos e as distâncias nas posições de cada bico não tinham um padrão, o que impactava na qualidade da lavagem em aspectos como uniformidade e cobertura. A falta de padrão é visivelmente diferente nas imagens dos testes 1 e 4.
• A ausência de válvulas de retenção faz com que haja vazamento de água após o fechamento da válvula principal da linha a cada ciclo, impactando ainda mais na lavagem, situação que pode ser observada na imagem abaixo.
Centrífuga de açúcar com vazamento de água após fechamento da válvula.
As imagens que você pode observar na sequência ilustram a condição atual da máquina, contendo residual de açúcar e evidências da falta de uniformidade da cobertura de água sobre o açúcar durante a lavagem.
Centrífuga de açúcar aberta com a flauta posicionada.
Já a próxima figura representa como seria a distribuição utilizando uma flauta Spraying Systems. Nota-se um CV abaixo de 0,051, dentro do recomendado (máximo de 0,06) e a qualidade visível do perfil dos jatos.
Teste de uma
flauta Spraying Systems.
Consumo excessivo de água e alto coeficiente de variação foram os principais problema encontrado nos testes com as flautas de centrífuga
1) Excesso de 2,2 L de água/ciclo devido ao desgaste dos bicos
O desgaste dos bicos de uma flauta e a existência de bicos de modelos diferentes (de diferentes capacidades) impactam na vazão de água, excedendo seu valor.
2) Excesso de 1,8 L de água/ciclo devido ao CV elevado
O CV representa a uniformidade da cobertura de água sobre o açúcar a ser lavado. O indicador é influenciado pelo projeto da flauta, que inclui o ângulo do jato, a distância entre os bicos, a distância entre a flauta e a camada de açúcar, entre outros fatores.
Portanto, quanto maior o CV, menor a uniformidade de aplicação de água na massa, maior o volume de água utilizado em alguns pontos e assim menor a sua eficiência de lavagem como um todo, uma vez que em determinados pontos pode-se estar derretendo açúcar indevidamente e em outros deixando de retirar o mel necessário. É recomendado um CV de no máximo 0,06 para a garantia da qualidade do processo de lavagem na centrífuga.
3) Excesso de 5,5 L de água/ciclo devido à ausência de válvulas de retenção
A ausência das válvulas de retenção faz com que a água que ficou parada na tubulação após o fechamento da válvula principal da linha seja aplicada indevidamente após os 8 segundos utilizados.
Sabe-se, da curva de solubilidade açúcar-água, que 1kg de água à 80°C dissolve 2,84 kg de açúcar e, à 100°C, condição do cliente, dissolve 4,0 kg de açúcar. Com essa informação foi possível determinar também a quantidade de açúcar em kg derretida por safra: 38.016 sacos de 50 Kg.
O redimensionamento das flautas nas centrífugas pouparia R$ 142 mil em reprocessamento de açúcar por safra
Considerando que o custo médio do reprocessamento é de US$ 0,015 e considerando US$ 1 o equivalente a R$ 5,00, o custo total de reprocessamento do açúcar derretido para uma centrífuga de 1 mil quilos de massa/ciclo é de R$ 142.500,00 por safra. Considerando o valor por flauta ofertado, a usina obteria o payback em apenas um mês.
Também deve ser considerado aqui, embora não haja mensuração, o valor ganho com fluxo de caixa, uma vez que com as flautas mal dimensionadas o açúcar que estaria pronto para secar e vender precisa ser reprocessado. Isso sem contar a perda de capacidade de todos os equipamentos utilizados para o reprocessamento do açúcar derretido indevidamente.
Além desse estudo de caso, temos um case de sucesso sobre uma usina que substituiu as flautas de centrífuga antigas por novas, com coeficiente de variação ideal para o tipo de operação. Vale a pena a leitura
As flautas das centrífugas da sua usina estão bem dimensionadas? Você está tendo alto consumo de água nessa etapa e muito reprocessamento do açúcar derretido? Fale com nossos especialistas e conheça o melhor da tecnologia de pulverização para otimizar os processos do setor sucroenergético.
