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Wallison Pereira Brito Nogueira
TRIANGULAÇÃO DE MOENDA
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UBERLÂNDIA - MG
2023
Wallison Pereira Brito Nogueira
TRIANGULAÇÃO DE MOENDA
Projeto apresentado ao Curso de Agronomia da Instituição Anhanguera, Uberlândia/MG
Orientador: Mauro Paipa Suarez
UBERLÂNDIA - MG
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2023
1 INTRODUÇÃO
O cultivo da cana-de-açúcar foi introduzido no Pau-Brasil no século XVI a partir de Portugal, que instalou simultaneamente primeiras usinas de açúcar e álcool, hoje conhecidas como setor de extração de plantas modernos. Desde os tempos do Império, há uma busca constante por novos dispositivos e conceitos que aumentem a eficiência e a produtividade da extração do caldo da cana-de-açúcar. 
Desde os primórdios da indústria sucroalcooleira, o suco é produzido a partir da moagem da cana-de-açúcar. Este processo permite a separação da fibra e da sacarose. A segunda é a molécula que produz açúcar e etanol. O equipamento mais utilizado para esse fim é um moinho, que consiste basicamente em uma série de canais com quatro rolos cada. 
O processo de moagem em si não era muito eficiente, portanto, para obter a quantidade máxima de sacarose, a cana tinha que ser cozida antes da moagem. Para isso, foi desenvolvido um conjunto de equipamentos que reduzem a cana-de-açúcar picada ou inteira em fibras menores, o que aumenta significativamente os valores de extração do caldo. Atualmente esse conjunto é denominado preparador e é composto, nas fábricas modernos, por cortador de cana, tambor nivelador, triturador, espalhador e esteira transportadora metálica.
 Quanto à chegada da cana até o seu preparo, podemos dizer que ela trespassa por balanças nas entradas das fábricas para registro da medição de massa, depois é descarregada dos vagões dos camiões através de guinchos sobre mesas e esteiras. 
Além dos processos e equipamentos citados, existem bombas, transportadores intermediários, porta-bagagens, flanges, etc. que completam o processo de moagem da cana-de-açúcar. Vários equipamentos como também estão disponíveis. Como a eficiência da moagem depende do ajuste fino da disposição física dos equipamentos é necessário realizar um projeto detalhado de dimensionamento de cada unidade de moagem e de cada ativo.
1.1 O PROBLEMA
O alinhamento e o nivelamento da moenda e acionamento evitam desgastes e quebras prematuras em eixos, mancais, redutores, engrenagens, pinhões, castelos, etc.
A implantação de triangulação de moenda no processo de moagem da cana-de-açúcar é economicamente viável para a usina sucroalcooleira?
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Este trabalho tem como objetivo descrever a historicidade do conceito de triangulação de moenda, dpois, para garantir o funcionamento correto deste conjunto de equipamentos é necessário prever as posições, dimensões e aberturas por onde a cana irá passar como também as possíveis interferências entre os próprios componentes da moenda.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
· Descrever o processo de moagem;
· Detalhar sobre os componentes da moenda;
· Descrever sobre triangulação e regulagem de moendas.
3 JUSTIFICATIVA
Diante da crescente demanda pelo álcool brasileiro, surge a necessidade de aumentar a produção do mesmo e, um equipamento que está diretamente ligado a produção de álcool é chamado de terno de “moenda”.
É importante conhecer regulagem das moendas que consiste em operações básicas como cálculo das aberturas, posicionamento dos rolos (triangulação) e o traçado da bagaceira, que são as peças chaves dentro da usina.
Torna-se relevante abordar o tema, pois na linha de produção de uma usina de cana-de-açúcar, o setor de extração de caldo é um dos mais críticos, uma vez que falhas nesse setor podem acarretar interrupção de todo o processo, assim como danos ambientais e à segurança dos operadores. 
Assim, justifica-se um estudo pormenorizado dos equipamentos como a triangulação da moenda, facilitando a adoção e disseminação de práticas para reduzir qualquer falha operacional.
4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
4. 1 PROCESSO DE MOAGEM
Durante muito tempo, o processo de moagem por contato foi utilizado quase exclusivamente para extrair caldo da cana-de-açúcar. A África do Sul, um grande desenvolvedor tecnológico, foi um dos países que mais investiu no processo de desenvolvimento da extração por difusão até década de 1970. Este investimento tecnológico baseou-se no processo de beterraba já existente. Do ponto de vista comercial, existem poucas oportunidades para o processamento da cana-de-açúcar. Atualmente a indústria só realiza o processo de extração com estas duas alternativas comerciais: moagem e difusão (OLIVEIRA, 2016).
O objetivo da moagem é separar o caldo da fibra da cana, sendo que a cana é composta basicamente de duas partes: fibra (sólidos insolúveis) e caldo (água e sólidos dissolvidos) (DELFINI, 2013). A composição mais detalhada da cana é ilustrada pela Figura 1:
Figura 1: Composição da cana-de-açúcar.
 Fonte: MIALICHI, 2021
	Após passar pelo sistema de preparo, passa por conjuntos de cortadores e trituradores de martelos vibratórios, expondo as células de sacarose, que entram no moinho através de uma calha responsável por controlar sua alimentação. Na forma picada, a cana entra através da calha no primeiro terno de moenda: 
“”terno de moenda é o conjunto fresador, um conjunto de rolos de entrada superior e inferior, um rolo inferior de saída e um rolo de pressão, que são instalados e apoiados em dois castelos de fresagem, que são as colunas de sustentação do conjunto fresador. A função de cada rolo, denominado rolo de pressão, é condensar a cana picada, coordenar e distribuir o fluxo de cana na entrada da moenda. Um conjunto de moendas pode ser composto por quatro, cinco ou seis conjuntos de moendas e algumas unidades possuem dois ou até três conjuntos tandem de moendas.” (HEILMANN, 2015, p. 18).	
		
Neste processo, a cana sai esmagada pelo rolo inferior de entrada com o rolo superior. Depois, acontece a segunda compressão entre o rolo inferior de saída com o rolo superior. Neste primeiro processo, no primeiro terno, tem-se o caldo primário (HEILMANN, 2015).
O bagaço extraído da primeira etapa segue pela esteira entre moendas para o segundo terno, onde recebe novamente duas compressões (Figura 2):
Figura 2: Esquematização de terno de moenda
 Fonte: HEILMANN, 2015
O processo de moagem por esmagamento ocorre sucessivamente pelos próximos ternos até chegar ao último. O restante do bagaço da cana após a moagem apresenta umidade próxima de 50% e, na condição favorável de combustível, é possível alimentar a caldeira, onde através da energia elétrica é feito o acionamento dos motores da moenda (OLIVEIRA, 2016).
Durante o processo de transformação da cana-de-açúcar em bagaço, ocorre a embebição com adição de água, que extrai o açúcar por meio da lavagem da cana durante a moagem, captando a sacarose de dentro das células abertas. O rolo inferior funciona de forma fixa, enquanto o rolo superior oscila em movimento vertical dependendo da espessura do colchão de cana que passa pela moenda e da contrapressão que ele exerce (HEILMANN, 2015).
Um terno de moenda deve operar com eficiência máxima com base em dois parâmetros: capacidade e extração.  A capacidade está relacionada à quantidade de cana a ser processada, quanto maior a extração de sacarose presente na cana e derivada da planta maior será sua eficiência (HEILMANN, 2015).
A reabsorção ocorre durante o processo de moagem, que é um dos fatores mais importantes que limitam a capacidade de extração. A energia gerada está relacionada não apenas à capacidade de drenagem da usina, mas também a uma combinação de fatores relacionados a extração (DELFINI, 2013).	
4.2 MOENDA
Moendas são conjuntos de equipamentos, que através do processo de compressão realiza separação da fibra, possibilitando a extração do caldo da cana. Atualmente existem vários tipos de moendas,porém as mais utilizadas, devido sua praticidade e custo benefício são as moendas com rolos esmagadores, sendo estes com várias bitolas (CORDEIRO, 2015).
Os rolos são montados no castelo, bem como os principais acessórios necessários para compor o terno (Figura 3).
Figura 3: Vista do terno moenda
 Fonte: CORDEIRO, 2014
	De acordo com a estrutura (Figura 3) acima, temos cada acessório e sua função: 
1- Castelos: fabricada em aço fundido para suportar todos os componentes necessários para montagem do terno;
2- Bagaceira: fabricada em ferro fundido com finalidade de conduzir o bagaço da entrada para saída do terno;
3- Cabeçotes laterais de entrada: Peça em ferro fundido com finalidade a estabilização do rolo inferior de entrada, e a regulagem de abertura do mesmo; 
4- Cabeçotes laterais de saída: Peça em ferro fundido que dá estabilização do rolo inferior de entrada, bem como a regulagem de abertura do mesmo, seu projeto deve prever os esforços solicitantes;
5- Rolos Inferiores: Subconjunto composto por um eixo em aço forjado, e uma camisa fabricada em ferro fundido, esmaga o bagaço de cana trabalhando em conjunto com os demais rolos;
6- Rolo de pressão: Subconjunto composto por um eixo em aço forjado e uma camisa fabricada em ferro fundido, função de compactar o bagaço na entrada do conjunto de esmagamento, garantindo maior densidade na alimentação de cana;
7- Rolo superior: Subconjunto composto por um eixo fabricado em aço forjado, e uma camisa geralmente fabricada em ferro fundido, finalidade de esmagamento do bagaço de cana em conjunto com os demais rolos. Trabalha como antagonista no processo de esmagamento. Em moendas que não há acionamento individual do rolo de pressão, o acionamento e realizado pelo rolo superior através de “rodete” (engrenagem de transmissão).
8- Cabeçotes hidráulicos: Conjunto hidráulico com função de transmitir pressão constante no colchão de bagaço. As forças são transmitidas para o rolo superior por mancais superiores por um pistão com ponta esférica a fim de eliminar esforços laterais;
9 -Pente inferior: Fabricado em ferro fundido, com função de limpar os frisos do rolo inferior de saída;
10-Pente superior: em ferro fundido, limpa os frisos do rolo superior.
4. 3 COMPONENTES DA MOENDA
Uma moenda é composta por um conjunto de ternos, sendo cada conjunto acionamento por motores individuais ou por engrenagens chamadas rodetes (Figura 4). Cada rolo tem um movimento circular com o sentido de operação que guia a cana através do conjunto e por pressões hidráulicas que esmagam a cana e extraem o seu caldo, o produto que sai de cada terno é o chamado de bagaço da cana (CORDEIRO, 2015).
	Figura 4: 1º e 2º terno com calha Donnelly e esteira intermediaria.
 Fonte: Projetos Copersucar (1996).
Cada rolo de moenda é formado por dois componentes principais, eixos e camisas, ajustados entre si com interferência, para fixação do conjunto (Figura 5). E nos frisos que são usinados diretamente na camisa temos (CORDEIRO, 2015):
· Eixo: feito em aço forjado temperado e revenido, possui dureza de 270 a 300 HB. Possui extremidades rebaixos para fixação de mancais de contato.
· Camisas: feitas em ferro fundido cinzento ou nodular, dependendo da posição que o rolo irá ocupar. São as camisas que recebem o refrisamento e entram em contato direto com a cana. (CTC, 2002).
· Frisos: função de aumentar a área de contato, criar regiões de drenagem para o caldo e receber em sua estrutura através de solda, os chapiscos e picotes para o aumento do atrito. Com frisos preparados por solda, tem-se a possibilidade de se trabalhar com velocidades periféricas de operação maiores.
A calha Donnelly é parte fundamental da alimentação dos ternos, tem como função adensar a cana preparada na entrada da moenda (1º terno) pelo peso da coluna de cana em seu interior (CTC, 1999).
Possui secção transversal retangular com alturas de até 6 metros, e posicionada na vertical sobre todos os ternos, sendo que sua chapa traseira possui uma divergência de 1 a 3 graus a fim de se reduzir o atrito. O peso de coluna formado pela própria cana dentro da Donnelly eleva a densidade da cana no fundo para cerca de 500 a 550 Kg/m³ (CTC, 1999).
A alimentação da calha Donnelly é feita pela esteira desfibrada, pois ela fornece uma camada fina e uniforme de cana, adequada para a entrada no topo da mesma. Para melhor eficiência é aconselhável no 1º terno a Donnelly sempre trabalhar com o nível máximo permitido (CTC, 1999).
Figura 5: Eixo com camisa ajustada
 Fonte: CORDEIRO, 2015
4. 4- CASTELOS E OUTROS COMPONENTES
	
Os castelos são equipamentos construídos em aço carbono fundido, em dois modelos de guias de deslocamento dos mancais superiores retos ou verticais e inclinados a 15º. Os dois modelos foram projetados para suportar grandes esforços e amplas faixas de regulagem (Figura 6) (MORENO, 2014).
Os cabeçotes laterais são presos por parafusos tipo olhal e pinos de fixação. Todas as partes se encaixam ao castelo, recebendo um revestimento de aço inoxidável evitando corrosão das partes e eliminando folgas. Os assentos dos mancais, o apoio do carro da bagaceira e os encaixes dos cabeçotes laterais são revestidos em aço inox e as partes que não são revestidas de aço são protegidas por pintura epóxi. Para cada terno de moenda tem-se um par de castelos, equipamento que se torna essencial para a regulagem de moendas, pois ele define toda a geometria de sustentação dos rolos e demais equipamentos (MORENO, 2014).
Figura 6: Castelos e cabeçotes laterais da moenda.
 Fonte: RIBEIRO, 2015
Sendo a bagaceira posicionada entre o rolo de entrada e de saída, conduzi a cana através do terno, a mesma sempre é regulada para entrar em contanto com os frisos do rolo de entrada para efetuar a limpeza do mesmo (RIBEIRO, 2015). Deve ser sempre bem ajustada, pois o seu posicionamento incorreto causa dificuldades de alimentação do terno. Os frisos feitos na bagaceira têm 2 graus a menos de inclinação que os frisos do rolo de entrada, isto permite que suas pontas encostem-se ao fundo dos frisos do rolo de entrada. É feita de aço fundido SAE 1050, com recobrimento de solda dura (PAYNE, 1990).
São dois tipos de pentes usados na moenda, um que executa a limpeza do rolo superior e fica posicionado próximo à saída de caldo que sobe pelo fundo friso do rolo superior, sua suspenção permite a instalação de calhas para a drenagem do caldo. O outro pente executa a limpeza do rolo de saída e fica logo após a saída do bagaço do terno, sua estrutura possui uma chapa acoplada para guiar o bagaço até a esteira intermediaria (DELFINI, 2013).
Os flanges são feitos em aço, têm função de não deixar que o bagaço saia pela as laterais da moenda (Figura 7). É acoplada à camisa do eixo superior e seu diâmetro permite que ele passe tangenciado a bagaceira e os rolos restantes (MORENO, 2014).
Figura 7: Montagem dos Flanges.
 Fonte: DELFINI, 2013
4.5 TRIANGULAÇÃO E REGULAGEM DE MOENDAS
É extremamente necessário que siga a risca os procedimentos de regulagem e triangulação da moenda, para que a mesma entre em operação. Para que esses valores sejam definidos, é preciso realizar cálculos baseados nas predefinições de dimensões de rolos, fibra de cana esperada, velocidade dos rolos, tipo de castelo, reabsorção e moagem a ser atingida. Esses cálculos são feitos seguindo conceitos e formulas obtido tanto na pratica como em teoria. E isso deve ser feito com os cálculos de triangulação e regulagem de moendas durante toda safra (RIBEIRO, 2015).
4.5.1 CÁLCULO DE TRIANGULAÇÃO DOR TERNOS
A triangulação tem este nome, pois o que se define agora são as distâncias de centro a centro entre cada rolo também em trabalho, considerando o rolo superior deslocando, no formato final as linhas que traçam estas medidas formam triângulos. Deve-se definir primeiramente o diâmetro médio dos rolos ou primitivo (Dp), fazendo se a subtração do diâmetro com a altura do friso, (DELFINI, 2014). Tem-se também a definição de diâmetro externoe interno na figura 8:
Figura 8: Diâmetros dos rolos de moenda.
 
Fonte: CORDEIRO, 2015
A fórmula para este cálculo fica:
Dp = De – G,
onde (De) o diâmetro externo e (G) a altura do friso.
Como os diâmetros dos rolos são diferentes deve-se fazer uma média do diâmetro médio do par de rolos analisados, assim:
Superior e Saída: Dmsup/said = (Dp superior + Dp saída)/2 Superior e Entrada: Dmsup/entr = (Dp superior + Dp entrada)/2 Superior e Pressão: Dmsup/press = (Dp superior + Dp pressão)/2 Entrada e Pressão: Dmentr/press = (Dp entrada + Dp pressão)/2
Agora é possível calcular a distância entre o centro a centro de cada par de rolos em trabalho, tem-se então as seguintes situações:
· Centro a centro do rolo superior com o rolo de saída:
CC’sup/said = Dmsup/said + S’
· Centro a centro do rolo superior com o rolo de entrada:
CC’sup/entr = Dmsup/entr + E’
· Centro a centro do rolo superior com o rolo de pressão:
CC’sup/press = Dmsup/press + P’	
Como o rolo de entrada tem a altura de friso maior que os outros rolos com ângulo de 35° para, realizar a limpeza do rolo de pressão, a distância entre os seus centros é acrescentada de 15 mm, considerando a partir do diâmetro interno do rolo de pressão até a cabeça do friso do rolo de entrada, assim tem-se:
· Centro a centro do rolo entrada com o rolo de pressão:
CC’ entr/press = [(Deentrada + Depressão)/2] - Gpressão + 15
A Figura 9 representa a triangulação com indicações das distâncias entre centros dos rolos, estas medidas permitem que, os operadores e mecânicos de moenda façam a montagem dos rolos de moenda sobre os castelos.
FIGURA 9: Triangulação do terno com flange e bagaceira.
Fonte: RIBEIRO, 2014
5 METODOLOGIA
O trabalho será desenvolvido em forma de pesquisa bibliográfica e documental. A pesquisa bibliográfica será utilizada para descrever com precisão as informações sobre triangulação de moenda e seu uso na produção dentro da usina, visando embasar a diversificação das aplicações e inovações para a utilização do bagaço da cana. 
A bibliografia constitui uma fonte de informações com dados já organizados e analisados, como livros, periódicos, sites como Google Acadêmico e Scielo que contenham artigos específicos da área sucroenergética, com dados relevantes no período de 2010 até o ano presente.
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho, além de apresentar os principais componentes de uma moenda, também mostrou como se obtém os valores iniciais para montagem e regulagem da mesma, baseando-se nos conceitos da triangulação.
Existem vários tipos de moendas, cada uma com sua particularidade, mas no geral os cálculos de triangulação são os mesmos para todas, podendo alterar, por exemplo, os cálculos que envolvem acionamento, as relações de abertura ou até a divergência da bagaceira a fim de atingir-se a maior eficiência possível em determinada moenda.
REFERÊNCIAS
CORDEIRO, Heyder Alves. Planejamento e controle de manutenção para. 2014. 49 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Fesurv - Universidade de Rio Verde, Rio Verde, 2014
CTC, Centro de Tecnologia Copersucar. Curso de Operação de Moendas. Rev. 0. Piracicaba: Secção de tecnologia de moagem, 1999. Disponível em: http://pt.slideshare.net/clamcle/moenda. Acesso em 29 de setembro de 2023
DELFINI,	P.	T.	Eficiência	e	custos	na	extração	de	caldo. 2013. Disponível	em: https://sucroenergetico.revistaopinioes.com.br/revista/detalhes/10-eficiencia-e-custos-na- extracao-de-caldo/. Acesso em: 22 setembro de 2023.
HEILMANN, G.G. Planejamento e controle de manutenção industrial no setor Sucroenergetico – Lotus Roll – camisa de alta drenagem em extração de caldo de cana de açúcar. Piracicaba: Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba/Escola de Engenharia de Piracicaba, 2015. 65 p. Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Civil.
MORENO. Fundição Moreno, Fabricante de esteiras. Especificação técnica de equipamento para capacidade Esteira de Cana Desfibrada. Disponível em: http://www.moreno.ind.br/fundicao_moreno_produtos.php?produto=9&sub_produto=6. Acesso em: 02 de outubro de 2023
MIALICHI , Lenadro Mozart. Estudo da utilização da camisa de alta drenagem de caldo na indústria sucroalcooleira. Goianésia: Faculdade Evangélica de Goianésia, 2021 – Faceg, 44 p., 2021.__
OLIVEIRA, Cláudio César Prudente de. Tecnologia de moagem de cana – aperfeiçoamento com o uso de rolos de alta capacidade de drenagem. Trabalho apresentado ao Programa de Pós Graduação MTA em Gestão Industrial do Setor Sucroenergético, 49 pág. Sertãozinho, SP. 2016. 
Payne, H. John. Operações unitárias na Produção de Açúcar. 1ª Ed. NBL Editora, 1990. Disponível em: http://books.google.com.br/books. Acesso em: 24 de setembro de 2023
RIBEIRO, Thiago Cordeiro. Cálculos de dimensionamento para triangulação e regulagem de moendas. 2015. 62f. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - UniRv - Universidade de Rio Verde, Rio Verde, 2015
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