Tecnologia Industrial – Moendas e Difusores

Diante da sua importância para a moagem, as unidades têm dado cada vez mais importância para a inspeção e manutenção preventiva destes equipamentos

Alisson Henrique

Natália Cherubin

O processo de extração da cana-de-açúcar é, sem dúvida, o mais importante da indústria sucroenergética, já que através das moendas ou difusores é possível retirar toda a matéria-prima responsável pela produção de açúcar, etanol e bioenergia. A moenda ou difusor (muito pouco implementado pelas usinas brasileiras) são como o coração da indústria e merecem ser tratados como tal na hora do check-up anual de entressafra. Mas quais são os itens que não podem ser esquecidos durante as manutenções destes equipamentos? E qual é a importância das inspeções e manutenções preventivas para reduzir custos e aumentar a disponibilidade destes equipamentos?

Como no Brasil a grande maioria das usinas utiliza a moenda para esmagamento da cana, esta tecnologia acabou passando por alguns avanços ao longo dos anos que permitiram uma melhor performance de operação. Segundo Paulo Delfini, diretor da Delfini Consultoria e Projetos Industriais, no caso das moendas, a introdução do quarto rolo (ou rolo de pressão) teve um grande impacto na melhoria do processo de  moagem, acompanhado da aplicação de diversos tipos de solda dura para proteção, solda tipo picote para melhoria das condições operacionais das moendas, substituindo os antigos chevrons na melhoria da pega das moendas e com a implementação da solda chapisco, que trouxe benefícios para a extração e umidade dos bagaços, melhoria da pega da moenda e maior preservação da integridade dos frisos da moenda com relação ao desgaste.

“Além disso, os periféricos, desde o sistema de descarga e alimentação, passando pelo sistema de preparo com desfibradores, instalação de calhas de alimentação por gravidade (Donnelly) em todos os ternos de moenda e sistema de embebição composta mais eficiente, além de melhorar em muito a capacidade, contribuíram de forma significativa para a obtenção de níveis de extração comparáveis aos melhores do setor açucareiro mundial. Os avanços na área de automação também foram significativos para beneficiar ambos os processos”, adiciona.

Como a experiência brasileira com difusores é mais recente e pouco disseminada, ainda não foram introduzidas ou desenvolvidas melhorias em relação ao que foi trazido da tecnologia de outros países, cujas condições de operação e qualidade da matéria-prima são muito diferentes do Brasil.

Ricardo Lopes, diretor de Operações e Originação da Biosev, revela que as 11 unidades industriais para o processamento de cana-de-açúcar do grupo são equipadas com 14 baterias de moendas e um difusor, que se encontra instalado na unidade Vale do Rosário, na cidade de Morro Agudo, interior de São Paulo.

Segundo ele, em condições idênticas de cana limpa e também respeitadas as regras de projeto e de operação, o difusor da unidade obtém 98% de extração reduzida, enquanto as moendas atingem entre 97% e 97,5% de extração reduzida. A moenda chega também a 98% quando possui bitola que permita moer o desejado com rotações de 2,50 a 4,00 RPM, no máximo, e com taxas de embebição de 250%.

“Ocorre que nenhuma das condições ideais – cana limpa, limites da moenda, limites do difusor – são comuns no Brasil. As impurezas fazem mal aos dois sistemas, porém, para o difusor, é muito mais danoso, já que a moenda tem um campo de regulagem e o difusor não. A moenda tem regulagem de aberturas, rotação, pressão e embebição. Com isso, consegue-se contornar fisicamente as condições impostas de moagem e de impurezas, de forma a se minimizar as perdas. Portanto, hoje, no Brasil, a maioria dos difusores acaba tendo resultados inferiores aos das moendas”, conta.

PLANEJAMENTO E CUSTOS

Os principais itens de manutenção das moendas durante a safra são com relação as aplicações de solda de chapisco, ajuste e troca dos pentes e ajuste da bagaceira. Já na entressafra, com as máquinas paradas, são realizados o refrisamento das camisas e a aplicação de solda, as trocas das bagaceiras e dos pentes, e a vedação dos mancais. A cada três a cinco safras é costume fazer a troca das camisas, dos rodetes e dos casquilhos dos mancais.

Já no caso dos difusores, durante a safra faz-se o acompanhamento de motores, redutores e bombas. E no intervalo de safra é o momento de aplicação de solda dura nas afofadoras e inspeção de componentes internos. A cada cinco safras é feita a troca das roscas afofadoras, das pistas das correntes e de pinos e buchas das correntes. Somente a cada dez safras é realizada a troca total de correntes, que tem o custo maior. Para os ternos de secagem a manutenção típica é semelhante as moendas.

Além da diferença estrutural e de operação, também há diferenças entre os difusores e moendas com relação aos custos de manutenção, apesar dos especialistas se divergirem com relação a isso.

Lopes afirma que a moenda, se operada dentro das condições severas comuns do Brasil, acaba tendo um custo maior de manutenção nos refrisamentos, trocas de camisas e transporte, se comparados aos custos médios para a manutenção completa de um difusor, incluindo os rolos desaguadores e terno de moenda de secagem, que correspondem entre 35% e 40% do custo médio requerido para um tandem de moenda convencional de mesma capacidade.

“No entanto, é sempre bom lembramos que sua eficiência também é melhor. No difusor, as manutenções geralmente são internas, diferentes das moendas, que dependem dos prestadores de serviços e fabricantes. Se a maioria dos componentes do difusor for de inox, as manutenções serão mínimas. Apenas as correntes são mais caras, porém, elas têm vida útil muito longa, acima de dez safras. Então se bem cuidadas, fazendo controle de pH, infecção, controles mecânicos de tensão e alinhamento, implicarão em custos altos apenas em longo prazo.”

Para Delfini, não restam dúvidas de que o difusor proporciona menor custo de manutenção. “Desde que não apresente problemas mecânicos ou de instalação ou de projeto, que exigiram diversas e pesadas intervenções para recuperar as condições de operação de alguns difusores, sem dúvidas é o que mostra ter um menor custo em manutenção. No entanto, a melhor maneira de fazer a manutenção, seja de moendas ou difusores, com menores custos e proporcionando maior disponibilidade, é realizando o monitoramento contínuo e um bom planejamento dos serviços de manutenção.”

Stêneo Galindo, supervisor de Vendas da Simisa, não concorda. Segundo ele, antigamente os custos de manutenção dos difusores eram realmente inferiores, entretanto, com as últimas inovações embarcadas nas moendas, através de introdução de tecnologias de desenvolvimento e fabricação, que permitiram a padronização e intercambiabilidade das peças, o custo de manutenção da moenda caiu drasticamente nos últimos anos. “A melhor maneira de se fazer a manutenção desses equipamentos com foco na redução de custos é fazendo o acompanhamento da operação, em conjunto com a manutenção preventiva e preditiva junto as empresas especializadas e com capacidade técnica e fabril para executar tais serviços.”

O diretor de Operações e Originação da Biosev explica que algumas técnicas como o controle, treinamento, formação de equipe e manutenção do time são essenciais para o melhor desempenho das moendas e difusores. “E, em especial, nas moendas, o plano de manutenção é um item crítico, seja na safra ou na entressafra. Medidas preventivas são fundamentais. Além disso, as avaliações técnicas das necessidades precisam ser feitas por um profissional capacitado, com base em tecnologia e ciência. É fundamental que se tenha uma boa equipe para garantir que a manutenção seja feita de maneira adequada.”

A Usina Pitangueiras faz o planejamento de manutenção das moedas prevendo a moagem horária da safra seguinte. De acordo com João Henrique de Andrade, diretor da usina, faz-se a trassagem de cada terno de moenda, achando os diâmetros mais apropriados para cada camisa de acordo com a moagem definida. “Desse dimensionamento sai a definição da usinagem das camisas que serão utilizadas em outra posição no terno ou voltar para a mesma posição dependendo da trassagem definida. Também é realizado o dimensionamento das camisas novas que precisam ser compradas para usinagem.  Da trassagem sai também a definição dos pentes, bagaceiras e rodetes que serão utilizados em cada terno”, detalha

Durante toda a safra é feito o planejamento da moagem horária e a trassagem dos ternos de moenda.  Neste período a unidade aproveita também para negociar as novas camisas, pentes, bagaceiras e novos rodetes e flanges também são adquiridos, caso seja necessário. “Já deixamos negociados as usinagens e padronizações das camisas que serão utilizadas por mais uma safra. Na entressafra são desmontados os ternos e enviados para manutenção. Neste processo já são feitas as inspeções nos eixos para detectar trincas e fazemos a recuperação das mesmas se necessário ou, em alguns casos, há a necessidade de troca de algum eixo dependendo da gravidade da trinca. É feita também a inspeção dos castelos com o objetivo de recuperar algum desgaste ou trinca que possa ter ocorrido”, adiciona.

O custo de manutenção das moedas da Usina Pitangueiras tem ficado entre R$ 400 e R$ 450 mil por terno, dependendo do tamanho de cada um. Segundo Andrade, o custo da unidade vem crescendo por conta do aumento da capacidade de moagem/hora e da utilização de rolos perfurados, que são mais caros que os convencionais.

A Usina Ferrari faz seu planejamento em cima das manutenções preventivas e preditivas com controle de vibração, controle térmico, análises de trincas, análises de óleo, histórico etc. Segundo Hênio Respondovesk, diretor Industrial Geral da Ferrari, no caso das moendas, qualquer item pode ocasionar a parada da moagem, portanto, todos os itens são checados, desde um simples parafuso até os eixos das moendas. “No caso das moendas, procuramos implementar as manutenções preventivas e preditivas, o que consequentemente reduz as manutenções corretivas, nos proporcionando redução de custos e máxima eficiência possível do tempo aproveitado na moagem.”

INSPEÇÃO DE MOENDAS

Os componentes de moendas podem passar por dois tipos de inspeções: as preventivas em componentes de moenda, que são realizadas não só em eixos de moenda, mas também em castelos, rodetes e demais componentes duráveis a médio e longo prazo; e as inspeções de fabricação em componentes de moenda, as quais ocorrem em componentes de reposição, que são substituídos anualmente ou a cada dois anos em média como: camisas de moenda, bagaceiras e pentes de moenda.

Os eixos de moenda são considerados componentes estratégicos dentro do sistema de moagem. Sendo assim, uma eventual falha pode causar prejuízos significativos tanto com o alto custo de reposição, como com custos decorrentes do tempo de parada para sua substituição, além de perdas de extração devido ao by pass do terno afetado.

De acordo com Maxwell Aires, Administrador Técnico de Inspeções Preventivas e de Fabricação da Welding, empresa especializada em Inspeções, Engenharia e Análises de Materiais, para resolver antecipadamente o problema, inspeções preventivas podem ser realizadas nos eixos de moenda. O processo é dividido em cinco fases:

1°) Levantamento de descontinuidades: a inspeção da primeira fase é feito através de inspeção visual, dimensional, ensaio por partículas magnéticas, ultrassonografia e levantamento de todas as não conformidades que podem exercer influência negativa no desempenho do eixo em trabalho. Tais não conformidades podem ser: corrosão, oxidação, riscos, trincas, conicidade de mangas, entre outras. Após o levantamento das não conformidades, são emitidas as recomendações com as ações corretivas mais apropriadas para eliminação ou atenuação das mesmas, para que sejam eliminadas ou atinjam níveis aceitáveis.

2°) Inspeções após eliminação das descontinuidades: na segunda fase de inspeção são checadas as ações corretivas recomendadas na primeira fase de inspeção e se elas foram executadas adequadamente. Nessa fase é repetida a inspeção visual, o ensaio por partículas magnéticas e inspeção dimensional. Os dois primeiros ensaios servem para verificar se o eixo apresenta boas condições superficiais, já através do terceiro são registradas as dimensões do eixo após a eliminação das não conformidades, onde se sabe, através de comparação com critérios de aceitação previamente definidos, se as dimensões estão adequadas ou se é preciso proceder com algum tipo de padronização. Eventualmente, quando se é detectada trinca na primeira fase de inspeção, também é na segunda fase que se avalia a cavidade aberta para se registrar se houve completa eliminação da descontinuidade e a criticidade de suas dimensões. Após avaliação das dimensões da cavidade gerada é emitida uma recomendação sobre como proceder (manter cavidade aberta, recuperar por soldagem ou descartar o eixo). Caso o eixo se apresente em boas condições nessa fase de inspeção, é liberado para montagem e expedição. Se for detectada a necessidade de se proceder com alguma recuperação por soldagem, a prestadora de serviços em inspeção passa a atuar nas próximas duas fases.

3°) Acompanhamento da recuperação por soldagem e tratamento térmico: se através das diversas análises de falhas realizadas em eixos de moenda durante operação se detectou que existem constantes reincidências de quebras associadas a processos de soldagem e/ ou tratamentos térmicos executados inadequadamente, é fundamental fazer o acompanhamento desses processos. Durante esta fase de inspeção é checado se o fornecedor possui procedimentos de soldagem e soldadores/operadores de soldagem qualificados. Também se acompanha o início do processo de soldagem, para garantir que a temperatura de pré-aquecimento do eixo esteja adequado para iniciar a soldagem; controla-se periodicamente a temperatura do interpasse durante o processo e acompanha-se a realização do tratamento térmico (inclusive com avaliação do gráfico gerado). Caso se perceba a necessidade, é realizado o ensaio de dureza na ZTA (Zona Termicamente Afetada) da solda executada, já que essa é a região mais crítica e, por consequência, mais sujeita a falhas de uma solda. Se o processo de soldagem for realizado adequadamente o eixo é liberado para seguir processo de fabricação.

4°) Inspeção após recuperação por soldagem: é feita a inspeção visual, ensaio por partículas magnéticas, ensaio por ultrassom e inspeção dimensional na região soldada para garantir que está isenta de qualquer tipo de descontinuidade que possa vir a prejudicar o desempenho do eixo. Estando o eixo aprovado nessa fase de inspeção, estará liberado para montagem e expedição.

5º) Análises finais: após o término da inspeção indicam-se os eixos que são considerados críticos devido aos reparos realizados. Nesta fase, serão feitas as inspeções não intrusivas com o eixo em funcionamento e também durante as paradas programadas.

“Temos dois clientes que conseguiram reduzir significativamente as quebras durante a safra. “O cliente A, depois de 16 eixos fraturados em uma safra e depois de quatro anos de trabalhos contínuos de inspeções, conseguiu reduzir para apenas uma fratura por safra. Já o cliente B, que tinha cerca de nove eixos fraturados em uma safra, depois de dois anos de trabalhos contínuos, conseguiu reduzir para zero fratura até o último ano de atendimento”, destaca Aires.

Ainda de acordo com ele, não só os componentes de moenda são inspecionáveis, como toda a parte de conjuntos de acionamento (redutores) e transporte (correntes e eixos transportadores).

CONVERSORES DE FREQUÊNCIA

Localizada em Paraúna, Goiás, a Usina Nova Gália é um exemplo de sucesso quando o assunto são moendas. Atualmente a unidade é composta por seis ternos de moendas com capacidade para processar 2 milhões de t de cana por safra e como um dos principais desafios na moagem era garantir a disponibilidade e desempenho das moendas, a usina, que contava com acionadores de moendas de motor único e que não alcançavam o desempenho desejado, ficando parados para manutenção, decidiu instalar conversores de frequência nos ternos de moenda.

Essa solução, segundo, Sandro Paulauskas, gerente Comercial da Danfoss, gerou um menor nível de Harmônicas (THD) na rede elétrica. “O conversor de frequência é instalado em um painel elétrico testado e certificado, o que aumenta a confiabilidade e resistência ao ambiente extremamente agressivo em que fica alocado. O projeto inclui filtros de entrada e saída que protege tanto o conversor de frequência quanto o motor acionado por ele.”

O projeto foi implantado durante a entressafra de 2013 e alcançou eficiência de uso de mais de 90% nas safras dos anos seguintes. “Uma usina é um ambiente extremamente agressivo para equipamentos eletrônicos. Além de trazer eficiência energética, o equipamento pode ficar a até 300 m do motor acionado, o que proporciona muito mais segurança”, destaca Paulauskas.

Foi executada também a programação personalizada por meio de um software para aplicação na moenda. Ao todo, foram instalados cinco conversores de frequência de 1250 cv de força em 690 volts na usina. Com a instalação destes conversores de frequência, as moendas da usina trabalham a safra inteira sem paradas para manutenção corretiva.

O custo de manutenção corretiva em três safras foi mínimo. “A Nova Gália ficou satisfeita com a qualidade dos drives. Tanto que optamos por fechar pacotes não apenas para a moenda, mas também para as caldeiras, casa de força e torres de resfriamento”, afirma Wendel Bueno, encarregado da elétrica da usina goiana. Bueno completa dizendo que a usina teve grandes ganhos em termos de funcionamento, qualidade e redução do tempo de manutenção.