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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
CAMILA FERREIRA NETTO
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DO
RECOLHIMENTO DE PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR POR
FORRAGEIRA E COLHEITA INTEGRAL
CAMPINAS
2018
CAMILA FERREIRA NETTO
ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DO
RECOLHIMENTO DE PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR POR
FORRAGEIRA E COLHEITA INTEGRAL
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia
Agrícola da Universidade Estadual de Campinas
como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do
título de Mestra em Engenharia Agrícola, na Área de
Máquinas Agrícolas.
Orientador: Prof. Dr. Paulo Sérgio Graziano Magalhães
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO
FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA
ALUNA CAMILA FERREIRA NETTO, E ORIENTADA
PELO PROF. DR. PAULO SÉRGIO GRAZIANO
MAGALHÃES.
CAMPINAS
2018
Este exemplar corresponde à redação final da Dissertação de Mestrado defendida por Camila
Ferreira Netto, aprovada pela Comissão Julgadora em 02 de Fevereiro de 2018, na Faculdade
de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas.
________________________________________________________________
Prof. Dr. Paulo Sergio Graziano Magalhães– Presidente e Orientador
FEAGRI/UNICAMP
______________________________________________________________
Profa. Dra. Terezinha de Fátima Cardoso – Membro Titular
CNPEM/CTBE
________________________________________________________________
Prof. Dr. Jorge Luís Mangolini Neves – Membro Titular
CNPEM/CTBE
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de
vida acadêmica da discente.
AGRADECIMENTOS
À Faculdade de Engenharia Agrícola e Laboratório de Máquinas Agrícolas e Agricultura de
Precisão – LabMAAP pelo apoio institucional.
Ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais – CNPEM, em especial ao Laboratório
Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol – CTBE pelo suporte técnico, científico e
material, infraestrutura e apoio financeiro para o desenvolvimento deste trabalho.
Ao Projeto Sugarcane Renewable Electricity - Sucre pela oportunidade de desenvolver este
trabalho.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES pela bolsa de
mestrado.
Ao Prof. Paulo Graziano pela orientação e oportunidade de desenvolver este trabalho.
Ao pesquisador Doutor Paulo Eduardo Mantelatto pela coorientação, direcionamento das
análises em laboratório, disponibilidade e apoio.
À Doutora Terezinha de Fátima Cardoso pela atenção, disponibilidade, incentivo, sugestões e
ensinamentos durante a realização deste trabalho.
À equipe de recolhimento e indústria do projeto Sucre, em especial ao Caio Soares, Carlos
Roberto Trez, Daniel Duft, Fábio Okuno, pela amizade, convivência, ensinamentos, motivação,
confiança e apoio.
Ao apoio dos amigos e integrantes do LabMAAP e GITAP, em especial Marcelo, Julyane,
Marcos, Micael e Thiago.
À convivência, amizade, companheirismo e atenção dos amigos de sala no CTBE, em especial
Bruna, Leandro, Sarah, Carla e João.
Às amigas: Jéssica, Thuane, Fernanda, Emanueli e Raquel agradeço todo apoio, incentivo,
amizade, carinho e paciência.
À minha família, por toda motivação e suporte, em especial meus pais: Hugo e Ivonete, Celso
e Marli. Aos meus irmãos: Gustavo e Fernanda, em especial, agradeço todo apoio intelectual e
científico da minha irmã Mayra.
Ao Natan, pela paciência, incentivo, carinho e amor.
RESUMO
A proibição da queima dos canaviais contribuiu para a substituição gradual da colheita manual
pela colheita mecanizada. A palha proveniente da colheita mecanizada de cana-de-açúcar vem
sendo utilizada no processo de queima em caldeira para produção de energia elétrica.
Atualmente, para utilizar a palha para queima misturada ao bagaço, as usinas vêm considerando
a qualidade, o custo de recolhimento da palha (considerando o trajeto do campo até a caldeira)
e o custo de processamento na indústria. Diante disso, este trabalho teve como objetivo avaliar
técnica e economicamente duas rotas de recolhimento de palha do campo até a usina. A duas
rotas avaliadas neste trabalho foram o recolhimento de palha a granel, por forrageira (rota 1) e
recolhimento de palha por meio da colheita integral (rota 2). Foi investigado a qualidade do
bagaço, palha e mistura de palha e bagaço para queima em caldeiras, sendo caracterizados de
acordo com o teor de umidade, impureza mineral e granulometria. Além disso, foi avaliado o
custo de recolhimento da palha para as duas rotas, por meio do software CanaSoft. Analisando
os resultados de qualidade, os teores médios de umidade (b.u.) para o bagaço, palha e mistura
(palha e bagaço), para rota 1, foram, respectivamente, 45,54%, 13,42% e 41,43%. Na rota 2, os
teores de umidade foram 49,76% para o bagaço, 67,21% para a palha e 51,34% para a mistura.
Nas duas rotas analisadas a umidade do bagaço se apresentou bem uniforme de acordo com o
esperado (± 50%). A palha, na rota 1, apresentou umidade bem abaixo da umidade do bagaço,
devido a exposição da palha ao sol, uma vez que o recolhimento foi realizado alguns dias (±10
dias) após a colheita. Para as duas rotas a umidade da mistura está bem próxima ao
recomendável (± 50%), sendo passíveis de utilização para queima em caldeiras. O recolhimento
de palha via colheita integral apresentou menor custo em todos os cenários. A restrição da carga
de transporte de carga, devido à “Lei da Balança”, favoreceu o recolhimento via colheita
integral em razão do melhor aproveitamento da capacidade volumétrica do rodotrem. O
aumento da distância de transporte favoreceu o aumento do custo de recolher a palha para as
duas rotas, em todos os cenários; porém, a rota 2 apresentou custos mais atrativos em
comparação à rota 1. O custo de recolhimento da rota 1 foi mais atrativo para 20% de
recolhimento da área em todos os cenários, sendo também mais atrativo no cenário sem “Lei
da Balança” em distâncias maiores que 60 km com 80 Mg ha-1 e 50% de recolhimento de palha.
Compreendemos que a melhoria das operações mecanizadas pode influenciar positivamente no
material entregue para queima; além disso, as duas rotas de recolhimento apresentaram grande
potencial de utilização para contribuir com a produção de bioeletricidade na matriz energética
brasileira.
Palavras chave: Bioenergia, colhedora de cana-de-açúcar, recolhimento a granel, cogeração de
energia
ABSTRACT
Mechanized sugarcane green harvesting has been adopted in Brazil with the restriction of
sugarcane burning. Sugarcane mills are using straw from mechanical sugarcane harvesting for
electricity production. Currently, to use mix (straw and bagasse), mills have been considering
the quality, the straw recovery cost (considering path from field to boiler) and processing cost
in industry. Thus, the aim of this study was to evaluate the biomass quality used in sugarcane
mills and recovery costs for two routes. The first route is hay harvesting (route 1) and the second
route is integral harvesting (route 2). The quality of the bagasse, straw, and mix (bagasse and
straw) for burning in boilers was characterized according to moisture content, mineral
impurities, and granulometry. The costs were determined using CanaSoft model, which is
intended for simulation and assessment of the most important agricultural parameters of
biomass production system alternative. Analyzing the quality results, the mean moisture content
(wt) for bagasse, straw, and mix for route 1 were 45.54%, 13.42% and 41.43%, respectively.
For route 2, moisture contents were 49.76% for bagasse, 67.21% for straw, and 51.34% for mix.
For two routes, the bagasse moisture content was as expected (± 50%). The moisture content of
straw, on route 1, was lower than bagasse moisture content, due to sun exposure straw, around
10 days after harvest. For two routes, the moisture content of mix was according to
recommended (± 50%), being able to use for burning in boilers. The straw recovery by integral
harvesting showed lower cost in all scenarios. The load restriction favored recovery by integral
harvesting, due to the best utilization of the volumetric capacity of transport. Increased transport
distance favored the increased cost recovery for two routes in all scenarios; however, route 2
presented more attractive costs compared to route 1. The recovery cost of route 1 was more
attractive to 20% of recovery area to all scenarios as well as in scenario without load restriction
at distances greater than 60 km with 80 Mg ha-1 and 50% straw recovery. We understand that
the improvement of mechanized operations can positively influence the material delivered for
burning; in addition, the two recovery routes presented great potential to contribute to
bioelectricity production in brazilian energy matrix.
Keywords: Bioenergy, sugarcane harvester, hay harvester, cogeneration
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Componentes da cana-de-açúcar 17
Figura 2 – Colheita mecanizada de cana-de-açúcar para alguns municípios do estado de São
Paulo na safra 2016/2017 20
Figura 3 – Diagrama da colhedora de cana-de-açúcar 21
Figura 4 – (a) Operação de aleiramento da palha de cana-de-açúcar e (b) leira de palha de cana-
de-açúcar 22
Figura 5 – Enfardamento de palha de cana-de-açúcar 22
Figura 6 – Recolhimento de palha de cana-de-açúcar via forrageira 23
Figura 7 - Produção de Energia das Unidades Industriais de Cana-de-açúcar Signatárias do
Protocolo Agroambiental, por RA, estado de São Paulo, Safra 2015/16 27
Figura 8- Ponto de coleta das amostras de bagaço no último terno da moenda na usina 30
Figura 9 - Ponto de coleta de amostra de palha após o descarregamento no pátio da usina
próximo ao monte de bagaço 31
Figura 10- Ponto de coleta das amostras de mistura de palha e bagaço no pátio da usina após a
mistura da palha e bagaço 31
Figura 11 - Ponto de coleta das amostras de palha lavada na esteira de correia na usina 32
Figura 12 – Ponto de coleta de amostra de bagaço e de mistura durante o transporte no Chute
Donelly da moenda dentro da usina 32
Figura 13 - Composição e homogeneização das cinco subamostras (b.s.) para obter uma
amostra de cada tipo (bagaço, palha e mistura) 33
Figura 14 - Moagem das amostras de bagaço, palha e mistura para queima no forno mufla 34
Figura 15 - Determinação do teor de umidade das amostras após o processo de moagem 34
Figura 16 - Pesagem das amostras em cadinhos em balança de precisão para a queima em forno
mufla 35
Figura 17 - Cadinhos acomodados no interior do forno mufla para queima 35
Figura 18 - Lavagem das amostras no desfibrador 36
Figura 19 – Peneiramento da amostra após a lavagem 36
Figura 20 - Agitador de peneiras Analysette 3 PRO 37
Figura 21 - Estrutura do modelo com os diferentes módulos de cálculo 39
Figura 22 – Cálculo do custo de recolhimento de palha para as duas rotas estudadas 42
Figura 23 - Cenários para o cálculo do custo de recolhimento de palha 43
Figura 24 – Distribuição granulométrica do bagaço, da rota 1, para os três horários de
amostragem 52
Figura 25 - Distribuição granulométrica da palha, da rota 1, para os três horários de amostragem
53
Figura 26 - Distribuição granulométrica da mistura de palha e bagaço, da rota 1, para os três
horários de amostragem 54
Figura 27 - Distribuição granulométrica do bagaço, da rota 2, para os três horários de
amostragem 54
Figura 28 - Distribuição granulométrica da palha, da rota 2, para os três horários de amostragem
55
Figura 29 - Distribuição granulométrica da mistura de palha e bagaço, da rota 2, para os três
horários de amostragem 56
Figura 30 – Custo de colmo e de recolhimento de palha sem “Lei da Balança” para as rotas 1 e
2, para 30% e 50% de recolhimento de palha para as produtividades de 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-
1 60
Figura 31 – Quantidade de palha recolhida para 30% e 50% de taxa de recolhimento, nas
produtividades de 65 Mg ha-1 e de 80 Mg ha-1 61
Figura 32 – Custo de colmo e de recolhimento de palha com “Lei da Balança” para as rotas 1 e
2, para 30% e 50% de recolhimento de palha para as produtividades de 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-
1 62
Figura 33 – Custo de recolhimento para colheita integral com e sem “Lei da Balança” para 30%
e 50% de taxa de recolhimento e para 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-1 63
Figura 34 – Custo total da palha para 30% e 50% de taxa de recolhimento e 65 Mg ha-1 e 80
Mg ha-1 para o cenário com e sem “Lei da Balança” 66
Figura 35 – Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 65
Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento 67
Figura 36 - Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 80 Mg
ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento 67
Figura 37 - Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 65 Mg
ha-1 e “Lei da Balança” (LB), para 30% e 50% de taxa de recolhimento 68
Figura 38 - Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 80 Mg
ha-1 e com “Lei da Balança” (LB), para 30% e 50% de taxa de recolhimento 69
Figura 39 – Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida,
com 65 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, sem “Lei da Balança” 70
Figura 40 - Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida, com
80 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, sem “Lei da Balança” 70
Figura 41 - Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida, com
65 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, com “Lei da Balança” 71
Figura 42 - Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida, com
80 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, com “Lei da Balança” 72
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Análise imediata dos componentes da cana-de-açúcar 18
Tabela 2 – Análise imediata da palha de cana-de-açúcar 18
Tabela 3 – Análise elementar dos componentes da cana-de-açúcar 19
Tabela 4 - Combinações usuais no transporte de cana-de-açúcar 25
Tabela 5 - Composição elementar de bagaço e palha (folhas verdes, folhas secas e ponteiro) 28
Tabela 6 - Sequência das aberturas das peneiras utilizadas para os três tipos de amostras 37
Tabela 7 - Variáveis de entrada dos módulos de cálculos do CanaSoft 38
Tabela 8 – Parâmetros da colhedora utilizados na colheita integral 40
Tabela 9 – Parâmetros utilizados para o rodotrem 41
Tabela 10 – Teor de umidade (% b.u.) das amostras de bagaço, palha e mistura para a rota 1 47
Tabela 11 - Teor de umidade (% b.u.) das amostras de bagaço, palha e mistura para a rota 2 48
Tabela 12 – Impureza mineral das amostras de palha, bagaço e mistura, para a rota 1 49
Tabela 13 - Impureza mineral das amostras de palha, bagaço e mistura para a rota 2 50
Tabela 14 – Classificação do Teor de Impurezas Minerais 51
Tabela 15 – Parâmetros da operação de aleiramento 57
Tabela 16 - Parâmetros da operação de recolhimento via forrageira 58
Tabela 17 - Parâmetros da operação de transporte da palha 58
Tabela 18 – Custo de investimento nos equipamentos do SLS 64
Tabela 19 – Custo dos serviços para o SLS 64
Tabela 20 – Custo de manutenção e operação do SLS 65
Tabela 21 – Quantidade de palha recolhida (Mg) para 30% e 50% de taxa de recolhimento de
palha, para as produtividades de 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-1 65
Tabela 22– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via forrageira, com 30% de
recolhimento de palha com 65 Mg ha-1 81
Tabela 23 – Dados referentes ao cenário da rota via forrageira, com 50% de recolhimento de
palha com 65 Mg ha-1 81
Tabela 24– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1 82
Tabela 25– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1 82
Tabela 26– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via forrageira, com 30% de
recolhimento de palha com 80 Mg ha-1 83
Tabela 27– Dados referentes ao cenário da rota via forrageira, com 50% de recolhimento de
palha com 65 Mg ha-1 83
Tabela 28– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1 84
Tabela 29– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1 84
Tabela 30– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1 85
Tabela 31– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1 85
Tabela 32– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1 86
Tabela 33– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1 86
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ASTM – American Society for Testing and Materials
B - Bagaço
b.s. – base seca
b.u. – base úmida
CNPEM - Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais
CONAB – Companhia Nacional de Abastecimento
CONTRAN - Conselho Nacional de Trânsito
CTBE- Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol
CTC – Centro de Tecnologia Canavieira
CV – Coeficiente de variação
CVC - Combinações de Veículos de Cargas
DENATRAN – Departamento Nacional de Trânsito
DP – Desvio padrão
EPE – Empresa de Pesquisa Energética
FGV - Fundação Getúlio Vargas
GEF - Fundo Global para o Meio Ambiente
IEA – Instituto de Economia Agrícola
IGP-M - Índice Geral de Preços – Mercado
IM – Impurezas minerais
LB - “Lei da Balança”
MME – Ministério de Minas e Energia
NREL - National Renewable Energy Laboratory
P - Palha
PB - Mistura de palha e bagaço
PBTC – Peso Bruto Total Combinado
PNUD - Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento
Rota 1 – Recolhimento de Palha via Forrageira
Rota 2 – Recolhimento de Palha via Colheita Integral
SIN - Sistema Interligado Nacional
SLS - Sistema de Limpeza a Seco
Sucre - Sugarcane Renewable Electricity
TIR – Taxa Interna de Retorno
SUMÁRIO
1 Introdução 14
1.1 Objetivos 16
2 Revisão bibliográfica 17
2.1 Cana-de-açúcar 17
2.2 Colheita mecanizada de cana-de-açúcar e recolhimento de palha 19
2.3 Custos de recolhimento de palha 23
2.4 “Lei da Balança” 25
2.5 Cogeração de energia elétrica 26
2.6 A palha nas caldeiras 27
3 Material e métodos 30
3.1 Coleta da biomassa 30
3.2 Qualidade da biomassa 33
3.2.1 Determinação do teor de umidade 33
3.2.2 Determinação da impureza mineral 33
3.2.3 Determinação da granulometria 36
3.3 Viabilidade econômica 38
3.3.1 Determinação do custo de recolhimento 38
3.3.2 Parâmetros técnicos 39
3.3.3 Cenários tecnológicos 41
3.3.4 Determinação de custo industrial 43
3.3.5 Análise de sensibilidade 45
4 Resultados e discussão 46
4.1 Qualidade da Biomassa 46
4.1.1 Teor de umidade 46
4.1.2 Impurezas Minerais 49
4.1.3 Granulometria 51
4.2 Viabilidade econômica 57
4.2.1 Parâmetros técnicos 57
4.2.2 Custo de recolhimento 59
4.2.3 Custo Industrial 64
4.2.4 Análise de sensibilidade 66
5 Conclusão 73
Referências bibliográficas 75
Apêndice 1 – Resultados dos cenários sem “Lei da Balança” 81
Apêndice 2 – Resultados dos cenários com “Lei da Balança” 85
14
1 INTRODUÇÃO
As usinas de cana-de-açúcar vêm aumentando a produção de energia elétrica nos
últimos anos, tanto para suprir a energia consumida no processo de produção de etanol e açúcar
como para venda de energia excedente para o Sistema Interligado Nacional (SIN) (EPE, 2017).
Em 2016, o setor sucroenergético injetou no SIN o montante de 2,8 GW médios, apresentando
aumento de 11,6% ao total injetado em 2015 (EPE, 2017).
O aumento da utilização da biomassa de cana-de-açúcar para produção de energia
elétrica pode ser relacionado ao processo de transição da colheita manual para colheita
mecanizada devido à proibição da queima dos canaviais (Lei 11.241/2002). Pois, a colheita
mecânica com a cana crua, deixa sobre o solo uma camada considerável de palha, que segundo
Hassuani et al. (2005), para cada tonelada de colmo tem-se 140 kg de palha (base seca).
A palha deixada no campo após a colheita possui grande potencial energético a ser
aproveitado. De acordo com Ripoli e Ripoli (2001), o material remanescente sobre a superfície
do talhão após a colheita fornece, aproximadamente, 13.551 MJ Mg-1. Dessa forma, a palha
recolhida, representa uma fonte significativa para geração de eletricidade nas usinas do setor
sucroenergético.
A utilização da palha para queima nas usinas implica investimentos em rotas de
recolhimento, assim como alguns equipamentos para o seu processamento na indústria. A
escolha da rota está diretamente relacionada ao custo que representa recolher a palha e a
qualidade com que é entregue na usina. Com isso, o Laboratório Nacional de Ciência e
Tecnologia do Bioetanol (CTBE), que integra o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e
Materiais (CNPEM), vem desenvolvendo o Projeto Sucre (Sugarcane Renewable Electricity),
que tem como objetivo identificar e superar as principais barreiras que impedem a expansão da
utilização da palha de cana-de-açúcar como fonte para geração de energia elétrica. O Sucre é
uma inciativa financiada pelo Fundo Global para o Meio Ambiente (GEF) e gerida pelo
Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD).
Este trabalho, que é parte do projeto Sucre, visa avaliar duas rotas de recolhimento
que não necessitam de um triturador de palha na usina para fragmentar a palha a ser incorporada
ao bagaço para queima. A exclusão do triturador na indústria resulta na redução significativa
dos custos com manutenção e operação do triturador. Dessa forma, o custo de recolher a palha
é importante para auxiliar as usinas na tomada de decisão de qual rota é ideal para cada situação.
Além do custo, entender a qualidade da palha entregue para a queima é de fundamental
importância no sentido de minimizar danos, bem como redução dos custos de manutenção dos
15
1.Carroceria com dispositivo hidráulico, rebocada por trator ou caminhão, utilizada no transporte de
cana.
equipamentos na indústria.
Neste trabalho são abordadas duas rotas de recolhimento utilizadas nas usinas
parceiras do projeto Sucre. O recolhimento de palha a granel via forrageira é denominada como
rota 1. Nessa rota, após a colheita convencional da cana-de-açúcar, a palha é deixada no campo
por aproximadamente 10 dias, em seguida é aleirada e recolhida pela colhedora de forragens.
A forrageira recolhe, tritura e transfere a palha para os transbordos1 no campo. Na usina, a palha
é disposta próxima a pilha de bagaço para realizar a mistura (palha e bagaço) para subsequente
queima direta nas caldeiras.
A rota 2 é o recolhimento da palha por meio da colheita integral. Nessa rota, a
velocidade dos extratores da colhedora é reduzida para aumentar o teor de impurezas vegetais
junto aos colmos. Dessa forma, a palha e os colmos são transportados até a usina. Na usina, a
palha é separada dos colmos pelo Sistema de Limpeza a Seco (SLS) e enviada, via úmida, para
o último terno da moenda, em que é triturada e incorporada ao bagaço para queima.
A Resolução Nº 211, de 2006, do Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN),
conhecida como “Lei da Balança” (LB), regulamenta o transporte rodoviário, quanto às
dimensões e capacidades máximas de carga. Essa lei limita a carga de transporte para as
Combinações de Veículos de Cargas (CVC), de acordo com o número de eixos e estrutura dos
caminhões. Deste modo, é necessário avaliar como a restrição de carga interfere no custo de
recolher a palha.
Portanto, este trabalho busca entender como é o custo de recolher a palha para as
duas rotas de recolhimento, obedecendo ou não a restrição de carga. Assim como, caracterizar
a palha proveniente das duas rotas para queima na caldeira.
16
1.1 Objetivos
O objetivo geral deste trabalho é avaliar técnica e economicamente duas rotas de
recolhimento de palha de cana-de-açúcar do campo até a usina.
Para isso, os objetivos específicos são:
• Caracterizar a qualidade da biomassa para produção de energia elétrica;
• Identificar o custo de recolhimento de palha do campo até a caldeira;
• Avaliar os impactos da “Lei da Balança” no custo de recolhimento de palha;
• Avaliar a influência da distância entre talhão e usina no custo de recolhimento
de palha;
• Avaliar a influência da porcentagem de área recolhida no custo de recolhimento
de palha.
17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Cana-de-açúcar
A cana-de-açúcar é apontada como umas das principais fontes do setor de
biocombustíveis em razão do grande potencial de produção de etanol de 1ª e 2ª geração, e dos
outros produtos provenientes dos seus resíduos (CONAB, 2017). As unidades sucroenergéticas
estão cada vez mais produzindo energia elétrica excedente com a utilização do bagaço e palha,
o que resulta no aproveitamento quase integral da cana-de-açúcar.
O conhecimento dos componentes da cana-de-açúcar auxilia no entendimento do
potencial energético a ser aproveitado nas unidades sucroenergéticas. Dessa forma, a cana-de-
açúcar é dividida em pontas ou ponteiros, folhas verdes, folhas secas, colmos e raízes no subsolo
(Figura 1). Os ponteiros são formados por folhas verdes presentes no topo da planta e nos
últimos nós na parte superior, já as folhas secas são as folhas envelhecidas com coloração
amareladas e castanhas aderidas aos colmos ou presentes no solo (MENANDRO et al., 2017).
Os colmos referem-se ao caule da planta sendo o local onde ocorre o maior armazenamento de
açúcar.
Figura 1 – Componentes da cana-de-açúcar
Fonte: Adaptado de Hassuani et al., (2005)
18
A caracterização da cana-de-açúcar é importante para avaliar o potencial energético
de cada componente (HASSUANI et al., 2005). Pois, cada parte da planta apresenta
características diferentes para teor de umidade, cinzas, carbono fixo e materiais voláteis
(HASSUANI et al., 2005). Dessa forma, Hassuani et al. (2005), encontraram diferenças
consideráveis para o teor de umidade entre os componentes da cana-de-açúcar (Tabela 1). Neste
mesmo estudo, foi possível perceber que a palha, nas diferentes formas, não apresentou grandes
variações para carbono fixo e material volátil quando comparada ao bagaço. Já o teor de
umidade e cinzas totais apresentaram variações, sendo o teor de cinzas inferior para o bagaço.
Tabela 1 – Análise imediata dos componentes da cana-de-açúcar
Folhas secas Folhas verdes Ponteiros Bagaço
Teor de umidade (%) 13,5 67,7 82,3 50,2
Cinzas totais (%) 3,9 3,7 4,3 2,2
Carbono fixo (%) 11,6 15,7 16,4 18,0
Material volátil (%) 84,5 80,6 79,3 79,9
Fonte: Adaptado de Hassuani et al., (2005)
Os estudos realizados com a palha de cana-de-açúcar comprovam a existência de
variações em sua composição (Tabela 2), por exemplo, o teor de material volátil apresentou
variação de 74% a aproximadamente 87% nos trabalhos apresentados na tabela a seguir. O
mesmo comportamento pode ser observado para os outros parâmetros; no entanto a umidade
apresentou menor variação (Tabela 2).
Tabela 2 – Análise imediata da palha de cana-de-açúcar
PELÁEZ
SAMANIEGO
(2007)
PAULA,
(2010)
MESA-
PÉREZ et al.,
(2013)
BIZZO et al.,
(2014)
RUEDA-
ORDÓÑEZ e
TANNOUS,
(2015)
Teor de umidade (%) 9,92 n.a.a 10,4 n.a. 8,42
Cinzas totais (%) 11,70 4,32 16,4 7,5 3,85
Carbono fixo (%) 6,90 17,46 13,0 10,1 9,51
Material volátil (%) 81,55 78,64 74,0 82,25 86,64
a Não avaliado
19
Nos processos de combustão incompleta, as cinzas são formadas por materiais
inorgânicos que fazem parte do combustível. Os compostos inorgânicos encontrados nas cinzas
provenientes da queima da palha e do bagaço dependem das espécies de planta, do solo, do tipo
de adubação e também dos materiais minerais aderidos durante a colheita e recolhimento de
palha (LENÇO, 2010). Por isso, os resultados das análises imediatas da Tabela 2 apresentam
diferenças em cada trabalho realizado.
A análise dos elementos presentes nos combustíveis é melhor compreendida com a
realização da análise elementar. Assim, Hassuani et al. (2005), caracterizaram os elementos
presentes na palha e no bagaço (Tabela 3). Os teores de carbono, hidrogênio, nitrogênio,
oxigênio e enxofre mostraram que as composições das diferentes partes da planta de cana-de-
açúcar são similares, exceto pelo cloro que apresentou maior quantidade para folha seca, verde
e ponteiros.
Tabela 3 – Análise elementar dos componentes da cana-de-açúcar
Folhas secas Folhas verdes Ponteiros Bagaço
Carbono (%) 46,2 45,7 43,9 44,6
Hidrogênio (%) 6,2 6,2 6,1 5,8
Nitrogênio (%) 0,5 1,0 0,8 0,6
Oxigênio (%) 43,0 42,8 44,0 44,5
Enxofre (%) 0,1 0,1 0,1 0,1
Cloro (%) 0,1 0,4 0,7 0,02
Fonte: Adaptado de Hassuani et al., (2005)
2.2 Colheita mecanizada de cana-de-açúcar e recolhimento de palha
A colheita manual de cana-de-açúcar foi gradualmente substituída pela colheita
mecanizada em razão das preocupações com emissão de gases poluentes provenientes da
queima do canavial. Assim, foi estabelecida a Lei 11.241, em setembro de 2002, no estado de
São Paulo. Essa lei orienta sobre a eliminação gradual das queimadas nos canaviais
mecanizáveis, até 2021, e em áreas não mecanizáveis (declividade acima de 12%) até 2031. No
entanto, o Protocolo Agroambiental do setor sucroenergético no estado de São Paulo, reduziu
os prazos para 2014 para áreas mecanizáveis e 2017 para não mecanizáveis.
20
Em levantamento realizado pelo Instituto de Economia Agrícola (IEA), em
novembro de 2016, a safra 2016/2017 apresentou índice de mecanização de 90%, em uma área
de corte de 5,6 milhões de hectares, no estado de São Paulo (IEA, 2017). Os municípios de
Andradina, Fernandópolis, Jales, Presidente Venceslau e Votuporanga estão próximos a atingir
a totalidade da mecanização com porcentagens acima de 98% (Figura 2).
Figura 2 – Colheita mecanizada de cana-de-açúcar para alguns municípios do estado de São
Paulo na safra 2016/2017
Fonte: IEA, 2017
A colheita mecanizada de cana-de-açúcar é composta por seis principais operações:
corte basal dos colmos, corte dos ponteiros, levantamento das linhas caídas, retirada das folhas,
picagem dos colmos e colheita realizada em paralelo (BRAUNBECK e MAGALHÃES, 2010).
No interior na máquina os colmos são cortados e separados da palha, pelos extratores da
máquina (Figura 3).
99,5%95,5%
92,1% 94,2% 91,3% 93,2%98,7%
92,3% 92,3%99,0% 97,9%
92,7% 93,0%98,6% 98,0%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
21
Figura 3 – Diagrama da colhedora de cana-de-açúcar
Fonte: Braunbeck et al., (2008)
O sistema de colheita mecanizada com cana crua deixa no solo as folhas verdes,
secas e ponteiros (LEAL et al., 2013). A quantidade de palha deixada sobre o solo depende de
fatores como: variedade e estágio vegetativo da cana-de-açúcar, condições edafoclimáticas e
práticas de manejo (HAMES et al., 2003; SANTOS et al., 2012).
Segundo Bizzo et al. (2014), a palha apresenta poder calorífico de 17,1 MJ kg-1 , e
representa uma fonte significativa para a geração de eletricidade pelas usinas do setor
sucroenergético. A utilização da palha, para queima, é viabilizada a partir do seu recolhimento
e transporte do campo até a usina. No entanto, essas operações apresentam custos para usina, e
por isso a rota de recolhimento deve ser escolhida analisando para qual finalidade a palha será
utilizada.
Atualmente, as rotas de recolhimento utilizadas pelo setor sucroenergético são:
colheita integral ou parcial, enfardamento e recolhimento via granel por forrageira. No
recolhimento por enfardamento e forrageira, a palha é lançada no solo durante a colheita e
posteriormente aleirada por meio da operação de aleiramento.
O aleiramento é realizado com intervalo de 10 a 15 dias após a colheita mecanizada,
com isso a palha perde teor de umidade devido a exposição ao sol (MICHELAZZO e
BRAUNBECK, 2008). A etapa de aleiramento refere-se à aglomeração da palha em leiras para
facilitar a operação das rotas de recolhimento (Figura 4). O aleiramento pode influenciar
negativamente na qualidade da palha, em razão da incorporação de impurezas minerais, pois a
22
palha é rastelada sobre o solo, pelo ancinho do aleirador (BRAUNBECK e ALBRECHT NETO,
2008)
Figura 4 – (a) Operação de aleiramento da palha de cana-de-açúcar e (b) leira de palha de
cana-de-açúcar
O recolhimento da palha aleirada pode ser realizado pela enfardadora ou pela
recolhedora de forragens. O enfardamento é iniciado após a palha apresentar umidade adequada
para a operação, pois a palha com teor elevado de umidade aumenta os custos de operação de
recolhimento, transporte e de processamento na usina para a queima. A palha recolhida é
compactada e amarrada para a formação dos fardos, após essa etapa, os fardos são depositados
no campo durante a operação (Figura 5). Posteriormente, os fardos são transferidos para um
pátio no campo, onde são empilhados para serem carregados e transportados para a usina.
Figura 5 – Enfardamento de palha de cana-de-açúcar
(a) (b)
23
A forrageira passa pelas leiras recolhendo a palha, que é triturada e lançada no
transbordo. Os caminhões transportam a palha até a usina, descarregando próximo ao monte de
bagaço para mistura, e posteriormente a queima nas caldeiras (Figura 6).
Figura 6 – Recolhimento de palha de cana-de-açúcar via forrageira
Na colheita integral, os colmos e a palha são lançados pela colhedora aos veículos
de transporte, sem contato com o solo, por meio da redução da rotação ou desligamento dos
extratores, e em seguida devem ser separados na usina, utilizando o SLS (BRAUNBECK E
ALBRECHT NETO, 2008). A separação dos colmos e das impurezas minerais e vegetais é uma
etapa importante para o processo de produção de álcool e açúcar, que visa reduzir os impactos
negativos que a palha provoca no processamento da cana. Assim, o SLS utiliza a ação do ar,
por meio de ventilação, e a ação mecânica, para eliminar as impurezas vegetais e minerais,
respectivamente (ROMÃO JÚNIOR, 2009).
2.3 Custos de recolhimento de palha
Os trabalhos de recolhimento de palha realizados anteriormente, em sua maioria,
abordaram a colheita integral e o enfardamento. Contudo, neste trabalho foram estudadas as
rotas de recolhimento via forrageira e via colheita integral. Assim, a seguir serão discutidos
alguns trabalhos que apresentaram o custo de recolhimento da palha para essas duas rotas.
Franco (2003), avaliou o desempenho do recolhimento por forrageira de 353 kW
de potência, que obteve teor médio de impureza mineral de 7,47% e custo total da palha (em
R$ de 2003), do campo até a usina, de R$ 21,03 Mg-1, concluindo que o sistema de recolhimento
24
a granel, sob o ponto de vista operacional, pode ser viável para o recolhimento de palha de cana-
de-açúcar.
Ripoli (2004), avaliou o recolhimento de palha via colheita integral e enfardamento,
obtendo os melhores resultados para a colheita integral, sendo o custo de recolhimento da palha
do campo até a usina de R$ 5,42 Mg-1 (em reais de 2004) e índice de impureza minerais de
1,39%. O mesmo foi evidenciado por Michelazzo (2005), que comparou seis rotas de
recolhimento de palha, tendo entre essas rotas o recolhimento via colheita integral e forrageira.
Nesse estudo, a colheita integral apresentou menor custo de recolhimento de palha, já a
forrageira obteve o maior custo entre os seis sistemas estudados, sendo o custo da rota com
palha picada a granel o mais influenciado pelo aumento da distância de transporte.
Michelazzo e Braunbeck (2008), compararam a colheita e o transporte de palha até
a usina por meio de seis sistemas diferentes (fardo grande, picagem a granel, briquetagem,
peletização, fardo algodoeiro e colheita integral). Os resultados encontrados foram baseados
em modelos de simulação de rendimentos e custos globais. Os autores também encontraram o
menor custo total para o sistema de colheita integral, além disso, relataram que os fatores que
influenciam o custo de recolhimento do palhiço são, em ordem crescente, o consumo de
combustível, aquisição dos equipamentos, eficiência global da operação e jornada de trabalho.
Perea (2009), estudou sistemas de recolhimento de palha na região central do estado
de São Paulo. O estudo avaliou o desempenho de recolhimento via forrageira com e sem
aleiramento, recolhimento por enfardadora de fardos cilíndricos e colheita integral. Além de
avaliar o custo de cada rota, realizou também a determinação da impureza mineral e da umidade
da palha. Assim, concluiu que o recolhimento via colheita parcialmente integral apresentou
menor teor de impurezas minerais, maior umidade e menor custo por tonelada de palha do
campo até a usina.
Cardoso et al. (2013), avaliaram a recuperação de palha por hectare em diferentes
porcentagens (30%, 50% e 70%) em dois sistemas de recolhimento: colheita integral e
recolhimento por meio de enfardadora. De acordo com os resultados, a colheita integral
apresentou menor custo no raio médio de 30 km e produtividade de 83 Mg ha-1, quando
comparada com o sistema de fardos, na fase agrícola.
Em outro momento, Cardoso et al. (2015), estudaram o recolhimento de palha via
colheita integral e enfardamento, considerando o modelo verticalizado de produção. Nesse
estudo, a colheita integral apresentou, novamente, os menores custo de recuperação de palha e
a TIR (Taxa de Interna de Retorno) ideal. Contudo, dependendo da produtividade da cana-de-
25
açúcar e a fração de recuperação de palha, o sistema de enfardamento pode apresentar melhores
resultados de TIR que a colheita integral, devido aos efeitos da palha na fase industrial.
2.4 “Lei da Balança”
O transporte dos colmos e palha, do campo até o ponto de processamento, é
realizado por caminhões e carretas e, segundo Silva (2006), os principais caminhões utilizados
para carregar a cana-de-açúcar colhida são: caminhão com um reboque, caminhão com dois
reboques e o cavalo-mecânico com dois semi-reboques (Tabela 4).
Tabela 4 - Combinações usuais no transporte de cana-de-açúcar
Descrição Esquema Nome usual
Caminhão plataforma
Truck
Caminhão plataforma com
um reboque acoplado
Romeu e Julieta
Caminhão plataforma com
dois reboques acoplados
Treminhão
Cavalo mecânico com dois
semi-reboques acoplados Rodotrem
Fonte: Adptado de Silva, (2006)
Esses veículos utilizam vias públicas pavimentadas, quer sejam federais, estaduais
ou municipais. Em vista disso, devem obedecer às leis em vigência do CONTRAN. O Decreto
Federal Nº 50.903 de 1961 foi a primeira norma que abordou os limites de cargas por eixo,
surgindo assim a expressão “Lei da Balança”.
No âmbito das CVC, o rodotrem é a composição mais utilizada pelos grupos
canavieiros e em segundo lugar aparece o tradicional treminhão. Segundo a “Lei da Balança”,
por meio da Portaria 63/2009 do Departamento Nacional de Trânsito - DENATRAN, os pesos
por eixo (legais) para o rodotrem são, respectivamente, da frente para trás, 6 Mg, 17 Mg, 17
Mg, 17 Mg e 17 Mg, totalizando 74 Mg de Peso Bruto Total Combinado (PBTC), que é
referente à soma do peso da carga e do veículo.
26
Para o treminhão de 9 eixos (caminhão trucado com dois reboques) a distribuição das cargas
máximas sobre os eixos, da cabine para trás, são, respectivamente, 6 e 17 Mg (conjunto de eixos
em tandem duplo), 25,5 e 25,5 Mg (para os dois eixos triplos), apresentando um total de 74 Mg
de PBTC.
No que tange os pesos brutos e por eixos, a Resolução Nº 489 de 2014 do CONTRAN
relata sobre as tolerâncias admitidas nas fiscalizações dos veículos nas balanças rodoviárias,
em que a tolerância de 5% é aplicada sobre o PBTC. Dessa forma, para o rodotrem que o PBTC
é de 74 Mg, com tolerância, pode chegar até 77,7 Mg, desse peso, cerca de 34 Mg é o peso do
rodotrem vazio, o que resulta em 43 Mg para transporte de carga, representando uma redução
de 17 Mg em média, uma vez que os caminhões de cana transportavam cerca de 60 Mg de
carga.
2.5 Cogeração de energia elétrica
Em 2015, a produção de energia advinda de fontes renováveis atingiu o índice de
41,2% da matriz energética brasileira e manteve-se entre as mais elevadas do mundo
(MME/EPE, 2016). Dentre estes 41,2%, tem-se que 16,9% é de biomassa de cana, 11,3% é
referente à fonte hidráulica, 8,2% é de lenha e carvão vegetal, e 4,7% corresponde a outras
fontes renováveis (MME/EPE, 2016).
O potencial de geração de energia elétrica a partir da biomassa, produzida pelo
processo produtivo de cana-de-açúcar, é determinado por alguns fatores: (i) alternativa
tecnológica adotada para o ciclo termoelétrico de cogeração (ROMÃO JÚNIOR, 2009); (ii)
quantidade de cana-de-açúcar processada; (iii) método de colheita adotado; e (iv) técnicas para
redução dos consumos específicos de energia mecânica, térmica e elétrica no processo
produtivo de açúcar e álcool (CORRÊA NETO e RAMON, 2002).
A partir do cumprimento do Protocolo Agroambiental do estado de São Paulo, nos
últimos 8 anos, as usinas evoluíram, em termos de potência instalada, de 1.865,04 MW para
5.125,51 MW, apresentando aumento de 2,75 vezes (IEA, 2017). Esse aumento permite
entender que as usinas sucroenergéticas podem contribuir de forma significativa com
fornecimento de bioeletricidade, maximizando os níveis de participação da matriz energética
renovável brasileira.
No intervalo entre as safras de 2007/08 a 2015/16, as usinas que adotaram o
Protocolo Agroambiental, apresentaram aumento de 3,02 vezes na produção de energia (MWh),
e aumento de 4,27 vezes na exportação de energia para o SIN (IEA, 2017).
27
2 Subdivisão geográfica dos estados brasileiros de acordo com as similaridades econômicas e sociais.
As regiões administrativas2 (RA), no estado de São Paulo, que mais produziram energia através
da biomassa de cana-de-açúcar estão localizadas nos municípios de São José do Rio Preto com
23 usinas, seguida das regiões de Ribeirão Preto (14 usinas), Campinas (20 usinas), Bauru (12
usinas) e Araçatuba (15 usinas), as quais representaram 64,37% do total de energia produzida
pelas usinas signatárias no estado, na safra 2015/16 (IEA, 2017) (Figura 7).
Figura 7 - Produção de Energia das Unidades Industriais de Cana-de-açúcar Signatárias do
Protocolo Agroambiental, por RA, estado de São Paulo, Safra 2015/16
Fonte: Adaptado de IEA, (2017)
A utilização da palha para queima junto ao bagaço apresenta grande potencial
energético que, se aproveitado, pode tornar a produção de bioeletricidade mais atrativa no setor
elétrico. Dessa forma, pode influenciar na melhoria dos preços de energia elétrica nos leilões,
tornando mais atrativa a produção de energia elétrica em usinas de cana-de-açúcar.
2.6 A palha nas caldeiras
A palha apresenta teor de cinzas superior ao do bagaço, conforme encontrado por Hassuani et
al., (2005) (Tabela 1).
17,30%
13,20%
12,70%
11,30%
9,80%
9,70%
7,00%
6,80%
6,50%3,20%
2,50%
São José do Rio Preto
Ribeirão Preto
Campinas
Bauru
Araçatuba
Barretos
Marília
Franca
Presidente Prudente
Central
Sorocaba
28
As cinzas são constituídas, em sua maioria, por metais alcalinos e sílica (Tabela 5). Esses
elementos presentes na palha podem causar efeitos adversos nas caldeiras, por exemplo,
aumento de incrustação e corrosão. Dessa forma, há uma preocupação em relação à utilização
da palha para queima junto ao bagaço, uma vez que as caldeiras, em sua grande maioria, foram
projetadas para queima somente do bagaço.
Tabela 5 - Composição elementar de bagaço e palha (folhas verdes, folhas secas e ponteiro)
Determinação* Folhas secas Folhas verdes Ponteiros Bagaço
Umidade (g/kg) *
P2O5 0,5 2,0 2,5 0,5
K2O 2,7 13,3 29,5 1,7
CaO 4,7 3,9 2,6 0,7
MgO 2,1 2,2 2,5 0,5
Fe2O3 0,9 0,5 0,2 2,3
Al2O3 3,5 1,4 0,5 2,3
Umidade (g/kg) *
CuO <0,06 <0,06 <0,06 -
ZnO 9 15 35 -
MnO 169 120 155 62
Na2O 123 128 119 45
Fonte: Adaptado de Hassuani et al., (2005)
*base seca
Trabalhos foram realizados para compreender melhor os mecanismos envolvidos
na formação, deposição e incrustação em caldeiras. Como Skrifvas et al. (2004), que estudaram
o comportamento das cinzas em uma caldeira de madeira e observaram que a as partículas de
silicato podem ficar inertes na caldeira, durante a combustão, agindo como agentes de corrosão
ao passar pelos tubos de troca de calor.
Theis et al. (2006), analisaram a tendência de incrustação de cinzas resultante da
queima em caldeiras. Os autores concluíram que o maior teor de cinzas foi encontrado ao
utilizar a palha de turfa (peat), além disso entenderam que a interação entre cloro e enxofre
provocam a deposição durante a combustão.
29
Gogebakan et al. (2009), investigou a deposição de cinzas em caldeira de biomassa,
em que o sulfato de cálcio é o principal componente do processo de deposição. Esse resultado
está em acordo com Jacome (2014), que concluiu que grandes quantidades de metais álcalis e
alcalinos (Na, K, Ca), em presença de cloro e enxofre nas cinzas da palha de cana-de-açúcar
incrementam sua reatividade e facilitam a aparição dos processos termoquímicos como:
aglomeração, deposição e corrosão.
Bizzo et al. (2014), encontraram elevado nível de álcalis presente na palha de cana-
de-açúcar, o que provoca alta fusibilidade das cinzas em relação ao bagaço. Oliveira (2008),
destacou que os sais presentes na palha quando alimentados na fornalha da caldeira, abaixam o
ponto de fusão das cinzas, facilitando sua vaporização e favorecendo a formação de incrustação
nos permutadores de calor. O bagaço não apresenta o mesmo comportamento da palha, por
apresentar menor teor de cloro, que segundo Baxter et al. (1998), deve-se ao seu processamento
na parte industrial da usina, pois o cloro e o potássio são lixiviados no processo de extração do
açúcar dos colmos.
Dessa forma, a utilização da palha para queima dever ser analisada com critério
para não prejudicar o funcionamento das caldeiras. Os projetos de caldeiras para bagaço podem
ser adaptados para a queima da palha ou podem ser analisados a quais processos a palha deve
passar antes de ser misturada ao bagaço, por exemplo, processo de lavagem e fragmentação.
30
3 MATERIAL E MÉTODOS
Os procedimentos metodológicos para atingir os objetivos deste trabalho foram
divididos em duas etapas. A primeira etapa consistiu em analisar as amostras de biomassa,
provenientes de cada rota de recolhimento, em função dos parâmetros de umidade, teor de
impurezas minerais e granulometria, com a finalidade de caracterizá-las para a queima nas
caldeiras. A segunda etapa, refere-se à caracterização dos parâmetros operacionais das rotas de
recolhimento para calcular o custo de recolhimento de palha, avaliando como esse custo se
comporta com a variação da distância de transporte e da porcentagem de área recolhida.
3.1 Coleta da biomassa
As amostras utilizadas para analisar a qualidade da biomassa foram de bagaço (B),
palha (P) e mistura de palha e bagaço (PB). As amostras foram coletadas em três horários
diferentes (8h, 12h e 16h), para caracterizar a biomassa de forma representativa. A composição
das amostras de cada horário foi realizada por meio da coleta de cinco subamostras.
• Rota 1
Na rota 1, a amostragem foi realizada em três pontos diferentes. As amostras de
bagaço foram retiradas no último terno da moenda (Figura 8). Já as amostras de palha e de
mistura de palha e bagaço foram retiradas, respectivamente, no monte de palha após o
descarregamento da palha no pátio da usina (Figura 9), e no monte de palha e bagaço misturados
no pátio da usina (Figura 10).
Figura 8- Ponto de coleta das amostras de bagaço no último terno da moenda na usina
Ponto de
coleta
31
Figura 9 - Ponto de coleta de amostra de palha após o descarregamento no pátio da usina
próximo ao monte de bagaço
Figura 10- Ponto de coleta das amostras de mistura de palha e bagaço no pátio da usina após a
mistura da palha e bagaço
• Rota 2
Os pontos de amostragem das duas rotas estudadas foram diferentes devido as
particularidades de cada rota. Dessa forma, na rota 2 a palha é separada dos colmos por meio
do SLS. A palha soprada cai sobre um transportador de correias que a leva para uma canaleta
com transporte via úmida. Após o percurso via úmida, a palha é transferida para uma esteira de
correias que a destina para uma rosca helicoidal, para alimentação no último terno da moenda.
O ponto de coleta das amostras de palha antes de ser triturada foi na esteira de correias (Figura
11).
Ponto de
coleta
Ponto de
coleta
32
3 Equipamento utilizado para regularizar e uniformizar a moagem.
Figura 11 - Ponto de coleta das amostras de palha lavada na esteira de correia na usina
As amostras de bagaço e da mistura (palha e bagaço) foram retiradas no transporte
no Chute Donnelly3 no último terno da moenda (Figura 12). As amostras de mistura foram
retiradas quando o sistema de mistura da palha estava operando. A coleta do bagaço foi
realizada na interrupção do sistema de alimentação com palha.
Figura 12 – Ponto de coleta de amostra de bagaço e de mistura durante o transporte no Chute
Donelly da moenda dentro da usina
Ponto de
coleta
Ponto
de
coleta
33
3.2 Qualidade da biomassa
A caracterização da qualidade da biomassa foi realizada para analisar como as rotas
de recolhimento, estudadas neste trabalho estão entregando a palha para queima na caldeira
junto ao bagaço. Para isso foram escolhidos os parâmetros importantes que interferem na
eficiência da queima em caldeiras de bagaço.
3.2.1 Determinação do teor de umidade
As amostras coletadas nos ensaios foram acondicionadas hermeticamente em sacos
plásticos, identificadas e transportadas para o laboratório. No laboratório, as amostras foram
transferidas para sacos de papel, identificadas e pesadas, descontando o peso do saco. Em
seguida, os sacos foram colocados na estufa, por 48 horas, à temperatura de 65 ºC (ASTM
E1756). Após essa etapa, o material foi pesado novamente, a fim de obter a massa seca da
amostra para o cálculo do teor de umidade pela diferença de massa.
3.2.2 Determinação da impureza mineral
Para a determinação do teor de impureza mineral (IM) é necessário obter teor de
cinzas totais e cinzas constitutivas. Dessa forma, essa análise foi dividida em duas partes, após
a realização da etapa descrita do item 3.2.1 (teor de umidade). Para esses procedimentos, as
cinco subamostras (amostras secas) foram homogeneizadas para representar a amostra de cada
horário (Figura 13).
Figura 13 - Composição e homogeneização das cinco subamostras (b.s.) para obter uma
amostra de cada tipo (bagaço, palha e mistura)
34
• Cinzas totais
As amostras já secas a 65ºC, de cada horário, foram separadas em aproximadamente
100 g. Após a separação, foram moídas em moinho tipo cruzeta de impacto (martelo) e passadas
em peneira de 0,5 mm de abertura (NREL/TP-510-42622) (Figura 14). Seguida a moagem, foi
determinado o teor de umidade das amostras com a utilização de uma balança provida de
dispositivo de secagem (±105 ºC) (Figura 15).
Figura 14 - Moagem das amostras de bagaço, palha e mistura para queima no forno mufla
Figura 15 - Determinação do teor de umidade das amostras após o processo de moagem
Em seguida, as amostras foram pesadas, em balança analítica de precisão, com peso
de aproximadamente 2 g (NREL/TP-510-42622). A pesagem das amostras foi realizada em
triplicata (Figura 16).
35
Figura 16 - Pesagem das amostras em cadinhos em balança de precisão para a queima em
forno mufla
A queima das amostras no forno mufla foi realizada com os cadinhos tampados
parcialmente, com programação de temperatura de 12 min a 105 ºC, 30 min a 250 ºC e 180 min
a 575 ºC (NREL/TP-510-42622) (Figura 17). Após o resfriamento, o material foi retirado do
forno mufla e pesado novamente.
Figura 17 - Cadinhos acomodados no interior do forno mufla para queima
• Cinzas constitutivas
A análise de cinzas constitutivas foi realizada após a lavagem das amostras para
retirada de todo material mineral aderido à biomassa. As amostras provenientes da secagem
foram separadas em aproximadamente 25 g, em triplicata (NREL/TP-510-42622). Em seguida,
36
foram lavadas em um desfibrador, com 1,5 L de água a 2000 rpm, por 3 minutos de operação
(Figura 18).
Figura 18 - Lavagem das amostras no desfibrador
O material lavado foi passado através de um par de peneiras com aberturas de 2 mm
e 850 µm para drenar a água de lavagem (Figura 19). As etapas de lavagem e peneiramento
foram repetidas, três vezes, em cada amostra, para garantir maior eficiência na limpeza da
biomassa. Ao final dos estágios de lavagem, as amostras foram secas em estufa, de acordo com
o procedimento descrito em determinação do teor de umidade, pesadas, moídas, queimadas e
pesadas novamente, segundo o método detalhado em cinzas totais.
Figura 19 – Peneiramento da amostra após a lavagem
3.2.3 Determinação da granulometria
A determinação da granulometria foi realizada nas amostras após a secagem em
estufas. Cada amostra foi homogeneizada, separada e pesada (±100 g) para ser passada em
séries de peneiras com aberturas determinadas de acordo com o tipo de amostra (Tabela 6).
37
Tabela 6 - Sequência das aberturas das peneiras utilizadas para os três tipos de amostras
Abertura das peneiras (mm)
Bagaço Palha Mistura de Palha e
Bagaço
12,50 90,00 63,00
9,50 63,00 50,00
6,70 50,00 31,50
4,75 31,50 19,00
4,00 19,00 12,50
3,35 12,50 9,00
2,36 9,00 6,70
1,70 6,70 4,75
0,85 4,75 4,00
0,50 4,00 3,35
0,25 3,35 2,36
0,15 2,36 1,70 1,70 0,85 0,85 0,50 0,50 0,25 0,25 0,15
0,15
As peneiras foram pesadas antes e após o peneiramento para o registro do peso
retido em cada abertura. As peneiras utilizadas, de aberturas de 90 mm a 0,15 mm, foram
colocadas em ordem decrescente de abertura em um agitador de peneiras com 2 mm de
amplitude de vibração por 15 min (Analysette 3 PRO, Fritsch, Idar-Oberstein, Germany)
(Figura 20).
Figura 20 - Agitador de peneiras Analysette 3 PRO
38
3.3 Viabilidade econômica
O custo de recolhimento de palha (R$ Mg-1) foi calculado por meio do software
CanaSoft, que é alimentado com os dados que caracterizam os cenários de estudo e os
parâmetros operacionais das máquinas utilizadas em cada rota de recolhimento.
3.3.1 Determinação do custo de recolhimento
O cálculo do custo de recolhimento de palha foi realizado utilizando o software
CanaSoft desenvolvido pelo CTBE/CNPEM. O CanaSoft é uma ferramenta constituída por
planilhas eletrônicas e integra vários módulos de cálculos (CARDOSO, 2014). Ao inserir os
dados que descrevem o sistema de produção, o modelo calcula o custo de produção da cana-de-
açúcar e o inventário do seu ciclo de vida (CARDOSO, 2014).
De acordo com Cardoso (2014), o CanaSoft é composto por módulos de cálculos,
tais como: descrição do cenário, operações, maquinário e insumos. Os dados de entrada desses
módulos são a base para os cálculos que o modelo realiza (Tabela 7). Assim, com a utilização
do CanaSoft foi possível calcular o custo de recolhimento de palha de acordo com as definições
de cada rota. A Figura 21, demonstra como ocorre a integração dos módulos de cálculos e
descrição do cenário para obter o custo de produção.
Tabela 7 - Variáveis de entrada dos módulos de cálculos do CanaSoft
Fonte: Adaptado de Cardoso, (2014)
Descrição do cenário Operações Maquinários Insumos
Moagem da usina Preparo do solo Potência Mudas
Ciclo da cana Plantio Custo Calcário
Produtividade da cana Tratos culturais Peso Gesso
Fator de aglomeração da
cultura Corte Depreciação
Torta de
filtro
Área e tipo de plantio Carregamento e transporte Vida útil
Vinhaça
Número de cortes Eficiências operacionais Cinzas
Quantidade de mudas
utilizadas Eficiências gerenciais
Velocidade de
operação Inseticida
Tipo de colheita Eficiência de manutenção Nematicida
Recolhimento de palha Consumo de combustível Largura
operacional Herbicida
Tipo de transporte Utilização efetiva Maturador
Aplicação de resíduos
industriais
Capacidade
operacional Fertilizante
Propriedade da terra (própria
ou arrendamento)
39
Figura 21 - Estrutura do modelo com os diferentes módulos de cálculo
Fonte: Adaptado de Cavalett et al., (2016)
Para realizar os cálculos dos cenários, estabelecidos nesse estudo, foi necessário
ajustar as planilhas do CanaSoft em função dos dados de entrada definidos em cada cenário
tecnológico. Dessa forma, os parâmetros do módulo de cálculo, operações e insumos foram
utilizados para todos os cenários, alterando somente a forma de colheita e transporte de colmos
e palha, conforme especificado em cada rota.
3.3.2 Parâmetros técnicos
• Rota 1
A obtenção dos parâmetros técnicos dessa rota foi realizada para as operações de
aleiramento, recolhimento e transporte da palha. No aleiramento, os tempos de trabalho,
manutenção, manobras e paradas foram quantificados com a utilização de um cronômetro. Com
isso, foi possível calcular a eficiência de manutenção, eficiência gerencial e operacional, como
também as horas efetivas de trabalho. Além disso, foi obtido a largura operacional, modelo e
potência do trator utilizado para tracionar o ancinho aleirador. Os dados que não foram medidos
40
nessa avaliação foram disponibilizados pela usina, como o consumo de combustível e
velocidade média de deslocamento do trator.
O recolhimento a granel, via forrageira, foi acompanhado em campo para obter
dados de: consumo de combustível, tempo de trabalho e de manutenção da máquina, tempo
utilizado para realizar manobras, desembuchamentos e deslocamentos, potência do motor e
velocidade média de deslocamento.
Os tempos, definidos anteriormente, foram quantificados da mesma forma realizada
para a operação de aleiramento. A velocidade média de deslocamento e o consumo médio de
combustível foram obtidos por meio dos dados disponíveis no computador de bordo da
forrageira. Para isso, foram registrados durante todo o ensaio, a cada dois segundos,
aproximadamente, a velocidade média e o consumo de combustível, disponíveis no visor, para
obtenção da média desses parâmetros no dia de avaliação. A quantificação de consumo de
combustível foi realizada, dessa forma, devido à ausência do comboio de abastecimento após o
término da operação de recolhimento.
O consumo de combustível, velocidade média de deslocamento e peso dos
caminhões de transporte de palha foram disponibilizados pela usina, assim como a capacidade
volumétrica dos transbordos.
• Rota 2
Para a colheita integral, não foi necessário realizar o acompanhamento em campo,
pois foram utilizados os dados médios das usinas parceiras do projeto Sucre
(CTBE/CNPEM/PNUD/GEF) (Tabela 8).
Tabela 8 – Parâmetros da colhedora utilizados na colheita integral
Colhedora de esteira A8800 Case IH
Tempo de operação 24 h
Eficiência de manutenção 80%
Eficiência gerencial 70%
Eficiência operacional 80%
Horas efetivas de trabalho 10,8 h
Peso 18.300 kg
Vida útil 12.000 h
Potencia nominal 358 cv
Largura operacional 1,50 m
Investimento inicial R$ 1.150.000,00
41
4Distância média entre os canaviais e a usina, determinado de acordo com Conab, 2017.
A velocidade média de deslocamento, capacidade de campo efetiva e consumo de
combustível são parâmetros calculados pelo CanaSoft de acordo com a produtividade e com a
porcentagem de palha recolhida.
Nessa rota, o transporte da palha é realizado junto com os colmos no rodotrem. O
CanaSoft calcula o número de caminhões necessários para fazer o transporte da carga de acordo
com a produtividade, porcentagem de palha recolhida, distância de transporte, definidos em
cada cenário, e com os dados do rodotrem (Tabela 9).
Tabela 9 – Parâmetros utilizados para o rodotrem
Modelo caminhão Scania G480 CA6X4
Vida útil 500.000 km
Volume útil 184 m3
3.3.3 Cenários tecnológicos
A definição dos cenários de produção de cana-de-açúcar e recolhimento de palha é
importante para possibilitar a comparação das duas rotas de recolhimento abordadas nesse
trabalho. Dessa forma, os cenários e os dados de entrada utilizados para o cálculo do custo de
recolhimento da palha foram definidos de acordo com a realidade das usinas parceiras do
projeto Sucre (CTBE/CNPEM/PNUD/GEF).
Os dados de entrada definidos nesse trabalho foram:
• Moagem da usina: 3.000.000,00 Mg ano-1;
• Dias efetivos de safra: 200 dias;
• Raio médio4 de transporte: 30 km;
• Número de cortes: 5 cortes;
• Porcentagem de plantio mecanizado: 100%;
• Quantidade de mudas utilizadas no plantio: 16 Mg ha -1;
• Porcentagem de colheita mecanizada com cana crua: 100%;
• Porcentagem de perda na colheita: 10% (MAGALHÃES et al., 2006);
• Teor de impureza vegetal aderida aos colmos: 7,25%;
• Teor de impureza mineral aderida aos colmos: 1,20%;
• Porcentagem da área com recolhimento de palha: 100%;
42
• Quantidade de palha produzida: 140 kg de palha por tonelada de colmo
produzida (HASSUANI et al., 2005).
O custo de recolher a palha pelas duas rotas foi calculado em relação a um cenário
base, definido como colheita convencional, sem recolhimento de palha. Pois, o CanaSoft
apresenta o custo total de produção, que inclui o custo dos colmos e da palha, quando tem
recolhimento. Assim, para obter somente o custo de recolher a palha, foi necessário diminuir o
custo das rotas estudadas do custo da colheita convencional sem recolhimento (Figura 22). Após
essa etapa o custo de recolhimento de palha foi calculado em base seca, retirando a umidade
para cada cenário estabelecido.
Figura 22 – Cálculo do custo de recolhimento de palha para as duas rotas estudadas
Os cenários foram definidos em duas situações distintas, com foco no transporte da
carga. A primeira situação foi sem restrição de peso da carga transportada – “Lei da Balança”,
já a segunda situação foi obedecendo a “Lei da Balança”. Para cada situação, o custo de
recolhimento foi calculado variando a produtividade e porcentagem de palha recolhida (Figura
23).
43
Figura 23 - Cenários para o cálculo do custo de recolhimento de palha
3.3.4 Determinação de custo industrial
A rota 2 é uma alternativa em que a palha é levada junto com os colmos, sendo
separada por meio do SLS e transportada até o último terno da moenda. Esse processo de
separação e transporte da palha apresenta custo de investimento e de operação, que foi
considerado como custo industrial, presente somente na rota 2. Portanto, a rota 2 possui, além
do custo de recolhimento (custo agrícola), o custo de operar a palha até o ponto de mistura com
o bagaço, sendo este o último terno da moenda.
Nesse caso, o custo denominado de industrial é referente à separação e transporte
da palha até o último terno da moenda, sendo necessário enfatizar que não foram considerados
os impactos da palha na produção industrial de etanol e açúcar.
O SLS é composto, basicamente, por estrutura metálica, ventiladores, câmara de
despressurização, câmara de limpeza e moega. Em complemento ao SLS temos as esteiras de
transporte, peneira e materiais elétricos para acionar toda essa estrutura. A estimativa do custo
de investimento de todos esses equipamentos e custo operacional foi realizada de acordo com
Souza (2012), devido à dificuldade em obter dados com as usinas para a realização dos custos
Sem Lei da
Balança
65 Mg ha-1
Rota 1 e Rota 2
Com Lei da
Balança
30% 50% Porcentagem de
recolhimento
Produtividade
Rotas de
recolhimento
Sem Lei da
Balança
80 Mg ha-1
Rota 1 e Rota 2
Com Lei da
Balança
30% 50%
44
do SLS, no trabalho utilizado com referência a eficiência média de separação considerada foi
de 70% para as impurezas leves.
Os custos estimados por de Souza (2012), foram realizados para usinas com
processamento de 2.000.000,00 Mg de cana por safra. De acordo com Tsagkari et al. (2016) é
possível extrapolar os custos de plantas industriais para outras plantas de maior escala, com
base no custo total da planta ou em alguns equipamentos. Dessa forma, para o custo de processar
a palha, da entrega no SLS até o último terno da moenda, foi utilizado um fator de incremento
em relação aos custos de Souza (2012). O fator de incremento foi encontrado a partir da
correlação (Equação 1) proposta por Williams (1947) citado por Tsagkari et al. (2016), que
depende do tamanho e escala do processo ou equipamento.
𝐶1
𝐶2= (
𝑆1
𝑆2)
𝑝
× 𝑡 Equação 1
Onde:
C1: custo escala 1
C2: custo escala 2
S1: escala 1
S2: escala 2
p: expoente para processo ou equipamento escalado
t: fator de correção
O expoente é escolhido de acordo com a tabela de valores utilizadas em
biorefinarias. Segundo Tsagkari et al. (2016) para biomassas, grãos para bioetanol, etanol,
biomassa para etanol e biodiesel o expoente varia de 0,7 a 0,9. O fator t é utilizado para
dimensionar os dados, considerando a data e localização da estimativa, usando índices
apropriados e correção por diferenças de temperatura, pressão e materiais de construção
segundo Kharbanda e Stallworthy (1988) citado por Tsagkari et al. (2016).
Ao realizar a extrapolação do custo para usina de 3.000.000,00 Mg de cana-de-
açúcar por safra, os custos foram corrigidos de julho de 2012 para julho de 2017, aplicando o
índice IGP-M (Índice Geral de Preços – Mercado), medido pela FGV (Fundação Getúlio
Vargas). Esse índice é mais indicado para esse caso, dado que em seu cálculo é considerado a
inflação de preços desde matérias-primas agrícolas e industriais até bens e serviços finais.
45
3.3.5 Análise de sensibilidade
A análise de sensibilidade foi realizada utilizando o CanaSoft para entender como
o custo de recolhimento de palha é influenciado pela variação do raio médio e da porcentagem
de área recolhida. Portanto, a sensibilidade foi feita para todos os cenários apresentados na
Figura 23.
O raio médio padrão utilizado para os resultados dos cenários desse trabalho foi de
30 km. Além disso, para análise de sensibilidade foram utilizados os raios de 20 km, 40 km, 50
km e 60 km, buscando identificar a influência da distância de transporte no custo de
recolhimento de palha nas duas rotas analisadas.
Os custos para os cenários apresentados na Figura 23 foram calculados para o
recolhimento de 100% da área. Diante disso, o custo de recolhimento também foi calculado
para 20% e 60% de área recolhida, o que representa, respectivamente, o recolhimento de talhões
para reforma e o recolhimento de talhões a partir do terceiro corte.
46
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados deste trabalho foram divididos em duas partes principais: qualidade
da biomassa utilizada para queima nas caldeiras das usinas sucroenergéticas e análise dos custos
de recolhimento de palha do campo até a usina.
4.1 Qualidade da Biomassa
4.1.1 Teor de umidade
As medidas de umidades realizadas para os três tipos de amostras (bagaço, palha e
mistura) são apresentadas em base úmida (b.u.). O teor de umidade é um parâmetro importante
a ser analisado na queima de biomassas. De acordo com o Vale et al. (2000), o teor de umidade
da biomassa interfere na produção de calor por unidade de massa, logo, o teor de umidade
elevado implica em um menor poder calorífico.
O teor médio de umidade (b.u.) para o bagaço, palha e mistura de palha e bagaço
ao longo do ensaio, para a primeira rota estudada, não apresentou comportamento similar
(Tabela 10). As amostras de bagaço e de palha apresentaram redução da umidade média às 12h
em relação às 8h e aumento no teor médio de umidade às 16h. No entanto, para as amostras de
mistura de palha e bagaço não foi observado o mesmo comportamento. O teor médio de
umidade aumentou 6,63% no horário de amostragem das 12h em relação às 8h; e reduziu
aproximadamente 14% às 16h em relação ao teor médio obtido às 12h.
A umidade média geral da palha para a rota 1 está bem abaixo da umidade média
geral do bagaço (Tabela 10). Essa diferença é explicada pelas condições de recolhimento, que
foi realizado alguns dias (±10 dias) após a colheita. Durante a colheita a palha apresenta
umidade de 30% – 60% (BEER et al. 1996; PAES e OLIVEIRA, 2005; MICHELAZZO e
BRAUNBECK, 2008) e, após a exposição ao sol, esse teor de umidade reduz para 30% no
período de 2 a 3 dias, e 15% com exposição ao sol em torno de 14 dias, de acordo com De Beer
et al. (1996).
A palha com teor médio de umidade de 13,42%, por apresentar umidade inferior à
do bagaço, não está em condições ideais de ser utilizada para a queima em caldeiras das usinas
de cana-de-açúcar. Por isso, a forma encontrada, pelas usinas, é de utilizá-la junto ao bagaço,
fazendo uma mistura em que o bagaço seja adicionado em maior proporção.
Trabalhos já desenvolvidos encontraram o teor de umidade de palha de 10,40%
(MESA-PÉREZ et al. 2013), 8,80% (LUIS e JACOME, 2014), 8,42% (RUEDA-ORDÓÑEZ e
TANNOUS, 2015) e 11,00% (MENANDRO et al., 2017). Essa variação da umidade da palha
47
é dependente do clima, do período de exposição ao sol, da forma de recolhimento e transporte
da biomassa.
Tabela 10 – Teor de umidade (% b.u.) das amostras de bagaço, palha e mistura para a rota 1
Horário de
Amostragem
Bagaço Palha Palha e Bagaço
Ponto Umidade
(%) Ponto
Umidade
(%) Ponto
Umidade
(%)
8h
1 46,17 1 9,34 1 42,72
2 45,62 2 10,30 2 45,34
3 46,27 3 17,73 3 38,27
4 46,05 4 15,27 4 43,34
5 47,87 5 14,58 5 38,59 Média 46,40 Média 13,44 Média 41,65 DP 0,86 DP 3,53 DP 3,10
CV 0,02 CV 0,26 CV 0,07
12h
1 43,95 1 16,75 1 42,75
2 44,69 2 15,02 2 47,93
3 43,00 3 8,87 3 46,76
4 43,14 4 10,72 4 40,43
5 40,08 5 13,37 5 44,17 Média 42,97 Média 12,95 Média 44,41 DP 1,75 DP 3,18 DP 3,02
CV 0,04 CV 0,25 CV 0,07
16h
1 43,44 1 17,74 1 34,32
2 43,82 2 16,23 2 38,74
3 49,32 3 10,42 3 37,23
4 50,76 4 10,06 4 41,12
5 48,97 5 14,85 5 39,80 Média 47,26 Média 13,86 Média 38,24 DP 3,39 DP 3,46 DP 2,62
CV 0,07 CV 0,25 CV 0,07
Média Geral 45,54 Média Geral 13,42 Média Geral 41,43
Na rota 2, a umidade média das amostras de bagaço, palha e mistura apresentaram
comportamentos diferentes para os três horários amostrados (Tabela 11). O teor médio de
umidade do bagaço apresentou aumento inferior a 0,5% entre os horários amostrados. Nas duas
rotas analisadas a umidade do bagaço está de acordo com o esperado, uma vez que a umidade
utilizada para a queima do bagaço nas caldeiras é de aproximadamente 50%. Esses resultados
também se assemelham aos de Hassuani et al. (2005) e Bizzo et al. (2014), que encontraram,
respectivamente, 50,2% e 50%.
48
A palha obtida na rota 2 apresentou a umidade média geral de 67,21%, esse valor
está de acordo com as condições da amostragem, pois, essas amostras foram transportadas via
úmida. No entanto, ao serem incorporadas ao bagaço, no último terno da moenda, o excesso de
água foi retirado, sendo evidenciado pelo teor médio geral da umidade da mistura (51,34%).
Nas duas rotas, podemos perceber que as amostras de mistura de palha e bagaço
apresentam umidade média geral próxima ao aconselhável para queima na caldeira. Na rota 1,
a umidade média geral da mistura foi inferior à do bagaço devido ao baixo teor de umidade da
palha. Para a rota 2, a umidade média geral da palha ocasionou o aumento da umidade da
mistura, em relação ao bagaço.
Tabela 11 - Teor de umidade (% b.u.) das amostras de bagaço, palha e mistura para a rota 2
Horário de
Amostragem
Bagaço Palha Palha e Bagaço
Ponto Umidade
(%) Ponto
Umidade
(%) Ponto
Umidade
(%)
8h
1 51,63 1 71,62 1 51,41
2 49,05 2 65,31 2 49,85
3 49,55 3 68,69 3 55,78
4 47,27 4 69,54 4 48,71
5 50,21 5 67,69 5 44,38 Média 49,54 Média 68,57 Média 50,03 DP 1,60 DP 2,32 DP 4,14
CV 0,03 CV 0,03 CV 0,08
12h
1 48,49 1 58,55 1 53,72
2 49,10 2 67,43 2 53,83
3 50,37 3 62,84 3 54,65
4 50,70 4 65,92 4 55,27
5 50,20 5 65,68 5 52,32 Média 49,77 Média 64,08 Média 53,96 DP 0,94 DP 3,51 DP 1,11
CV 0,02 CV 0,05 CV 0,02
16h
1 50,04 1 70,00 1 48,38
2 48,74 2 68,36 2 47,58
3 52,07 3 67,85 3 49,11
4 49,77 4 68,76 4 52,51
5 49,20 5 69,88 5 52,56 Média 49,96 Média 68,97 Média 50,03 DP 1,28 DP 0,95 DP 2,35
CV 0,03 CV 0,01 CV 0,05
Média Geral 49,76 Média Geral 67,21 Média Geral 51,34
49
4.1.2 Impurezas Minerais
Na rota 1, a impureza mineral média (b.s.), para os três horários amostrados, nas
amostras de bagaço, palha e mistura apresentou redução do teor às 12h em relação às 8h; e
aumento às 16h referente ao teor encontrado às 12h (Tabela 12).
A média geral de impureza mineral (IM) para as amostras de bagaço, na rota 1,
apresentou resultado diferente do encontrado em trabalhos realizados anteriormente, que
variam entre 1,4% - 4,0% (CAMARGO et al., 1990; SILVA et al., 2010; ROCHA et al., 2012;
DA SILVA et al., 2015). Apesar disso, Manyà e Arauzo (2008), encontraram o teor de IM de
5,02% para o bagaço de cana-de-açúcar, que é o mais próximo ao encontrado neste trabalho
(6,58%).
O teor médio de IM da palha e da mistura, na rota 1, pode ser explicado pelo local
de amostragem, que conforme as Figura 9 e Figura 10, as amostras estavam no pátio da usina
(monte de bagaço), em que a manipulação e mistura da palha e do bagaço pode ser o motivo do
incremento de impurezas minerais a estas amostras.
Tabela 12 – Impureza mineral das amostras de palha, bagaço e mistura, para a rota 1
Na rota 2, as amostras de bagaço, palha e mistura, para os três horários amostrados,
apresentaram aumento do teor de médio de impurezas minerais às 12h, em comparação ao das
8h, e redução desse teor às 16h, quando comparado às 12h (Tabela 13).
O teor médio de impureza mineral do bagaço, da rota 2, está de acordo com
trabalhos anteriores, que os teores foram de 2,8% ± 0,9 (SILVA et al., 2010), 2,8% ± 1,4
Amostra Horário de Amostragem Impureza Mineral (%)
Bagaço
8h 7,42 ± 0,52
12h 5,95 ± 0,31
16h 6,37 ± 0,36
Média Geral 6,58 ± 0,44
Palha
8h 10,40 ± 0,44
12h 9,47 ± 0,04
16h 11,01 ± 0,26
Média Geral 10,29 ± 0,45
Palha e Bagaço
8h 8,17 ± 0,07
12h 7,85 ± 0,08
16h 8,89 ± 0,25
Média Geral 8,30 ± 0,31
50
(ROCHA et al., 2012) e 1,42% (DA SILVA et al., 2015). As diferenças entre esses resultados
podem ser explicadas pela heterogeneidade da biomassa de cana-de-açúcar.
A impureza mineral média da palha, observando as duas rotas, apresentou variações
de 6,22% a 11,01% (Tabela 12 e 13). Essa variação pode ser verificada em trabalhos anteriores,
como Hassuani et al. (2005), que encontraram 8,15%, Gómez et al. (2010), com 7,5% ± 0,3,
Silva et al. (2010), com 6,0% ± 0,10 e Da Silva et al. (2015), com 12,19% de IM para amostras
de palha.
As diferenças entre os teores de IM em diferentes rotas está de acordo com
Braunbeck e Albrecht Neto (2008), que constataram que a palha que foi lançada no solo, e só
depois recolhida, e a palha lançada diretamente no transbordo apresentam qualidades diferentes
em termos de IM. A incorporação de materiais indesejáveis na cana-de-açúcar e na palha
recolhida pode ser ocasionada por fatores como: (i) falta de manutenção e regulação das
máquinas utilizadas; (ii) treinamento e habilidade do operador; (iii) tipo de preparo do solo, (iv)
topografia do local; e (v) tipo e umidade do solo.
Tabela 13 - Impureza mineral das amostras de palha, bagaço e mistura para a rota 2
Amostra Horário de Amostragem Impureza Mineral (%)
Bagaço
8h 2,35 ± 0,07
12h 2,96 ± 0,09
16h 2,57 ± 0,09
Média Geral 2,62 ± 0,18
Palha
8h 7,05 ± 0,23
12h 7,29 ± 0,12
16h 6,22 ± 0,03
Média Geral 6,89 ± 0,32
Palha e Bagaço
8h 4,10 ± 0,11
12h 4,15 ± 0,18
16h 3,29 ± 0,07
Média Geral 3,85 ± 0,28
A quantidade aceitável de impureza mineral aderida à biomassa para ser queimada
nas caldeiras é uma questão que não foi definida em totalidade; e dessa forma, não foi possível
encontrar na literatura trabalhos que abordam esse assunto. No entanto, o Centro de Tecnologia
Canavieira (CTC), em suas pesquisas desenvolvidas com cana-de-açúcar, classificou os teores
de impurezas minerais em baixo, médio e alto (Tabela 14), de acordo com a colheita
51
mecanizada. Com base nessa classificação, as amostras de palha e mistura, das duas rotas
estudadas, apresentaram os teores de IM superiores a 1,20%, sendo assim classificadas como
alto.
Tabela 14 – Classificação do Teor de Impurezas Minerais
Classificação Teor de Impureza Mineral (%)
Baixo < 0,7
Médio 0,7 a 1,20
Alto > 1,20
Fonte: Adaptado de (CTC, 2012) e (PAES, 2011)
Analisar o teor de IM antes de queimar a biomassa é importante para evitar o mau
funcionamento da caldeira. Gómez et al. (2010), Demirbas (2005), e Jenkins et al. (1998)
destacaram que os materiais inorgânicos nas cinzas podem provocar desgastes e corrosão nas
caldeiras. Esses problemas podem ser provocados pelos processos de “fouling” e “slagging”,
que, de acordo com Gómez et al. (2010), as substâncias geradas na combustão são depositadas
e condensadas nas superfícies de troca de calor e, dessa forma, prejudicam a eficiência de troca
térmica e aceleram os processos de corrosão. Portanto, as amostras de mistura, das duas rotas,
apresentam riscos ao funcionamento das caldeiras.
4.1.3 Granulometria
• Rota 1
A distribuição granulométrica, para as amostras de bagaço, apresentou diferenças
entre os três horários amostrados e diminuição do peso retido após o intervalo de 0,50 a 1,70
mm (Figura 24). A maior porcentagem de bagaço (± 60,00%) foi retida em peneiras de até 1,70
mm de abertura. Logo, por média ponderada, o tamanho médio encontrado para as partículas
de bagaço, nos três horários, foi de 0,82 mm.
52
Figura 24 – Distribuição granulométrica do bagaço, da rota 1, para os três horários de
amostragem
Para as amostras de palha, nos três horários amostrados, a granulometria apresentou
distribuição mais heterogênea, sem concentrar o peso retido em apenas um intervalo (Figura
25). Além disso, o tamanho das partículas variou de diâmetros inferiores a 0,15 mm e superiores
a 90,00 mm. Essa dispersão das amostras de palha é explicada pela heterogeneidade do corte
da palha pela máquina forrageira. A altura da leira influencia na quantidade de palha recolhida
e na operação de corte dentro na máquina, ou seja, leiras altas (com mais palha) provocam
embuchamento e diminuição na qualidade do corte da palha.
Para as amostras de palha verificou-se que a maior porcentagem de massa (61,80%)
esteve retida em peneiras de até 9,00 mm de abertura, sendo a maior porcentagem retida nos
intervalos de 4,75 a 9,00 mm. Assim, o tamanho médio encontrado para as partículas de palha
foi de 6,96 mm.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
<0,15 a 0,25 0,50 a 1,70 2,36 a 4,00 4,75 a 9,50 >12,50
Porc
enta
gem
de
pes
o r
eitd
o (
%)
Abertura das peneiras (mm)
8h 12h 16h
53
Figura 25 - Distribuição granulométrica da palha, da rota 1, para os três horários de amostragem
Para as amostras de mistura de palha e bagaço, a granulometria das 12h e das 16h
apresentou comportamento semelhante em relação à quantidade de amostra retida nas diferentes
aberturas (Figura 26). A partir da análise da distribuição da granulometria pode-se perceber
que, em ambos horários, houve aumento da porcentagem retida nos intervalos de 0,50 a 1,70
mm e de 4,75 a 9,00 mm.
Os dois intervalos mencionados podem ser observados como os que mais retiveram
amostras de bagaço e palha, respectivamente. Portanto, é possível afirmar que a distribuição do
tamanho das partículas da mistura depende da quantidade de palha que é adicionada ao monte
de bagaço. Dessa forma, se na mistura for incorporado grande quantidade de palha, proveniente
da forrageira, o tamanho médio das partículas da mistura pode ser alterado, tendendo a
aumentar.
Ao analisar os três horários, 59,95% do peso retido da mistura esteve em peneiras
de aberturas até 4,75 mm. Logo, o diâmetro médio das partículas da mistura é de 2,94 mm;
sendo assim, maior que o tamanho médio do bagaço (0,82 mm) e menor que o tamanho médio
da palha (6,96 mm).
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
<0,15 a
0,25
0,50 a 1,70 2,36 a 4,00 4,75 a 9,00 12,50 a
31,50
50 a
>90,00
Porc
enta
gem
de
pes
o r
etid
o (
%)
Abertura das peneiras (mm)
8h 12h 16h
54
Figura 26 - Distribuição granulométrica da mistura de palha e bagaço, da rota 1, para os três
horários de amostragem
• Rota 2
Para as amostras de bagaço percebe-se que ocorreu aumento da porcentagem de
peso retido no intervalo de 0,50 a 1,70 mm e diminuição de peso retido à medida que aumenta
a abertura das peneiras nos três horários amostrados (Figura 27). Para o bagaço 61,48% das
amostras ficaram retidas até a abertura de 1,70 mm, apresentando um tamanho médio de
partícula de 0,84 mm.
Figura 27 - Distribuição granulométrica do bagaço, da rota 2, para os três horários de
amostragem
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
<0,15 a
0,25
0,50 a 1,70 2,36 a 4,00 4,75 a 9,00 12,50 a
31,50
50,00 a
>63,00
Porc
enta
gem
de
pes
o r
etid
o (
%)
Abertura das peneiras (mm)
8h 12h 16h
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
<0,15 a 0,25 0,50 a 1,70 2,36 a 4,00 4,75 a 9,50 >12,50Porc
enta
gem
de
pes
o r
etid
o (
%)
Abertura das peneiras (mm)
8h 12h 16h
55
A granulometria da palha apresentou comportamento mais homogêneo, tendo sua
maior porcentagem de peso retida no último intervalo da sequência das peneiras (Figura 28).
Dessa forma, mais de 80% da amostra possui tamanho superior a 50,00 mm, o que resultou no
tamanho médio da palha de 82,74 mm. Esse diâmetro médio da palha está de acordo com o
esperado, visto que a palha não passou por nenhum processo de fracionamento para diminuição
do seu tamanho.
Figura 28 - Distribuição granulométrica da palha, da rota 2, para os três horários de amostragem
As amostras de mistura de palha e bagaço apresentaram a distribuição
granulométrica bem heterogênea quando comparadas a da palha (Figura 29). A maior parte das
amostras (62,29%) ficou retida em peneiras de até 6,70 mm de diâmetro, o que proporciona o
tamanho médio de 2,07 mm para a mistura. Além disso, menos de 4,00% das amostras ficaram
retidas em peneiras de abertura superior a 50,00 mm. Esses resultados permitem inferir que é
satisfatória a utilização da moenda para diminuição do tamanho da palha.
O tamanho médio do bagaço para as duas rotas foram bem próximos (±1,00 mm),
o que também se aproxima ao diâmetro de 1,40 mm, para bagaço proveniente de moendas,
encontrado por Bizzo et al. (2014). A caracterização do tamanho do bagaço auxilia no
entendimento de qual tamanho, aproximadamente, a palha deve apresentar para ser incorporada
ao bagaço na queima nas caldeiras.
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
<0,15 a 0,25 0,50 a 1,70 2,36 a 4,00 4,75 a 9,00 50,00 a
>90,00
Porc
enta
gem
de
pes
o r
etid
o (
%)
Abertura das peneiras (mm)
8 h 12 h 16 h
56
Figura 29 - Distribuição granulométrica da mistura de palha e bagaço, da rota 2, para os três
horários de amostragem
A diferença entre o tamanho médio da palha proveniente das duas rotas avaliadas
nesse trabalho era esperada, pois, na rota 1, a palha passa por processo de fracionamento do seu
tamanho no campo e, na rota 2, a palha apresenta o tamanho adquirido após a colheita
mecanizada. Esse tipo de análise é importante para avaliar como a palha interfere no tamanho
final da mistura que será inserida na caldeira.
A caracterização granulométrica da mistura é de suma importância para verificar se
o tamanho das partículas irá prejudicar a eficiência do processo de combustão. Pois, segundo
Gómez et al. (2010), não é possível operar as atuais caldeiras de bagaço somente com palha,
em virtude da ampla granulometria (heterogeneidade) das partículas, da baixa densidade e
outros fatores característicos da composição desta biomassa. No entanto, não há disponível na
literatura o limite aceitável do tamanho da palha para queima sem prejudicar o funcionamento
das caldeiras, que tem sido comentado no setor sucroenergético é que não é recomendável a
queima de materiais desuniformes e com tamanho muito superior ao tamanho médio de 12 mm.
A mistura de palha e bagaço, das duas rotas, apresentou tamanho médio inferior a
3,00 mm, o que não é muito superior ao tamanho médio do bagaço (±1,00 mm). No entanto,
deve-se atentar que esse é o tamanho médio das partículas, o que não exclui a presença de
partículas de tamanho maior, como visto anteriormente. Ao analisar a utilização da mistura para
queima nas caldeiras, Gómez et al.(2010), encontraram que a queima da mistura de bagaço e
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
<0,15 a
0,25
0,50 a 1,70 2,36 a 4,00 4,75 a 9,00 12,50 a
31,50
50,00 a
>63,00
Porc
enta
gem
de
pes
o r
etid
o (
%)
Abertura das peneiras (mm)
8h 12h 16h
57
palha apresentou maior eficiência quando comparada a queima somente com palha. Nesse teste
a palha apresentava tamanho médio de 11,64 mm.
4.2 Viabilidade econômica
4.2.1 Parâmetros técnicos
• Rota 1
O acompanhamento da rota 1 permitiu caracterizar as operações de aleiramento,
recolhimento e transporte. Os dados referentes a cada etapa foram inseridos no CanaSoft nas
abas de maquinário, implementos, caminhões e transporte. Essas informações permitiram
calcular o custo de recolhimento com maior confiabilidade.
Para a operação de aleiramento, foi necessário coletar dados referentes ao trator e
ao implemento utilizado para formação das leiras (Tabela 15). No recolhimento de palha de
cana-de-açúcar, o aleiramento é a primeira etapa realizada após a colheita mecanizada. No
campo, o aleirador começa a trabalhar primeiro, para que tenha número de leiras suficientes
para não comprometer a operação de recolhimento com a forrageira.
Tabela 15 – Parâmetros da operação de aleiramento
Na avaliação do recolhimento de palha, via forrageira, foi possível obter os dados
necessários para caracterizar a operação no CanaSoft (Tabela 16).
Trator Case IH Maxxum
Potência nominal 180 cv
Velocidade média de operação 9 km h-1
Tempo diário de operação 20 h
Eficiência de manutenção 75%
Eficiência gerencial 80%
Eficiência operacional 70%
Horas efetivas de trabalho 8,40 h
Dias de operação 200
Capacidade de campo efetiva 3,97 ha h-1
Fator de utilização de potência 30%
Consumo de combustível 10,65 L h-1
Investimento inicial trator R$ 191.425,00
Aleirador New Holland H5980
Largura operacional 10,50 m
Investimento inicial R$ 6.400,00
58
Tabela 16 - Parâmetros da operação de recolhimento via forrageira
Colhedora de forragem automotriz New Holland FR 500
Potência nominal 500 cv
Peso 12.500 kg
Vida útil 10.000 h
Velocidade média de deslocamento 2,23 km h-1
Tempo diário de operação 20 h
Eficiência de manutenção 80%
Eficiência gerencial 80%
Eficiência operacional 80%
Horas efetivas de trabalho 10,20 h
Dias de operação 200
Capacidade de campo efetiva 2,40 ha h-1
Fator de utilização de potência 60%
Consumo de combustível 59,20 L h-1
Investimento inicial R$1.600.000,00
O transporte da palha até a usina é realizado por meio de transbordos acoplados em
caminhões. Os dados necessários para caracterizar as operações de transporte de palha via rota
1 estão na Tabela 17. O enchimento dos transbordos ocorre por meio do direcionamento do
bocal de abastecimento, a medida em que a forrageira recolhe e tritura a palha.
Tabela 17 - Parâmetros da operação de transporte da palha
Caminhão Volvo VM 6x4
Potência nominal 270 cv
Peso 9.500 kg
Vida útil 500.000 km
Carroceria Transbordo
Volume útil 120 m3
Carga transportada 12 Mg
Consumo de combustível 1,50 km L-1
Investimento inicial caminhão R$ 200.000,00
Investimento inicial transbordo R$ 60.000,00
59
4.2.2 Custo de recolhimento
O custo do cenário base representa o custo sem recolhimento de palha, ou seja, é o
custo dos colmos. O custo dos colmos para a rota 1 é o mesmo do cenário base, para as duas
produtividades, pois a colheita de colmos é realizada separadamente do recolhimento de palha
(Figura 30). No recolhimento de palha por meio da rota 2, o custo dos colmos é inferior ao
cenário base (nas duas produtividades), isso ocorre devido à diminuição de perdas na colheita,
baseado na redução da rotação dos extratores, que implica no ganho de colmos extras e, dessa
forma, proporciona menor custo por estar levando maior número de colmos para usina.
Para o cenário sem “Lei da Balança”, o aumento da porcentagem de recolhimento
diminuiu o custo de recolhimento da palha para as duas rotas, nas duas produtividades
analisadas (Figura 30). No recolhimento via forrageira, o aumento da porcentagem de
recolhimento de palha diminuiu o custo, em aproximadamente 20%, para as duas
produtividades; já para a rota 2 essa redução do custo com aumento da produtividade foi de
±2,19%.
Apesar da redução do custo ser menos expressiva no recolhimento via colheita
integral, o custo de recolhimento pela forrageira é maior em todas as situações. Esse resultado
pode ser explicado pelo número de operações, custo com o maquinário, diesel e mão de obra,
que o recolhimento via forrageira possui a mais que o recolhimento via colheita integral. Dessa
forma, o recolhimento de palha por meio da forrageira é menos atrativo devido as operações de
aleiramento e de transporte somente para a palha. Além disso, o custo de recolhimento por
colheita integral é alocado também para o colmo extra em função da redução de perda na
colheita.
O custo de recolhimento, para a forrageira, apresentou diminuição de 9,37%, para
a taxa de 30% de recolhimento de palha, ao aumentar a produtividade da cana-de-açúcar de 65
Mg ha-1 para 80 Mg ha-1; já para a taxa de 50% de recolhimento de palha, o custo apresentou
redução de 6,91% (Figura 30). Esse comportamento é explicado pelo maior aproveitamento da
capacidade operacional da forrageira. Pois, o aumento da produtividade representa maior
quantidade de palha recolhida para as duas taxas de recolhimento consideradas neste estudo
(Figura 31).
60
Figura 30 – Custo de colmo e de recolhimento de palha sem “Lei da Balança” para as rotas 1 e
2, para 30% e 50% de recolhimento de palha para as produtividades de 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-
1
O custo de recolhimento de palha, via colheita integral, aumentou 5,66%, no cenário
de 30% de recolhimento de palha, variando a produtividade de 65 Mg ha-1 para 80 Mg ha-1; já
para o cenário de 50% de taxa de recolhimento, o aumento do custo foi de 2,23%, considerando
o aumento da produtividade (Figura 30). O aumento da produtividade implica no aumento da
quantidade de palha recolhida como mostra a Figura 31. Logo, a palha começa a ocupar o
espaço dos colmos, o que provoca aumento do número de caminhões necessários para realizar
o transporte da carga. Assim, o custo de recolher palha, via colheita integral, aumenta à medida
que aumenta a produtividade, já que a distância de transporte foi mantida.
83,30 83,30 82,25 83,30 81,95
69,67 69,67 69,12 69,67 68,99
125,36
80,85 98,52
80,38
113,61
85,4291,71
82,17
0
20
40
60
80
100
120
140
Base F30 I30 F50 I50 Base F30 I30 F50 I50
65 65 65 65 80 80 80 80 80
Cust
o (
R$ M
g-1
)
Produtividade (Mg ha-1)
Colmo Palha
65
61
Figura 31 – Quantidade de palha recolhida para 30% e 50% de taxa de recolhimento, nas
produtividades de 65 Mg ha-1 e de 80 Mg ha-1
A “Lei da Balança” restringiu o PBTC para 77,7 Mg (valor com 5% de tolerância).
Desse peso, 34 Mg corresponde ao rodotrem vazio, restando 43 Mg para carga de colmos e
palha. Dessa forma, nesse cenário, o custo do colmo sofre alteração por ter a quantidade carga
limitada (Figura 32), apresentando maior custo quando comparado ao cenário sem “Lei da
Balança”.
Assim, ao restringir o peso da carga, observa-se que o recolhimento de palha pela
colheita integral apresentou custo de recolhimento mais atrativo em relação à forrageira (Figura
32). A rota 1 não sofreu alteração nos custos de recolhimento, visto que o peso da carga de
palha não ultrapassa os limites de PBTC pela “Lei da Balança”.
A colheita integral, quando comparada a forrageira, apresentou redução de 40%,
em média, no custo de recolhimento da palha (Figura 32). Todavia, as maiores reduções no
custo (48% e 43%) ocorrem para a taxa de 30% de palha recolhida nas duas produtividades.
Para a taxa de 50% de recolhimento, o custo da colheita integral é inferior ao da forrageira,
porém em menor porcentagem (37% e 32%). Essa redução pode ser explicada pelo custo de
recolhimento pela forrageira ser menor em maiores porcentagens de palha recolhida.
2,302,83
3,844,72
0
2
4
6
8
10
65 80Quan
tidad
e de
pal
ha
reco
lhid
a
(Mg (
b.s
.) h
a-1 a
no -1
)
Produtividade (Mg ha-1)
30% de recolhimento de palha 50% de recolhimento de palha
62
Figura 32 – Custo de colmo e de recolhimento de palha com “Lei da Balança” para as rotas 1 e
2, para 30% e 50% de recolhimento de palha para as produtividades de 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-
1
A “Lei da Balança” diminuiu o custo de recolher a palha na colheita integral (Figura
33). Isso deve-se ao melhor aproveitamento da capacidade volumétrica do rodotrem, uma vez
que, com a capacidade de peso limitada a 43 Mg diminui-se a quantidade de colmos e leva-se
mais palha entre os espaços vazios que possui menor densidade e não afeta tanto o peso final
como os colmos.
Considerando a rota 2 (colheita integral), o aumento da porcentagem de
recolhimento, no cenário com “Lei da Balança”, implicou na redução do custo do recolhimento
em aproximadamente 4% (Figura 33). Essa diferença é notada devido a umidade da palha
recolhida, que é menor para a taxa de 50% de recolhimento. A palha com menor umidade
proporciona menor densidade de carga, que reduz o peso da carga transportada. Além disso,
para 50% de recolhimento de palha tem-se maior aproveitamento de colmos (redução da perda)
que implica na diluição do custo de recolher a palha com os colmos.
85,05 85,05 83,64 85,05 83,06
70,70 70,70 69,7470,70
69,38
125,36
64,86
98,52
61,96
113,61
64,54
91,71
62,01
0
20
40
60
80
100
120
140
Base F30 I30 F50 I50 Base F30 I30 F50 I50
65 65 65 65 80 80 80 80 80
Cust
o (
R$ M
g-1
)
Produtividade (Mg ha-1)
Colmo Palha
63
Figura 33 – Custo de recolhimento para colheita integral com e sem “Lei da Balança” para 30%
e 50% de taxa de recolhimento e para 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-1
O custo de recolhimento de palha pela rota de colheita integral foi inferior ao
recolhimento via forrageira em todos os cenários. Esse resultado está de acordo com
Michelazzo e Braunbeck (2008), que compararam o custo de recolhimento de palha para seis
sistemas inclusive colheita integral e picado a granel, via forrageira.
50% 50%
64
4.2.3 Custo Industrial
O SLS, por ser composto por muitos equipamentos, apresentou custo de
investimento elevado (Tabela 18). As esteiras com acionamento representam 72% do custo de
investimento no SLS, incluindo as esteiras que transportam a palha do SLS até o último terno
da moenda. Para obter o custo total de investimento no SLS foi necessário incluir os custos com
os serviços de transporte dos equipamentos, seguro e montagem (Tabela 19).
Tabela 18 – Custo de investimento nos equipamentos do SLS
Equipamentos
Preço de venda
com impostos
(R$)
% dos
equipamentos
do SLS
Sistema de Limpeza a Seco: Ventiladores + Estrutura +
Câmara de despressurização + Câmara de limpeza +
Moega
2.115.639,33 15,88%
Esteiras com acionamentos (470 m) 9.655.565,50 72,49%
Peneira 1.064.674,12 7,99%
Materiais Elétricos (CCM + Materiais) - Sistema de
limpeza+esteiras+peneira 483.155,47 3,63%
Total dos Equipamentos para SLS (R$) 13.319.034,42* 100,00%
Fonte: Adaptado de Souza, (2012) *Reais de julho de 2017
Tabela 19 – Custo dos serviços para o SLS
Serviços
Preço de venda
com impostos
(R$)
% dos
equipamentos
do SLS
Montagem mecânica - SLS 971.971,95 71,86%
Frete + Seguro 161.911,17 11,97%
Montagem elétrica 218.772,10 16,17%
Total dos serviços para o SLS (R$) 1.352.655,22* 100,00%
Fonte: Adaptado de Souza, (2012) *Reais de julho de 2017
A estimativa de custo de investimento no SLS é de R$ 14.671.689,63 para uma
usina com capacidade de moagem de 3.000.000,00 Mg de cana, com o custo de operação e
manutenção de R$ 880.539,98 por safra (Tabela 20). O custo de processar a palha (R$ Mg-1)
entregue na usina foi obtido, para a colheita integral, de acordo com a quantidade de palha
recolhida em cada cenário (Tabela 21).
65
Tabela 20 – Custo de manutenção e operação do SLS
Manutenção e Operação Custos (R$ safra-1)
Manutenção do SLS 293.433,79
Mão-de-obra 240.026,16
Energia Elétrica 347.080,03
Total dos custos de manutenção e operação (R$ safra -1) 880.539,98*
Fonte: Adaptado de Souza, (2012) *Reais de julho de 2017
Tabela 21 – Quantidade de palha recolhida (Mg) para 30% e 50% de taxa de recolhimento de
palha, para as produtividades de 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-1
Porcentagem de
recolhimento de palha 65 Mg ha-1 80 Mg ha-1
30% 220.824,16 219.756,42
50¨% 289.964,21 288.928,30
O custo de processamento industrial da palha diminuiu à medida que se aumenta a
porcentagem de palha recolhida e processada, e representa menos de 20% do custo total da
palha recolhida (custo agrícola e industrial) via colheita integral em todos os cenários. No
recolhimento de 30% de palha, o custo total foi menor para os cenários com “Lei da Balança”
(Figura 34). Já o custo industrial aumentou para maiores produtividades, isto porque nos
cenários de maior produtividade temos menor quantidade total de palha recolhida (Tabela 21),
em função da menor área de recolhimento. Pois, ao fixar o raio de 30 km, o CanaSoft ajusta o
fator de aglomeração, que para maiores produtividades, precisa-se de menor área, que
proporciona menor fator de aglomeração, ou seja, as áreas são mais espalhadas.
No cenário de 50% de recolhimento de palha o comportamento do custo total foi
similar ao cenário de 30% de recolhimento (Figura 34). O menor custo industrial é para os
cenários de 65 Mg ha-1. No cenário “Lei da Balança”, o custo é inferior devido ao custo agrícola,
pois o custo industrial não é afetado pela restrição de peso.
66
Figura 34 – Custo total da palha para 30% e 50% de taxa de recolhimento e 65 Mg ha-1 e 80
Mg ha-1 para o cenário com e sem “Lei da Balança”
*Cenário com “Lei da Balança”
4.2.4 Análise de sensibilidade
O custo de recolhimento de palha para as duas rotas, com 65 Mg ha-1 e com 80 Mg
ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento de palha, aumentou com o aumento da distância
de transporte (Figura 35 e Figura 36). Analisando a variação do raio, o custo de recolhimento
da colheita integral foi mais atrativo em todos os cenários, exceto para o raio de 60 km, na
produtividade de 80 Mg ha-1, com 50% de recolhimento de palha, que o custo de recolher via
colheita integral foi, aproximadamente, 3% superior ao custo de recolhimento via forrageira
(Figura 36).
O custo de recolhimento via forrageira foi mais influenciado pela densidade de
carga, distância de transporte e número de operações que são utilizadas nessa rota de
recolhimento. Michelazzo e Braunbeck (2008), também encontraram que o custo de
recolhimento via forrageira foi maior para maiores distâncias quando comparado a colheita
integral; e evidenciaram que esse resultado pode ser explicado também pela baixa densidade de
carga da palha, que aumenta o número de viagens e o custo com transporte.
No cenário de 80 Mg ha-1 o custo de recolhimento via forrageira com 50% de palha
recolhida aproximou-se o custo de recolher via colheita integral (Figura 36). Esse
80,85 80,3864,86 61,96
85,42 82,1764,54 62,01
12,88 9,81
12,88 9,81
12,959,85
12,95 9,85
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30% 50% 30% 50% 30% 50% 30% 50%
Cust
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(R$ M
g-1
b.s
.)
Produtividade (Mg ha-1)
Custo agrícola Custo industrial
67
comportamento é explicado pelo aumento do custo de recolhimento via colheita integral em
cenários de maior produtividade. Pois, maior quantidade de palha ocupa os espaços dos colmos,
necessitando de mais viagens e aumentando o custo com transporte. O comportamento
observado para o custo de recolhimento via colheita integral está de acordo com o encontrado
por Cardoso et al., (2015), que observou maiores custos para longas distâncias para colheita
integral e enfardamento, com a colheita integral apresentando menor custo.
Figura 35 – Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 65
Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento
Figura 36 - Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 80 Mg
ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento
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(R$ M
g-1
b.s
.)
Distância de transporte (km)
Forrageira 30% Integral 30% Forrageira 50% Integral 50%
68
A análise de sensibilidade do custo com a variação da distância de transporte
também foi realizada para o cenário com “Lei da Balança” que, como explicado anteriormente,
o recolhimento pela forrageira não sofre restrição de peso de carga. Dessa forma, a colheita
integral com 30% e 50% de recolhimento de palha, para 65 Mg ha-1, apresentou pouca
sensibilidade ao aumento do raio de transporte, apresentando aumento em média de 23% do
custo do menor raio (20 km) para o maior (60 km) (Figura 37).
Para a produtividade de 80 Mg ha-1 a análise de sensibilidade apresentou o mesmo
comportamento observado para 65 Mg ha-1. A colheita integral foi menos sensível ao aumento
da distância de transporte nas duas porcentagens de recolhimento, sendo a rota com o custo
mais atrativo (Figura 38).
Figura 37 - Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 65
Mg ha-1 e “Lei da Balança” (LB), para 30% e 50% de taxa de recolhimento
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Distância de transporte (km)
Forrageira 30% Integral 30% LB Forrageira 50% Integral 50% LB
69
Figura 38 - Custo de recolhimento de palha para diferentes distâncias de transporte, com 80
Mg ha-1 e com “Lei da Balança” (LB), para 30% e 50% de taxa de recolhimento
A variação do custo de recolhimento de palha foi analisada de acordo com o
percentual da área de colheita de colmos. Para 65 Mg ha-1 e 80 Mg ha-1, o custo de recolhimento
de palha pela forrageira apresentou aumento inferior a 2% para cada variação da porcentagem
de área recolhida (Figura 39 e Figura 40). O custo de recolher via forrageira, para a taxa de 50%
de recolhimento, tornou-se mais atrativo que a colheita integral para 20% da área recolhida.
O custo de recolhimento via forrageira aumentou com a variação da porcentagem
de área recolhida devido ao aumento do custo com transporte, que ocorreu pelo aumento do
número de caminhões necessários para conseguir cobrir maior área de recolhimento. O custo
de recolhimento da forrageira para produtividade de 80 Mg ha-1 foi inferior aos custos do
cenário com 65 Mg ha-1 em razão da quantidade de palha recolhida em maiores produtividades
(Figura 31).
A colheita integral teve o custo reduzido com o aumento da porcentagem de área
recolhida (Figura 39 e Figura 40). Essa redução do custo foi similar para as duas porcentagens
de recolhimento de palha (30% e 50%). Esse comportamento ocorreu em razão da maior
quantidade de colmos que está sendo levado com o recolhimento em 100% da área. Dessa
forma, à medida que se aumenta a quantidade de colmos extras, o custo de recolher a palha foi
reduzido, por ser diluído com o custo dos colmos. O mesmo comportamento foi apresentado
para a produtividade de 80 Mg ha-1 (Figura 40).
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Distância de transporte (km)
Forrageira 30% Integral 30% LB Forrageira 50% Integral 50% LB
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Figura 39 – Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida,
com 65 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, sem “Lei da Balança”
Figura 40 - Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida, com
80 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, sem “Lei da Balança”
No cenário com “Lei da Balança”, o custo de recolhimento em função da
porcentagem de área recolhida para a forrageira não sofreu alteração visto que a forrageira não
se enquadra na restrição de peso de carga. Dessa forma, como observado nos cenários
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Porcentagem de área recolhida (%)
Forrageira 30% Integral 30% Forrageira 50% Integral 50%
71
apresentados anteriormente, o custo de recolher palha com “Lei da Balança” na rota da colheita
integral é mais atrativo que o custo da palha recolhida por forrageira (Figura 41 e 42).
O custo de recolhimento, para a colheita integral, apresentou comportamento
diferente ao observado no cenário sem “Lei da Balança”. O custo de recolhimento da colheita
integral apresentou redução com o aumento da porcentagem de área recolhida em todos os
cenários (Figura 41 e 42). A redução do custo foi observada em porcentagens de área recolhida
superiores a 60% devido ao aumento de colmos extras quando o recolhimento ocorre em 100%
da área; assim o custo de recolher a palha é diluído com o custo dos colmos.
O aumento observado de 20% para 60% de área recolhida ocorreu em razão do
número de transbordos utilizados no transporte da carga que implica maior custo com
combustível (Figura 41 e 42). O número de transbordos utilizados no cenário de 60% de área
recolhida foi 21% superior ao utilizado no cenário de 20% de área recolhida, apresentando
aumento de 13% no custo com combustível.
Figura 41 - Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida, com
65 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, com “Lei da Balança”
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Forrageira 30% Integral 30% Forrageira 50% Integral 50%
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Figura 42 - Custo de recolhimento de palha para diferentes porcentagens de área recolhida, com
80 Mg ha-1, para 30% e 50% de taxa de recolhimento, com “Lei da Balança”
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Porcentagem de área recolhida (%)
Forrageira 30% Integral 30% Forrageira 50% Integral 50%
73
5 CONCLUSÃO
A caracterização da palha para as duas rotas de recolhimento contribui para melhor
entender quais as características com que a palha proveniente do campo chega à usina e os
custos inerentes, desde o recolhimento até queima da biomassa em caldeira.
Os resultados de umidade das amostras que são utilizadas na queima (PB) permitem
inferir que a adição de palha ao bagaço não influencia negativamente no poder calorífico na
queima do combustível, para as duas rotas analisadas, uma vez que o teor de umidade é muito
próximo ao teor de umidade do bagaço.
A palha, proveniente das duas rotas estudadas, apresenta teor de impureza mineral
significativamente maior que o teor de IM encontrado para o bagaço, incorporando material
não desejável para queima ao realizar a misturada ao bagaço.
As amostras da mistura de palha e bagaço, para as duas rotas analisadas, possuem
distribuição mais homogênea, com menor porcentagem de partículas retidas nas peneiras com
abertura superior a 12,50 mm; sendo assim, mais recomendável para queima, no quesito
tamanho, quando comparada às amostras de palha.
O recolhimento de palha pela colheita integral apresenta menor custo, devido ao
aproveitamento do transporte dos colmos para levar a palha e a diminuição de perdas na colheita
que proporciona o ganho de colmos extras.
O aumento da distância de transporte eleva o custo de recolhimento para as duas
rotas estudadas. A forrageira torna-se mais atrativa que a colheita integral apenas no cenário
sem restrição de carga, para distância superior a 60 km, com produtividade de 80 Mg ha-1 e com
50% de recolhimento de palha. Nos cenários com “Lei da Balança” o custo de recolher palha
com colheita integral é menos sensível ao aumento da distância de transporte.
O custo de recolhimento da forrageira apresenta menor sensibilidade ao variar a
porcentagem de área recolhida. Para os cenários sem “Lei da Balança” a forrageira apresenta
mais viabilidade econômica, em situações com produtividade de 80 Mg ha-1, 50% de palha
recolhida e até 60% de área recolhida. Nos cenários com “Lei da Balança” a colheita integral é
mais atrativa para todas as porcentagens de área com recolhimento.
A colheita integral é mais atrativa em termos dos parâmetros de qualidade da
mistura para queima e em relação aos custos de recolhimento para os cenários apresentados
neste trabalho. Para a colheita integral ser adotada pelas usinas é necessário estabelecer formas
de pagamento que incluam a palha levada junto aos colmos. Além de avaliar as perdas
74
industriais devido à baixa eficiência do SLS, aumentando o teor de fibras na moenda e
reduzindo a produção de açúcar e etanol.
75
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81
APÊNDICE 1 – RESULTADOS DOS CENÁRIOS SEM “LEI DA BALANÇA”
Tabela 22– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via forrageira, com 30% de
recolhimento de palha com 65 Mg ha-1
Forrageira, 65 Mg ha-1, 30% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 48.544 Horas efetivas trabalhadas 10,2
Área total de colheita (ha) 48.544 Consumo de diesel (L h-1) 59,18
Área de colheita para moagem (ha) 46.154 Consumo de diesel (L ha-1) 15,78
Área para mudas (ha) 2.390 Volume útil (m3) 120
Área de plantio (ha) 9.709 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 12
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) -
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) -
Perda na colheita (%) 10 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 11,8
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 10,11
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 12
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) -
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 2,4 Palha IV (Mg) -
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 2,77
Palha processada (Mg) 224.444,54 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,20
Umidade da palha (%) (b.u.) 17 Velocidade média carregado (km h-1) 35
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 2,3 Velocidade média vazio (km h-1) 45
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 2,77 Consumo de diesel (km L-1) 1,5
Densidade de carga (kg m3) 100 Horas trabalhadas (h dia-1) 15,5
Densidade de carga real (kg m3) 94,1 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,1 Nº de máquinas (caminhão) 12,96
Tabela 23 – Dados referentes ao cenário da rota via forrageira, com 50% de recolhimento de
palha com 65 Mg ha-1
Forrageira, 65 Mg ha-1, 50% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 48.544 Horas efetivas trabalhadas 10,2
Área total de colheita (ha) 48.544 Consumo de diesel (L h-1) 59,18
Área de colheita para moagem (ha) 46.154 Consumo de diesel (L ha-1) 15,78
Área para mudas (ha) 2.390 Volume útil (m3) 120
Área de plantio (ha) 9.709 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 12
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) -
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) -
Perda na colheita (%) 10 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 11,8
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 10,11
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 12
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) -
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 2,4 Palha IV (Mg) -
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 4,60
Palha processada (Mg) 295.312,65 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,20
Umidade da palha (%) (b.u.) 17 Velocidade média carregado (km h-1) 35
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 3,8 Velocidade média vazio (km h-1) 45
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 4,63 Consumo de diesel (km L-1) 1,5
Densidade de carga (kg m3) 100 Horas trabalhadas (h dia-1) 15,5
Densidade de carga real (kg m3) 94,1 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,1 Nº de máquinas (caminhão) 22,06
82
Tabela 24– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1
Colheita Integral, 65 Mg ha-1, 30% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 47.056 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 47.056 Consumo de diesel (L h-1) 46
Área de colheita para moagem (ha) 44.807 Consumo de diesel (L ha-1) 67,58
Área para mudas (ha) 2.249 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 9.411 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 8,9
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 67
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 5,1
Perda na colheita (%) 7,29 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 3,8
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) 10,11
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 47,7
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 41,6
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 2,4 Palha IV (Mg) 3,2
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 2,4
Palha processada (Mg) 220.824 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 39,57 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 2,3 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 3,81 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 329,3 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 259,50 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,3 Nº de máquinas (caminhão) 64,7
Tabela 25– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1
Colheita Integral, 65 Mg ha-1, 50% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 46.346 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 46.346 Consumo de diesel (L h-1) 45,16
Área de colheita para moagem (ha) 44.163 Consumo de diesel (L ha-1) 65,05
Área para mudas (ha) 2.183 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 9.269 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 10,9
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 67,9
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 5,1
Perda na colheita (%) 5,94 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 5,8
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1)
10,11 Total de carga transportada por caminhão
(Mg)
41,7
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 35,4
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 5,08 Palha IV (Mg) 2,6
Impureza mineral (%) colmos 1,20 Palha recolhida (Mg ha-1) 3
Palha processada (Mg) 289.964 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 33,61 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 3,80 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 5,80 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 287,6 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 226,6 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,40 Nº de máquinas (caminhão) 76,6
83
Tabela 26– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via forrageira, com 30% de
recolhimento de palha com 80 Mg ha-1
Forrageira, 80 Mg ha-1, 30% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 39.062,5 Horas efetivas trabalhadas 10,2
Área total de colheita (ha) 39.062,5 Consumo de diesel (L h-1) 59,18
Área de colheita para moagem (ha) 37.500 Consumo de diesel (L ha-1) 15,78
Área para mudas (ha) 1.563 Volume útil (m3) 120
Área de plantio (ha) 7.813 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 12
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) -
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) -
Perda na colheita (%) 10 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 11,8
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 12,44
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 12
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) -
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 3,0 Palha IV (Mg) -
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 3,4
Palha processada (Mg) 223.308,56 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,20
Umidade da palha (%) (b.u.) 17 Velocidade média carregado (km h-1) 35
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 2,8 Velocidade média vazio (km h-1) 45
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 3,4 Consumo de diesel (km L-1) 1,5
Densidade de carga (kg m3) 100 Horas trabalhadas (h dia-1) 15,5
Densidade de carga real (kg m3) 94,1 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,1 Nº de máquinas (caminhão) 12,96
Tabela 27– Dados referentes ao cenário da rota via forrageira, com 50% de recolhimento de
palha com 65 Mg ha-1
Forrageira, 80 Mg ha-1, 50% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 39.063 Horas efetivas trabalhadas 10,2
Área total de colheita (ha) 39.063 Consumo de diesel (L h-1) 59,18
Área de colheita para moagem (ha) 37.500 Consumo de diesel (L ha-1) 15,78
Área para mudas (ha) 1.563 Volume útil (m3) 120
Área de plantio (ha) 7.813 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 12
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) -
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) -
Perda na colheita (%) 10 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 11,8
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 12,44
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 12
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) -
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) 3,0 Palha IV (Mg) -
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 5,70
Palha processada (Mg) 294.176,66 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,20
Umidade da palha (%) (b.u.) 17 Velocidade média carregado (km h-1) 35
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 4,70 Velocidade média vazio (km h-1) 45
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 5,69 Consumo de diesel (km L-1) 1,5
Densidade de carga (kg m3) 100 Horas trabalhadas (h dia-1) 15,5
Densidade de carga real (kg m3) 94,1 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,2 Nº de máquinas (caminhão) 22,06
84
Tabela 28– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1
Colheita Integral, 80 Mg ha-1, 30% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 37.877 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 37.877 Consumo de diesel (L h-1) 46
Área de colheita para moagem (ha) 36.406 Consumo de diesel (L ha-1) 68,86
Área para mudas (ha) 1.471 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 7.575 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 10,94
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 82,40
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 6,25
Perda na colheita (%) 7,29 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 4,69
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) 12,44
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 47,74
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 41,6
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 3,0 Palha IV (Mg) 3,15
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 2,36
Palha processada (Mg) 219.756,42 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 39,57 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 2,8 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 4,69 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 329,3 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 259,50 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,3 Nº de máquinas (caminhão) 45,3
Tabela 29– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1
Colheita Integral, 80 Mg ha-1, 50% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 37.310 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 37.310 Consumo de diesel (L h-1) 45,16
Área de colheita para moagem (ha) 35.882 Consumo de diesel (L ha-1) 66,29
Área para mudas (ha) 1.428 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 7.462 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 13,4
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 83,6
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 6,3
Perda na colheita (%) 5,94 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 7,1
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1)
12,44 Total de carga transportada por caminhão
(Mg)
41,7
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 35,4
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 3,0 Palha IV (Mg) 2,6
Impureza mineral (%) colmos 1,20 Palha recolhida (Mg ha-1) 3
Palha processada (Mg) 288.928,30 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 33,61 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 4,70 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 7,10 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 287,6 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 226,6 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,50 Nº de máquinas (caminhão) 76,3
85
APÊNDICE 2 – RESULTADOS DOS CENÁRIOS COM “LEI DA BALANÇA”
Tabela 30– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1
Colheita Integral, 65 Mg ha-1, 30% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 47.056 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 47.056 Consumo de diesel (L h-1) 49,43
Área de colheita para moagem (ha) 44.807 Consumo de diesel (L ha-1) 72,63
Área para mudas (ha) 2.249 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 9.411 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 5,1
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 67
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 5,1
Perda na colheita (%) 7,29 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 3,0
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) 10,11
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 43
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 39,50
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 2,43 Palha IV (Mg) 3,0
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) -
Palha processada (Mg) 220.824,16 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,5
Umidade da palha (%) (b.u.) 39,57 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 2,3 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 3,81 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 329,3 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 259,50 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,3 Nº de máquinas (caminhão) 89,70
Tabela 31– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 65 Mg ha-1
Colheita Integral, 65 Mg ha-1, 50% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 46.346 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 46.346 Consumo de diesel (L h-1) 49,43
Área de colheita para moagem (ha) 44.163 Consumo de diesel (L ha-1) 71,21
Área para mudas (ha) 2.183 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 9.269 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 5,8
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 35,4
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 5,8
Perda na colheita (%) 5,94 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 1,2
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1)
10,11 Total de carga transportada por caminhão
(Mg)
43
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 35,4
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 5,08 Palha IV (Mg) 5,8
Impureza mineral (%) colmos 1,20 Palha recolhida (Mg ha-1) 1,2
Palha processada (Mg) 289.964,21 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 33,61 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 3,80 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 5,80 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 287,6 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 226,6 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,40 Nº de máquinas (caminhão) 109,4
86
Tabela 32– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 30%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1
Colheita Integral, 80 Mg ha-1, 30% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 37.877 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 37.877 Consumo de diesel (L h-1) 49,43
Área de colheita para moagem (ha) 36.406 Consumo de diesel (L ha-1) 74,01
Área para mudas (ha) 1.471 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 7.575 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 10,94
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 82,40
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 6,25
Perda na colheita (%) 7,29 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 4,69
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1) 12,44
Total de carga transportada por caminhão
(Mg) 43
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 37,40
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 3,0 Palha IV (Mg) 2,80
Impureza mineral (%) colmos 1,2 Palha recolhida (Mg ha-1) 2,10
Palha processada (Mg) 219.756,42 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 39,57 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 2,8 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 4,69 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 329,3 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 259,50 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,3 Nº de máquinas (caminhão) 61,92
Tabela 33– Dados referentes ao cenário da rota de recolhimento via colheita integral, com 50%
de recolhimento de palha com 80 Mg ha-1
Colheita Integral, 80 Mg ha-1, 50% de recolhimento de palha
Área total cultivada (ha) 37.310 Horas efetivas trabalhadas 10,8
Área total de colheita (ha) 37.310 Consumo de diesel (L h-1) 49,43
Área de colheita para moagem (ha) 35.882 Consumo de diesel (L ha-1) 72,56
Área para mudas (ha) 1.428 Volume útil (m3) 184
Área de plantio (ha) 7.462 Total de palha recolhida (Mg ha-1) 13,4
Número de cortes 5 Colmos (Mg ha-1) 83,6
Mudas (Mg ha-1) 16 Palha IV (Mg ha-1) (b.u.) 6,3
Perda na colheita (%) 5,94 Palha recolhida (Mg ha-1) (b.u.) 7,1
Palha produzida por tonelada de cana
(Mg ha-1 ano-1)
12,44 Total de carga transportada por caminhão
(Mg)
41,7
Palha na carga (%) 7,25 Colmos (Mg) 35,4
Palha na carga (Mg ha-1 ano-1) (b.s.) 3,0 Palha IV (Mg) 2,6
Impureza mineral (%) colmos 1,20 Palha recolhida (Mg ha-1) 3
Palha processada (Mg) 288.928,30 Impureza Mineral (Mg ha-1) 0,6
Umidade da palha (%) (b.u.) 33,61 Velocidade média carregado (km h-1) 29
Palha recolhida (Mg) (b.s.) 4,70 Velocidade média vazio (km h-1) 40
Palha recolhida (Mg) (b.u.) 7,10 Consumo de diesel (km L-1) 1,4
Densidade de carga (kg m3) 287,6 Horas trabalhadas (h dia-1) 21
Densidade de carga real (kg m3) 226,6 Horas manutenção (h dia-1) 2,5
Impurezas minerais adicionais (Mg ha-1) 0,50 Nº de máquinas (caminhão) 64,30