Pergunta: Quanto ganho aumentando a altura do Donnelly? 

Resposta: Pode ser muito ou nada!
 

Há mais de 10 anos, em uma palestra, afirmei  que as usinas tinham chegado ao seu limite de moagem e que, a partir daí, iriam se preocupar com o aumento da extração. Engano meu. As moagens continuaram a aumentar por conta do uso de rolos com maior diâmetro e, principalmente, com o exagero nas rotações.

Condição que, mais recentemente, conta com a ajuda dos rolos perfurados, que reduziram os efeitos nocivos para alimentação das moendas causados pelo transbordamento de caldo por cima do rolo superior.
 

Devido a esse legítimo desejo de moer mais, há algum tempo estamos sendo procurados por clientes e consultores que nos questionam sobre a possibilidade de aumentarmos as alturas dos Donnellys, com a intenção de aumentar ou recuperar a densidade no fundo do mesmo que é “perdida” por causa das impurezas vegetais.
 

Alguns fizeram tais alterações, instalando Donnellys com mais de 5,5m de altura e, posteriormente, nos reportaram melhora na alimentação da moenda. Como o aumento da altura do Donnelly não é uma modificação simples nem barata de se fazer em instalações existentes e, muitas vezes impossível de ser feita devido à altura da ponte rolante, decidimos revisitar as teorias de alimentação e densidade no fundo do Donnelly para nos orientar até onde o investimento em Donnellys maiores nos trará benefício.
 

Aí surgiu a pergunta: “Quanto ganho aumentando o Donelly e até que altura?”. Isso nos levou a socorrermo-nos na literatura e encontramos que, em 1958, Murry, C.R. e Hutchinson, R., em um trabalho na universidade de Queensland, Austrália, apresentaram um estudo sobre a movimentação de cana desfibrada em chutes longos, relacionando a pressão na cana desfibrada com o comprimento do chute.

Baseamos nossos estudos nessa teoria e a adaptamos para as condições encontradas nas usinas brasileiras atuais. Começamos dividindo a coluna de cana desfibrada em n colchões de altura Delta-x, conforme figura abaixo:

 

Se analisarmos as forças atuantes em um colchão qualquer, chegaremos às seguintes equações de equilíbrio de forças: 

Veja fórmula ao lado, onde:

F = Força de compressão no colchão de cana

k = Relação pressão horizontal / pressão vertical

μ = Coeficiente de atrito cana / lateral Donnelly

Delta-x = Altura do colchão considerado

B = Abertura do Donnelly

Delta-w = Peso do colchão considerado

P = Pressão de compressão 

L = Comprimento do Donnelly

 

Conhecendo a pressão que podemos ter no fundo da coluna, teremos que verificar qual o aumento da densidade que será obtido.

Quem nos socorreu foi um trabalho realizado em 1985 pelo Sugar Research Institute da Austrália, segundo o qual a relação pressão-compressão da cana desfibrada pode ser obtida através da expressão:  P = A x (C –B) E

Vide detalhamento ao lado.

 

Utilizando as expressões acima, ligando a taxa de compressão com a densidade, podemos traçar as curvas relacionando a altura do Donelly, a largura da calha, o atrito da cana com as paredes, a densidade da cana e a capacidade de moagem resultante. Verificamos que a maior influência é do atrito e, assim, procuramos um material que apresentasse coeficiente de atrito muito baixo (da ordem de 0,10). Esse material foi encontrado e se chama GEP-10, disponível no mercado (Grafimec). 

 

De forma ilustrativa, analisaremos 4 cenários:

O cenário A representa o Donnelly convencional, com uma altura útil de 3,4 m. Podemos observar que, com essa altura, a densidade da cana no fundo da coluna será de 550 kgf/m3 e a capacidade real da moenda será igual à capacidade calculada pela teoria usual considerando a cana limpa.
 

O cenário B, por sua vez, representa o Donnelly convencional, com uma altura útil de 3,4 m, porém com revestimento de material de muito baixo atrito. Observamos que a instalação do revestimento em Donnellys existentes gera um ganho considerável na densidade da cana preparada e, consequentemente, na capacidade de moagem que, nessa condição (3,4 m), pode ser até 20% maior.
 

No cenário C, temos o aumento da altura útil do Donnelly para 4,5m, mantendo o Donnelly sem revestimento. Verificamos que nesse caso a densidade da cana será de 585 kgf/m³ e a capacidade será aproximadamente 10% maior que no Donnelly de 3,4 m.
 

Por fim, no cenário D, além de elevarmos a altura útil para 4,5 m também revestimos o Donelly com material de muito baixo atrito (GEP-10). Aqui temos um ganho de capacidade de aproximadamente 35% com uma densidade no fundo do Donnelly igual a 670 kgf/m3.
 

Resumindo, tendo como base um Donnelly de 3,4 m útil, concluímos que podemos conseguir um ganho de 10% na capacidade de moagem aumentando a altura do Donelly para 4,5 m (útil), porém, apenas diminuindo o atrito para 0,10 (revestimento) conseguiríamos um ganho de aproximadamente 20% e, se além de revestirmos, também aumentarmos a altura para 4,5 m, teremos um ganho de 35% na capacidade de moagem. 
 

Portanto, o revestimento com polímeros de baixíssimo atrito possibilitará o aumento da densidade da cana desfibrada e bagaço no fundo do Donnelly, aumentando a capacidade de moagem de nossas moendas sem grandes investimentos. Por fim, recomendamos a dobradinha revestimento do Donnelly e rolo perfurado, que terá importante função de drenar a maior quantidade de caldo que transbordará sobre o rolo superior com o aumento da densidade da cana alimentada.