O setor sucroalcooleiro, conhecido também como “setor sucroenergético”, é o ramo da agroindústria responsável por produzir açúcar, álcool, aguardente e derivados de cana-de-açúcar, como o famoso etanol e solventes.
Essa indústria opera em processos contínuos que exigem controle minucioso de variáveis de processo, a fim de garantir eficiência energética, qualidade do produto final e produtividade.
Muitas dessas indústrias também realizam processos adicionais relacionados à cogeração. Mas, para todos os casos e portes da indústria, as etapas de produção exigem medições confiáveis.
É neste contexto que a instrumentação industrial surge como uma ferramenta essencial para ajustes automáticos que reduzem desperdícios, evitam falhas operacionais e elevam a segurança da planta industrial.
Como? Por meio de sensores de pressão, nível e temperatura, por exemplo, os quais fornecem informações em tempo real para sistemas supervisórios e controladores.
Neste artigo, veremos como essas três variáveis estão presentes nas usinas sucroalcooleiras e por que sua correta medição faz tanta diferença.
Por que a instrumentação é tão importante nas usinas?
Resumidamente, o setor sucroalcooleiro é baseados em fatores como:
- Disponibilidade de terra;
- Capital de giro;
- Tecnologia;
- Demanda dos produtos;
- Entre outros.
A tecnologia, neste contexto, envolve centenas — muitas vezes milhares — de pontos de medição distribuídos entre diferentes processos.
Quais processos são esses?
- Preparo e moagem da cana;
- Tratamento do caldo;
- Evaporação;
- Cristalização;
- Fermentação;
- Destilação;
- Geração de vapor;
- Armazenamento de produtos.
A instrumentação, nestes casos, é fundamental para evitar que desvios de variáveis ocorram, a fim de não comprometer o rendimento da produção ou provocar paradas inesperadas.
E como isso pode acontecer? Vejamos:
- Se um evaporador trabalhando com pressão inadequada, a sua eficiência é reduzida;
- Já um tanque transbordando representa perda de produto;
- Em outro caso, temperaturas incorretas durante a fermentação diminuem a produção de etanol.
Por isso, a automação depende diretamente da qualidade das medições realizadas em campo.
Medição de pressão
Medir a pressão de um processo é, sem dúvidas, algo fundamental para a segurança do equipamento. E por isso, é uma das variáveis mais monitoradas em uma usina sucroalcooleira.
E adivinhe só: ela está presente nas mais diversas etapas de processo, como:
- Linhas de vapor;
- Caldeiras;
- Evaporadores;
- Filtros;
- Bombas;
- Sistemas hidráulicos;
- Tubulações de processo.
Os transmissores de pressão, neste contexto, são utilizados para monitorar continuamente as condições de operação e detectar rapidamente situações anormais.
Aplicações e importância
Controle de vapor
O vapor é o “sangue” que mantém o funcionamento de praticamente toda a usina.
Como ele é gerado na caldeira, que é um vaso de pressão, a variável pressão ganha destaque.
Mais especificamente, essa variável influencia diretamente:
- Transferência de calor;
- Eficiência dos evaporadores;
- Funcionamento das turbinas;
- Aquecimento de processos.
Monitorar a pressão dos processos e controlá-la para que se mantenha dentro da faixa especificada faz com que o consumo de combustível seja reduzido, melhorando o aproveitamento energético.
Monitoramento de filtros
O que a pressão tem a ver com filtros?
Bem, os filtros utilizados no tratamento do caldo podem sofrer obstruções.
E qual o efeito quando isso acontece?
Resposta: há um diferencial de pressão medida entre antes e depois do filtro, o que facilita na identificação do aumento da perda de carga.
Com isso, há tempo de programar limpezas antes que ocorram falhas.
Proteção de bombas
Se as bombas trabalham com pressão menor do que a esperada, o indicador pode levar a, por exemplo, cavitação, entrada de ar ou falta de alimentação.
Pressões elevadas, por sua vez, são indicadores de bloqueios na linha ou válvulas fechadas.
Medição de nível
A medição de nível na indústria sucroalcooleira resulta na redução ou mitigação de perdas.
Onde vemos a necessidade de controlar o nível? Bem, algo que não falta no setor sucroalcooleiro são tanques ou reservatórios.
Estes, por exemplo, são encontrados em:
- Tanques de caldo;
- Tanques de etanol;
- Reservatórios de água;
- Dornas de fermentação;
- Silos;
- Caixas de condensado;
- Tanques de melaço.
Mas, qual será a tecnologia utilizada para medir nível?
Bem, essa resposta vai depender das características do seu produto.
Para o seu conhecimento, os sensores mais utilizados, são:
- Radar;
- Ultrassônico;
- Pressão hidrostática;
- Capacitivos;
- Boias industriais.
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Evitando transbordamentos
Medir o nível em um tanque, é claro, evita transbordamentos e a consequente perda de produto.
Diversos processos são determinados pela passagem de fluidos entre diferentes tanques, para mistura ou processo local.
Neste caso, o nível do tanque importa e muito!
Mas, o que ocorre quando o fluido de um tanque está próximo do limite máximo?
O sistema, neste caso, pode:
- Fechar válvulas automaticamente;
- Desligar bombas;
- Redirecionar o fluxo para outro reservatório.
Controle do processo
Muitos processos de mistura ou de controle de concentração dependem de níveis constantes.
Nas dornas de fermentação, por exemplo, manter o volume adequado garante melhores condições para a atividade das leveduras.
Já em evaporadores e vasos de processo, o nível influencia diretamente a eficiência térmica.
Medição de temperatura
A temperatura é uma variável crítica em praticamente todas as etapas da produção. Ela é medida com:
- Termopares;
- Sensores de temperatura, como Pt100 (RTDs);
- Transmissores de temperatura.
Esses instrumentos permitem controlar processos com elevada precisão.
Fermentação
A produção de etanol envolve controle de leveduras, as quais exigem que a variável temperatura se mantenha dentro da faixa ideal.
Desta forma, as temperaturas elevadas podem reduzir sua atividade ou até causar sua morte, enquanto baixas temperaturas diminuem a velocidade de fermentação.
Há uma receita a ser seguida e, portanto, é preciso monitorar continuamente a variável, para que sistemas de resfriamento sejam acionados automaticamente quando necessário.
Evaporação
Nos evaporadores, o controle da temperatura influencia diretamente:
- Concentração do caldo;
- Consumo de vapor;
- Qualidade do açúcar.
Caldeiras
As caldeiras são consideradas os corações da indústria sucroalcooleira. Nesses equipamentos, os sensores monitoram temperaturas em diversos pontos para garantir:
- Maior rendimento da combustão;
- Que as características do fluido nas diferentes etapas de geração de vapor estejam conformes;
- Proteção dos equipamentos;
- Operação segura.
Integração com sistemas de automação
Os sensores em questão são fundamentais para a integração com o sistema de automação, e não só para medições.
Há comunicação contínua dos sensores com CLPs, sistemas supervisórios (SCADA) e plataformas de controle distribuído (DCS).
A integração entre sistemas é fundamental, neste caso, para:
- Monitoramento em tempo real;
- Geração de alarmes;
- Histórico de dados;
- Manutenção preditiva;
- Otimização do consumo energético;
- Rastreabilidade do processo.
Conclusão
A integração entre processos é uma ação fundamental para a produção de açúcar, etanol e bioenergia, em que pequenas variações de pressão, nível ou temperatura podem impactar significativamente a eficiência da planta.
Desta forma, investir em instrumentação confiável torna-se fundamental para garantir estabilidade operacional, reduzir desperdícios e aumentar a produtividade.
Por meio de sensores modernos integrados aos sistemas de automação, as usinas monitoram seus processos em tempo real, antecipam falhas e tomam decisões baseadas em dados.
Além disso, o setor é orientado pela eficiência energética, parâmetro este que é resultado dos monitoramentos realizados.
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FAQ – Instrumentação no setor sucroalcooleiro
1. Quais variáveis são mais importantes na instrumentação de uma usina sucroalcooleira?
Pressão, nível e temperatura estão entre as principais variáveis, pois influenciam diretamente a segurança, a eficiência energética, a produtividade e a qualidade dos processos.
2. Onde a medição de pressão é utilizada nas usinas?
A pressão é monitorada em linhas de vapor, caldeiras, evaporadores, filtros, bombas, sistemas hidráulicos e tubulações de processo.
3. Quais tecnologias podem ser utilizadas para medir o nível dos tanques?
A escolha depende das características da aplicação e do produto. Entre as tecnologias citadas estão radar, ultrassom, pressão hidrostática, sensores capacitivos e boias industriais.
4. Por que o controle de temperatura é importante na produção de etanol?
Na fermentação, a temperatura influencia diretamente a atividade das leveduras. Valores muito altos podem reduzir sua atividade, enquanto temperaturas baixas diminuem a velocidade do processo.
