MENU
Biomassa
Briquetes
Construo
Descascamento
Editorial
Manejo
Melhoramento Gentico
Mveis & Tecnologia
Pau Balsa
Pellets
Pisos
Reflorestamento
E mais...
Anunciantes
 
 
 

REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°133 - DEZEMBRO DE 2012

Descascamento

Descascamento das toras de eucaliptos

Atualmente, existe cada vez mais a tendência de se descascar as árvores na floresta. A razão principal é ecológica, mas os resultados econômicos daí advindos são também relevantes. A casca permanecendo na floresta colabora para melhorias substanciais na conservação do sítio florestal e em sua produtividade. Não importa qual seja a forma de se descascar na floresta, o importante é que a casca seja bem distribuída pelo solo, de forma a não cobrir as cepas, pois se isso acontecer, a brotação ficará prejudicada e a nova geração de árvores ficará muito desigual, com muitas falhas.

Existem diversos métodos para se descascar as árvores de eucaliptos nas florestas, alguns muito produtivos , outros promissores e até mesmo alguns apenas como referência de livro. Está nesse caso o descascamento da árvore em pé, usando um produto químico para matar a árvore, ou o anelamento da casca. Depois da árvore morta, a casca se solta com facilidade, mas isso toma meses.

A forma mais primitiva de se descascar toras no campo é o descascamento manual, usando facões e machados. Isso demanda uma enorme quantidade de mão-de-obra, quase sempre de baixos salários e de difícil obtenção. Há muitas ineficiências associadas e praticamente só é feita para toras muito grossas, onde existam limitações nos equipamentos descascadores. A produtividade é muito baixa, os riscos de acidentes e de incêndios florestais aumentam dramaticamente. Por essas razões, o descascamento manual tende a ser referência de museu. As modernas e competitivas fábricas de celulose não podem basear-se em um exército de pessoas mal pagas para alcançar seu sucesso. Primeiramente, porque esse exército de pessoas não estaria disponível, segundo, porque é um processo muito pouco produtivo , e terceiro, porque as pessoas são muito mais necessárias por seus cérebros do que por seus braços.

Existem máquinas de descascamento simples, portáteis, móveis e de muito boa eficiência. Elas são tracionadas por tratores agrícolas e requerem de 3 a 4 pessoas para operar cada máquina. Cada tora é alimentada individualmente para os mecanismos descascadores, que são facas ou correntes rotativas. A eficiência de descascamento é excelente, acima de 95% e as perdas de madeira são mínimas ( entre 0,2 a 0,5%). O fator limitante é o fato que cada tora toma mais ou menos o mesmo tempo para ser descascada, independentemente de seu volume. É uma operação linear e por isso depende muito da qualidade da floresta sendo descascada. Quando uma floresta tem bom volume, com toras de diâmetros médios de cerca de 20 cm, a produtividade de cada máquina atinge 45 - 50 m³/hora. Quando a floresta é pobre, com diâmetros médios de toras de 10 - 12 cm, a produtividade da máquina é reduzida a 15 - 20 m³/hora. Outro fator limitante é que as toras não podem ser muito longas, em geral de 2 a 2,5 metros. É tipicamente uma operação para toras curtas. São requisitos básicos para essa operação:

a) toras devem ser frescas, praticamente recém abatidas;

b) os diâmetros devem estar entre 5 a 35 cm;

c) as velocidades lineares de alimentação devem ser de 40 a 80 metros de toras por minuto;

d) as toras abatidas pelos cortadores de árvores devem estar bem organizadas para favorecer a produtividade das máquinas descascadoras;

e) a casca deve ficar muito bem espalhada nas entrelinhas da floresta, evitando se cobrir as cepas quando a floresta for conduzida para nova rotação;

f) as toras com diâmetros acima de 35 cm, precisam ser descascadas manualmente pelos operadores.

De qualquer forma, essas operações apesar de robustas são de muita facilidade. O conceito é simples e a produtividade, a confiabilidade e a disponibilidade das máquinas são boas. Existem poucos fabricantes dessas máquinas no mundo

A operação ideal para esse tipo de atividade é a colheita manual feita com moto-serras e a utilização dos descascadores móveis logo a seguir. Cada unidade consegue descascar em média de 25 a 30 m³/hora, em condições normais. Em uma jornada de 8 horas diárias pode conseguir produzir entre 200 a 250 m³. Existem empresas florestais que estão operando em jornadas de 10, 12 ou 16 horas, dependendo das condições e da época do ano. Significa maior utilização da disponibilidade das máquinas. Isso é mais viável em áreas mais planas e mais limpas, já que a quantidade de pessoas é grande e os aspectos de segurança se multiplicam.

Seja uma fábrica de celulose no Brasil, produzindo 2000 toneladas de celulose por dia. Ela necessitará da colheita de cerca de 8000 metros cúbicos de toras em suas florestas. Considerando que os descascadores tenham uma produtividade de 225 m³/dia e que sua disponibilidade seja de 75%, fazem-se necessárias cerca de 45 conjuntos de máquinas para uma operação garantida de suprimento. Umas outras 10 máquinas serão necessárias como reservas, já que há sempre máquinas em manutenção ou paradas para afiação ou ajustes nos elementos cortantes. Definitivamente, trata-se de um razoável exército de máquinas, tratores e de pessoas. A condição mais adequada é se dividir em diferentes frentes, evitando uma concentração de máquinas e pessoas em uma única área.

Uma outra forma para se descascar toras no mato consiste no uso dos harvesters. Esses equipamentos foram desenvolvidos para cortar, desgalhar e secionar as árvores. Entretanto, com um pequeno ajuste no rotor, eles se converteram em eficientes processadores globais, ou seja, entregam a tora secionada e descascada. Através da ação do rotor, a casca é esfregada, ralada e se parte, soltando com alguma facilidade nas árvores verdes colhidas naquele exato momento. A eficiência nesse momento não é tão grande, talvez seja de 80 a 90% de descascamento. Alguma casca ainda fica aderida nas toras frescas. Como existe um tempo entre a tora ser descascada e ser usada na fábrica, ela acaba propositadamente secando e a casca se desprende com maior facilidade, quer seja no campo, durante o manuseio e transporte ou na fábrica. Como o processo não foi desenvolvido para ser de alta eficiência em descascamento, exigem-se algumas complementações na fábrica para a remoção de residuais de cascas .

O pátio de madeira deve conter mesas receptoras de toras e estações de lavagem das mesmas capazes de remover grande parte do residual das cascas. Os custos adicionais para remoção dessa casca residual são aceitáveis e os resultados finais são excelentes. Pode-se dizer que essa forma de descasque coloca florestais e operadores de pátio em maior harmonia, pois há vantagens para ambos. A integração entre as duas áreas também acaba favorecida, pois o planejamento colabora para melhorias nas eficiências. Como um presente para o solo, as cascas removidas na floresta lá permanecem para fornecerem nutrientes às próximas gerações de árvores. Por todas essas razões é que o pessoal da área florestal se encanta com essa forma de descascamento. A remoção total de cascas na boca do picador chega a atingir 95% e as perdas de madeira são mínimas (menor que 1%)

Os harvesters são equipamentos robustos, de altos custos e de alta tecnologia. Eles são máquinas muito bem aceitas pela capacidade que possuem de operar em condições variadas e de cumprir os planos de abastecimento, mesmo em situações adversas. Para uma operação ótima e a baixos custos operacionais, eles também demandam florestas de qualidades boas a excelentes. Isso porque também operam baseados em número de árvores e comprimento de toras. A situação ideal é encontrada em florestas com árvores de ótimo volume ( entre 0,25 a 0,35 m³ por árvore), em espaçamentos abertos (por exemplo 3 x 3 metros).

Com árvores volumosas e espaçadas, e trabalhando com secionamento de toras longas ( entre 4 a 6 metros) a produtividade aumenta bastante. É completamente fora da realidade, usar máquinas como essas para colher florestas com produções abaixo de 150 m³/hectare no corte. Os harvesters são equipamentos adequados para operações com toras curtas ou longas , desde 2 até 6 metros de comprimento. Quanto maiores as toras, maior será a sua produtividade. Há uma opção interessante, que é trabalhar com comprimento variável de toras, entre 4 a 6 metros. O próprio operador calcula, árvore a árvore, qual o comprimento a secionar as toras, de forma que não sobre nenhum torete curto na ponta da árvore como resíduo.

Existem diversos parâmetros a influenciar a produtividade dos harvesters, sendo os mais importantes os seguintes: a) volume médio das árvores; b) variabilidade das dimensões das mesmas; c) declividade da área; d) comprimento de secionamento das toras ; e) competência do operador. Quanto melhor a floresta, maior as toras, melhor o operador, maior a produtividade. Em geral, os harvesters produzem de 15 a 22 m³/hora. Lembrar que nas produtividades estão incluídas operações de corte, desgalhamento, secionamento ou traçamento e também descascamento. Quando a floresta é de baixa qualidade (árvores entre 0,10 a 0,15 m³ cada uma, ou menos) a produtividade cai para cerca de 8 a 12 m³/hora, completamente inadequada para os investimentos com as máquinas. A operação de descascamento diminui a produtividade de um harvester em 10 a 30%. Essa produtividade fica mais prejudicada quando as árvores são finas, já que o tempo de esfregar e ralar a casca é o mesmo, tanto para árvores finas ou grossas. Quando as árvores são volumosas, com 0,3 a 0,4 m³ cada, o descascamento onera a produtividade em apenas 10 a 15%. Por essas e outras razões é que a mecanização com harvesters é mais viável em florestas clonais produtivas, com espaçamentos mais abertos.

Além disso, já vimos que a operação é muito afetada pelo comprimento das toras. Quando elas são curtas ( 2 a 2,5 metros) a operação perde 20 a 30% de produtividade em relação a toras longas (5,5 a 6 metros). Há empresas que optam por comprimentos intermediários (3,5 metros) e outras por comprimentos variáveis, para otimizar o manuseio e as operações subsequentes.

Existem inúmeros fabricantes dessas máquinas robustas, quer seja nos Estados Unidos, Canadá, Finlândia, Suécia. Uma boa referência é se buscar um portal florestal onde todas essas máquinas estejam expostas na web.

Outra alternativa para se descascar no campo é o processamento integral da árvore em equipamentos robustos semi-estacionados, que promovem o desgalhamento, o descascamento e inclusive a picagem da madeira a cavacos. A operação é de altíssima mecanização, sendo que a árvore é totalmente trabalhada de uma única vez. A conseqüência é a menor utilização de mão de obra, a otimização das operações da colheita e a redução de perdas. A máquina faz quase tudo, só não corta a árvore. As dimensões dos cavacos e a limpeza dos mesmos não são tão boas quanto aos procedimentos tradicionais. Há maior desuniformidade e maior geração de finos, maiores contaminações com folhas e com casca. Por outro lado, a grande vantagem apregoada é que se usa a árvore integral, da base até o topo. O inconveniente dessa operação é a geração de grande quantidade de resíduos de biomassa ao lado do processador no campo. Os custos para espalhar a biomassa de volta na floresta são significativos, mas as vantagens para a ciclagem de nutrientes no campo também são muito bem vistas.

Descascamento na fábrica

O descascamento na própria fábrica implica em algumas vantagens e também em diversas desvantagens. A primeira das desvantagens é responder à pergunta “ o que se fazer com a casca removida?" Essa quantidade de casca removida é fenomenal. Em uma fábrica produzindo 2000 toneladas de celulose por dia, o volume de “casca sólida” que entra na mesma é de quase 1000 m³/dia (ou mais de 300 toneladas secas/dia). Só que essa casca se fragmenta e aumenta enormemente em volume, devido aos pedaços gerados. Esse volume de “cavacos de casca” ou casca fragmentada atinge então cerca de 2000 a 2500 metros cúbicos na forma de pilha de casca e cavacos das perdas de madeira, e isso diariamente. Ao mesmo tempo, desde que a casca se umedece devido a lavagem das toras, o peso de casca úmida também aumenta significativamente.

Tudo isso leva a uma geração absolutamente fantástica de casca. Se ela for usada como biomassa energética pobre, ainda é uma utilização eco-eficiente. Agora, se não houver usos para ela a não ser um aterro de resíduos, melhor se esquecer de pensar em descascar a madeira na fábrica.

Tambor descascador

Vamos continuar as simulações com nossa fábrica de 2000 tad/dia:

Produção de celulose branqueada: 2000 tad/dia

Quantidade madeira contendo casca para abastecimento: 8000 m³/dia

Volume de casca aderida na madeira: 960 m³/dia

Peso seco de madeira: 3600 tas/dia

Peso seco de casca : 330 tas/dia

Casca deixando área dos descascadores (85% remoção): 280 tas/dia

Casca a 45% de consistência deixando descascadores: 620 t/dia

Densidade a granel(aparente) da casca fragmentada: 140 kg as/m³

Densidade a granel da casca contendo madeira fragmentada 150 kg as/m³

Densidade a granel úmida da casca fragmentada: 310 kg/ m³

Perdas de madeiras nos descascadores e picadores (3,5% em peso seco base madeira, incluindo perdas no descascamento e também finos da picagem): 126 tas/dia

Casca nos cavacos ao digestor: 45 tas/dia (1,3% base peso seco)

Madeira na biomassa total (constituída de casca mais madeira rejeitada): 31% do peso seco ( 126 toneladas em 406,5 toneladas de biomassa total)

Volume como tal aproximado de biomassa fragmentada (casca e madeira rejeitada): 2700 m³/dia

Peso úmido da biomassa total (45% de consistência): 900 t/dia

Esse números com certeza variam de fábrica para fábrica em função de eficiências, matérias primas, umidades, etc. Entretanto, são sempre de uma enorme magnitude. Por essa razão, merecem toda atenção na sua gestão, controle e otimização.

Como resultado desses números gigantescos, a única solução quando se descasca na fábrica é se ter um uso para a biomassa gerada. É absolutamente impossível se pensar em levá-la de volta às florestas, ou então em compostar essa enormidade de material, ou em transformá-la em um sub-produto com as tecnologias e mercados atuais. Em geral resíduos valem pouco, especialmente se for apenas como matéria orgânica. Se houver algum novo derivado por extração de sub-produtos novos e valiosos dessa biomassa residual, a situação poderá ser diferente, mas no momento só existem pesquisas e suposições. Pelo menos com base nas tecnologias atuais, a solução é ter a casca e as perdas de madeira como biomassa auxiliar ou complementar na fábrica.

Há alternativas em desenvolvimento para a pirólise e produção de bio¬óleo, mas estão ainda em fase de pesquisas. Embora existam muitas desvantagens com a casca como combustível, essa tem sido uma solução até muito bem-vinda em situações de combustíveis fósseis caros, como óleo combustível e gás natural. Em fábricas que se valem dessa alternativa, a biomassa da área do pátio de madeira pode responder por 30 até 70% de toda a energia extra nas caldeiras de força para mover a fábrica em sua matriz energética (sem considerar aqui o calor do licor preto do ciclo de recuperação de licor). Essa ampla variação ocorre em função das peculiaridades de cada fábrica: o que fabrica, quais combustíveis utiliza, qual a umidade da biomassa, qual e eficiência das caldeiras, qual a perda de madeira junto à casca, etc. De qualquer forma, a contribuição da casca nas matrizes energéticas é inquestionável. Uma das dificuldades que as fábricas ainda enfrentam é entender a matriz energética sob a ótica econômica e não apenas sob a visão de calorias disponibilizadas pelos combustíveis.

Qual é o real preço da casca como combustível? Como valorá-la? Muitas fábricas ainda estão considerando a casca como um combustível barato, um sub¬produto, ou um presente das florestas para as fábricas. Chegam a considerar a casca como combustível de custo zero. Tamanha ingenuidade só pode mascarar as conclusões que advêm de estudos mais abrangentes sobre essa temática. Voltaremos a esse tema de casca energia em outros capítulos desse online book.

O descascamento na fábrica requer energia, investimentos, equipamentos robustos, áreas grandes para armazenagem e manuseio, e complexos planejamentos.

Existem basicamente dois tipos de máquinas para essa operação de descasque nas fábricas:

A) Descascadores a tambor

Esse robustos, pesados e fortes equipamentos estão baseados nas forças de atrito e de impacto desenvolvidas entre as toras dentro de um tambor rotativo. Essas forças soltam e fragmentam as cascas. O tempo de retenção dentro do tambor varia de 30 a 90 minutos. Em geral, os tambores são bem largos em diâmetro ( 4 a 8 metros) e longos em comprimento ( 20 a 40 metros). Seu movimento rotatório promove fricção e impactos fortíssimos. A casca fragmentada deixa o cilindro por fendas localizadas lateralmente, mas isso não é muito eficiente para os eucaliptos. A razão, lembrem-se, é a forma como a casca se solta, mais como fitas e cordas e menos como pedaços ou fragmentos pequenos. Por essa razão, uma muito boa lavagem se faz necessária após essa etapa de descascamento para tentar remover os pedaços de casca ainda acompanhando as toras. As eficiências desses descascamentos variam de 70 a 90%, mas em geral as fábricas as apresentam entre 75 a 85%, máximo.

A água usada na lavagem das toras fica muito rica em DQO e deve-se reciclá-la o mais possível. Atualmente, os descascadores a tambor se movem quase secos, para reduzir o consumo de água, que varia de 0,1 a 1 m³ de água por metro cúbico de tora processada. Isso tudo para compensar os volumes a mais de água utilizados na lavagem das toras. Muitas vezes até mesmo efluentes mais limpos e menos perigosos do branqueamento são usados na lavagem das toras. Essa água deve ser reciclada em um circuito o mais fechado possível. Como a madeira se molha, há sempre demanda de água nova para repor as perdas.

As perdas de madeira nos tambores é alta. Essa perda depende das variações em diâmetro das toras. Quando toras de grande diâmetros são misturadas com toras finas, os danos e as perdas de madeira são inevitáveis. As toras finas se rompem, se fragmentam com muita facilidade. Elas se partem em pedaços, lascas, cavacos, palitos, todos os tipos de formatos e tamanhos. Essa tem sido a grande realidade de nossas fábricas que estão recebendo toras de madeiras cada vez mais finas, numa tentativa desesperada de se usar a madeira da floresta até os mínimos de seus diâmetros. Anos atrás, o limite mínimo para recebimento de madeira nas fábricas era 10 cm. Depois baixou para 8, depois 6 e agora já se fala e pratica 4 cm. O comprimento das toras também explica muito das perdas de madeira nos tambores. Mais longa as toras, maior a chance de se quebrarem mais toretes e se esfacelarem mais.

Pelas razões expostas, algumas fábricas preferem não descascar as toras finas, fazendo uma colheita diferenciada para elas. Toras com diâmetros abaixo de 7 ou 8 cm com casca, sequer merecem descascamento. Elas são convertidas em cavacos ou para biomassa, ou para alimentação dos digestores misturados junto aos cavacos de toras descascadas. Conviver com essa casca pode até mesmo ser uma decisão das mais sábias: tudo depende das limitações e restrições com que convive a fábrica.

Ainda com relação às toras finas, como elas são difíceis de descascar, até mesmo no campo, pelas diminuições que causam nas produtividades, as fábricas tem adotados diversas alternativas para elas:

a) descascamento nas florestas usando descascadores móveis de facas ou correntes, enviando as toras finas descascadas para um picador especial menor na fábrica para convertê-las em cavacos de processo;

b) picagem dessas toras sem descascamento, enviando os cavacos para caldeiras de biomassa;

c) picagem dessas toras finas sem descascamento em picadores desenhados para toras finas e misturando esses cavacos com casca com os cavacos do processo, convivendo-se e tolerando certas quantidades de cascas no cozimento;

d) venda da madeira fina como lenha.

Tambores descascadores são bons consumidores de energia elétrica ( potências de 300 a 1000 kW), em razão do número e tamanho dos motores de acionamento que possuem. As paredes dos tambores são de aço espesso e resistente. Existem tambores suportados e movidos por gigantescos pneus, e outros por engrenagens. O controle do tempo de retenção das toras no tambor se faz por portões que restringem a saída, pela rotação e pelo fluxo de alimentação. As toras de eucalipto, por serem de descascamento mais difícil que as de Pinus, por exemplo, demandam tempos de retenção 40 a 50% mais longos.

B) Descascador “King”

Essas máquinas pesadas e fortes promovem uma ação de rotação que cria uma combinação de dois tipos de forças de fricção: tora/rotor e tora/tora. Com isso, a casca se solta. Alguns rotores possuem placas de descascamento para aumentar a fricção. Essa forma de esfregação, é menos agressiva às toras. Com isso, as quebras de toras é bem menor. O controle do descascamento é feito pela aceleração da velocidade de rotação. Maior a rotação, maior também a chance de se quebrar toras. Sempre o eterno conflito de se descascar bem, mas de se perder madeira. O equipamento tem a versatilidade de poder ser usado na fábrica ou também no campo, semi-estacionário.

Autor: Celso Foelkel, engenheiro florestal ,professor, www.celsofoelkel.com.br