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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA
FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS
CÂMPUS DE JABOTICABAL
ESTUDO ECONÔMICO DAS DIFERENTES FORMAS DE
TRANSPORTE DE VINHAÇA EM FERTIRRIGAÇÃO NA
CANA-DE-AÇÚCAR.
Vanessa Lorencini da Silva
Engenheira Agrônoma
JABOTICABAL – SÃO PAULO – BRASIL
Outubro de 2009
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA
FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS
CAMPUS DE JABOTICABAL
ESTUDO ECONÔMICO DAS DIFERENTES FORMAS DE
TRANSPORTE DE VINHAÇA EM FERTIRRIGAÇÃO NA
CANA-DE-AÇÚCAR.
Vanessa Lorencini da Silva
Orientador: Prof. Dr. José Eduardo Pitelli Turco
Co-Orientador: Profa. Dra.Maria Inez Espagnoli Geraldo Martins
Tese apresentada à Faculdade de Ciências
Agrárias e Veterinárias – Unesp, Câmpus de
Jaboticabal, como parte das exigências para a
obtenção do título de Mestre em Agronomia
(Ciência do Solo).
JABOTICABAL – SÃO PAULO – BRASIL
Outubro de 2009
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DADOS CURRICULARES DO AUTOR
VANESSA LORENCINI DA SILVA - nascida em Ribeirão Preto, SP,
no dia 30 de outubro de 1981, filha de Antonio Francisco da Silva e Janei
Cristina Beneditta Lorencini, solteira, Engenheira Agrônoma, formada pela
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da Universidade Estadual
Paulista- Unesp- Campus de Jaboticabal, em janeiro de 2006. Iniciou o
curso de Mestrado em julho de 2007, na Faculdade de Ciências Agrárias e
Veterinárias da Universidade Estadual Paulista- Unesp- Campus de
Jaboticabal e suas atividades profissionais na Usina Santa Adélia, em
Jaboticabal, em março de 2006.
iv
Dedico
Aos meus queridos pais, Janei e Antonio,
Aos meus irmãos, Eduardo e Pedro,
Pelo amor, carinho e respeito,
Durante toda minha caminhada até aqui,
À Deus, razão maior de todas as minhas conquistas.
Ofereço
Com todo meu amor
Ao meu companheiro
Gil Farias,
Pelo carinho e apoio
Em todos os momentos
Por tudo que significa pra mim.
v
AGRADECIMENTOS
À Deus, por estar presente em minha vida;
Ao Prof. Dr. José Eduardo Pitelli Turco, pela orientação, confiança e
amizade;
À Profa. Dra.Maria Inez Espagnoli Geraldo Martins, pela disposição e
orientação durante este trabalho;
À Unesp- Campus de Jaboticabal;
À Usina Santa Adélia pela concessão das horas de trabalho para a
realização do mestrado;
Ao Arlindo José Lima de Carvalho, pelo auxílio nos cálculos deste trabalho
e pela atenção e dedicação desprendida.
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SUMÁRIO
Página
1. INTRODUÇÃO....................................................................................................1
2. REVISÃO DE LITERATURA...............................................................................2
2.1. A vinhaça.................................................................................... ..........4
2.2. Uso agrícola da vinhaça.............................................................. .........7
2.3. Utilização da vinhaça como fertilizante.................................. .... ............9
2.4. Sistema de aplicação e transporte de vinhaça.............................. .....10
2.5. Áreas de segurança.......................................................................... ...11
2.6. Aplicação por fertirrigação............................................................... ..12
2.7. Aplicação por inundação................................................................ ....13
2.8. Aplicação por infiltração..................................................................... ..14
2.9. Fertirrigação por aspersão com equipamento semi-fixo..................... .15
2.10. Fertirrigação por aspersão com canhão hidráulico ou montagem
direta...........................................................................................................16
2.11. Veículos tanque......................................................................................17
2.12. Custos e distâncias máximas de aplicação de vinhaça com caminhões-
tanque.........................................................................................................23
2.13. Transporte por circuitos hidráulicos........................................................24
2.14. Transporte dutoviário de vinhaça...........................................................25
2.15. Transporte por canais.............................................................................25
3. MATERIAL E MÉTODOS..................................................................................26
3.1. Localização da área de estudo.......................................................... ..26
3.2. Transporte e aplicação.................................................................... ...27
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................29
4.1. Sistema de transporte com caminhões tanque.......................... ........ 30
4.1.1. Descarregamento em caixas de contenção, seguindo por canais para
aplicação......................................................................................... .....31
4.1.2. Descarregamento em caixas de contenção, sucção por motobomba
e adutora móvel....................................................................................33
4.1.3. Engate rápido do mangote do autopropelido na saída lateral do
caminhão..............................................................................................35
4.2. Sistema de transporte com adutora fixa........................................ .....37
5. CONCLUSÕES.................................................................................................40
6. REFERÊNCIAS.................................................................................................40
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7
ESTUDO ECONÔMICO DAS DIFERENTES FORMAS DE TRANSPORTE DE
VINHAÇA EM FERTIRRIGAÇÃO NA CANA-DE-AÇÚCAR
RESUMO: Este trabalho teve por objetivo analisar o custo do transporte de
vinhaça produzida na Usina Santa Adélia - Pereira Barreto. Foram levantados os
custos de diferentes formas de transporte: com caminhões tanque, canais
aplicadores, adutora móvel e adutora fixa. Foi utilizada uma metodologia que
considera a estrutura de custo total de produção para a determinação dos custos
de transporte (R$/m³). O custo total para cada sistema foi composto pelos custos
fixos e variáveis. Nos custos fixos foram considerados a depreciação e
remuneração do capital fixo e, nos custos variáveis, os gastos com operação de
cada sistema, representados por: mão-de-obra, consumo de combustível, quando
presente, manutenção e reparos. Os resultados desse estudo mostram que o
transporte com adutora fixa apresenta as seguintes vantagens quando comparado
ao transporte com caminhões: redução do custo com mão de obra, eliminação do
custo com combustível, custo total 95 % inferior ao do transporte com caminhões.
Palavras-chave: adutora, caminhão, cana-de-açúcar, fertirrigação, transporte,
vinhaça
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ECONOMIC STUDY OF DIFFERENT WAYS OF VINASSE
TRANSPORTATION IN FERTIRRIGATION IN SUGAR CANE
ABSTRACT: This work aimed to analyze the cost transportation of the vinasse
produced by Santa Adélia Plant - Pereira Barreto. The costs of different ways of
transportation were considered: with tank trucks, applicator channels, mobile and
fixed pipeline. A methodology which considers the structure of total production cost
for the determination of transportation costs (R$/m³). The total cost for each
system was composed by the fixed and variable costs. In the fixed costs, it was
considered the depreciation and the remuneration of the fixed capital and, in the
variable costs, the expenditures with the operation of each system represented by:
labor force, fuel consumption (when there is), maintenance and repairs. The results
of this study show that the transportation with fixed pipeline presents the following
advantages when compared to the transportation by trucks: reduction of the labor
force cost, elimination of the fuel cost, and total cost 95 % inferior in relation to the
truck transportation.
KEYWORDS: fertirrigation, pipeline, sugar cane, transportation, truck vinasse
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1
1. INTRODUÇÃO
A cana-de-açúcar tem quase 500 anos de história no Brasil, sendo que, nos
últimos 30 anos, a atividade avançou para muito além do papel tradicional da
agricultura como fonte alimentícia, entrando no universo da agroenergia e se
tornando novo paradigma da energia limpa e renovável, na área dos combustíveis
e da eletricidade.
Segundo a União da Indústria de Cana-de-Açúcar (ÚNICA, 2009) a safra
2008/09 encerrou com 505 milhões de toneladas moídas na região centro-sul,
contra 431 milhões na safra 2007/08 e previsão para a safra de 2009/10 de 550
milhões. Na safra de 2008/09, a produção acumulada de açúcar foi 2,11% superior
à produção da safra anterior (2007/08), atingindo 26,75 milhões de toneladas. Isso
significa que 39,74% do total de ATR (açúcares totais recuperados) foram
destinados à produção de açúcar e 60,26% para a produção de etanol. Do mix de
produção das unidades produtoras de açúcar e de etanol, 45,62% da cana foi
destinada para a produção de açúcar e 54,38% para etanol. (UNICA, 2009).
A produção de álcool gera como resíduo a vinhaça, hoje tida como
subproduto no processo de industrialização.
O uso da vinhaça, como fonte de nutrientes, matéria orgânica e água, foi
uma das grandes revoluções no manejo da cultura. Ela constitui o principal
efluente das destilarias de álcool. Cada litro de álcool produzido gera cerca de 13
litros de vinhaça que, até no início da década de 80, eram depositados nos rios,
poluindo-os (GLÓRIA & ORLANDO FILHO, 1984). Atualmente, toda a vinhaça
produzida é reutilizada na adubação dos canaviais (ORLANDO FILHO &
RODELLA,1995, citado por RESENDE et al. 2006).
Segundo TASSO et al. (2007), a importância da vinhaça está também na
economia de insumos que se obtêm com a prática de seu aproveitamento na
2
forma de fertilizante e/ou como condicionadora de solos, em sua maioria,
cultivados com cana-de-açúcar.
Na década de 80, a aplicação de vinhaça no campo era realizada de
diversas formas, segundo ORLANDO FILHO et al., 1980; ORLANDO FILHO,
1981; ORLANDO FILHO et al., 1983, por inundação, por sulcos de infiltração, com
canais principais e sulcos de plantio, por aspersão com equipamento semifixo e
por aspersão com canhão hidráulico.
Segundo a COPERSUCAR, 1978, sob o ponto de vista técnico e
econômico, a utilização de vinhaça como fertilizante somente era viável quando
aplicada com auxílio de veículos, a saber: caminhões tanque (CT) ou sistema
conjugado VDV (Veículo Distribuidor de Vinhaça).
Atualmente, a realidade de muitas usinas vem sendo alterada na busca de
uma aplicação eficiente, com custo reduzido, que traga ganhos ao solo
respeitando, sobretudo, as questões ambientais.
Sendo assim, este trabalho objetiva realizar um estudo econômico de
diferentes formas de transporte de vinhaça em fertirrigação de cana-de-açúcar, a
fim de determinar os custos do transporte (R$/m³).
2. REVISÃO DE LITERATURA
A vinhaça é o subproduto da fabricação do álcool, sendo composta, em sua
maioria, de água (97%). A fração sólida é constituída principalmente de matéria
orgânica e elementos minerais, e o K representa cerca de 20% dos elementos
presentes e constitui o elemento limitante para a definição da dose a ser aplicada
nos solos (MARQUES, 2006).
Os impactos da aplicação da vinhaça no solo e na água subterrânea variam
de acordo com as condições fisiográficas da área, da composição química da
vinhaça e do volume e da periodicidade de aplicação. Notadamente são
3
contaminadoras as disposições em áreas de sacrifício, em canais de transporte de
vinhaça, lagoas de acumulação e tanques de rejeitos sem impermeabilização. São
necessários incentivos ao desenvolvimento de novas tecnologias de tratamento,
redução e usos alternativos da vinhaça, em detrimento da fertirrigação, pois a
elevada e crescente geração desse efluente não comportará apenas uma forma
de destinação (PEREIRA, 2003).
A evaporação da vinhaça, sem maiores despesas do que a instalação,
mão-de-obra e manutenção dos concentradores e seus pertences, foi cogitada, na
década de 50, como forma de evitar o lançamento da vinhaça nos cursos d’água
(HOLLANDA FILHO, 1955).
A Comissão Permanente de Proteção aos Cursos d’Água, criada por
Decreto Estadual do Estado de Pernambuco, já na década de 40, agrupava cinco
diferentes métodos para o tratamento e aproveitamento industrial da vinhaça,
quais sejam: (a) processo de evaporação ou incineração mediante pulverização da
vinhaça nos gases de combustão; (b) processo de destilação destrutiva, ou
destilação pirogenosa contínua sob pressão, com recuperação de metanol,
acetona, ácido acético, amoníaco e derivados alifáticos; (c) tratamento químico,
combinando centrifugação com precipitação química e tratamento químico com
depuração biológica; (d) processos biológicos de depuração, fermentação
anaeróbica; (e) processo de decantação e irrigação (COUTINHO, 1955).
Partindo da constatação de que os trabalhos pioneiros sobre utilização de
vinhaça incorreram em grave erro ao recomendarem a aplicação de quantidades
excessivas de vinhaça ao solo, GLORIA (1975) passou a defender a aplicação
racional de vinhaça, que deve levar em conta o conhecimento de sua composição
básica, o estudo das condições do solo que a recebera assim como da cultura que
será fertilizada, o levantamento da topografia dos terrenos e considerações
econômicas determinantes.
MATIOLI & MENEZES (1984) e MATIOLI et al.(1988) dedicaram-se ao
estudo de otimização dos sistemas de aplicação de resíduos líquidos na lavoura
canavieira, destacando a necessidade de se elaborar projetos fundamentados em
4
critérios técnico-econômicos, visando ao máximo aproveitamento do potencial
nutricional da vinhaça e o enquadramento dos sistemas de aplicação dentro das
exigências dos órgãos responsáveis pelo controle de poluição do meio-ambiente.
2.1. A vinhaça
Segundo SALOMON (2007), a cana chega à usina sendo lavada e moída
para extração do caldo. Este caldo contém sacarose, glicose, leveduras, matéria
nitrogenada e etc. Posteriormente, este caldo sofre uma clarificação, concentração
e centrifugação para obtenção do açúcar comercial e do mel. Segundo BRAILE &
CAVALCANTI (1979), este mel depois de passar por um novo processo de
cozimento a vácuo para a obtenção do açúcar de segunda, transforma-se em mel
final, também chamado mel pobre ou melaço. O mosto diluído é denominado
mosto de melaço, e enviado as dornas de fermentação. Após a fermentação, o
líquido resultante é chamado de vinho, que também passa por um processo de
centrifugação para recuperar o fermento (leveduras) a ser reutilizado no processo
de fermentação. Este vinho então é enviado para as colunas de destilação para
produção do álcool hidratado, que por sua vez produz como resíduo a vinhaça.
Como produto da destilação, ELIAS NETO (1988) afirmou que se obtêm,
basicamente, o álcool e a vinhaça, à qual atribui três origens possíveis, conforme
o tipo de mosto:
• vinhaça de mosto de caldo: produzida de caldo direto para a fermentação
alcoólica, normalmente em destilarias autônomas,
• vinhaça de mosto de melaço: mosto preparado com melaço, subproduto da
produção de açúcar, normalmente em destilarias anexas,
• vinhaça de mosto misto: mosto preparado com caldo direto e melaço,
normalmente em destilarias anexas.
5
De acordo com ALMEIDA (1952), a composição química da vinhaça é
bastante variável, dependendo principalmente da composição do vinho submetido
à destilação, o qual, por sua vez, está relacionado com outros fatores, tais como:
natureza e composição da matéria prima, sistema usado no preparo do mosto,
método de fermentação adotado, sistema de condução da fermentação alcoólica,
raça da levedura utilizada, tipo de aparelho destilatório empregado e modo de
destilação adotado.
Comparada com o bagaço e a torta de filtro, outros resíduos orgânicos
produzidos pela indústria sucro-alcooleira, a vinhaça é mais rica em nutrientes,
principalmente potássio, além de cálcio, magnésio, fósforo, manganês e nitrogênio
orgânico. Sua relação C/N é igual a 15, o que a caracteriza como um material rico
em proteínas (CERRI et al., 1988).
Segundo CORTEZ et al., (1996), as principais características da vinhaça
estão apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1: Características da vinhaça da cana-de-açúcar.
6
A vinhaça pode ser caracterizada sob diferentes aspectos (ALMEIDA,1955),
a saber:
• como fator de poluição dos cursos d’água, a vinhaça possui ação redutora
extremamente alta exigindo, conseqüentemente, uma elevadíssima taxa de
oxigênio para se estabilizar, oxigênio este retirado da água; resiste tenazmente a
quaisquer tipos de tratamento dos usualmente empregados para outros resíduos
industriais; é produzida em grandes volumes; é dos mais ácidos e corrosivos
resíduos poluidores; encontra-se poluindo uma grande área do Estado de São
Paulo;
• como fator ictiológico, a vinhaça apresenta alta nocividade aos grandes
animais aquáticos (peixes, sapos e crustáceos); dizima a fauna piscosa da água
doce; afugenta a fauna marítima que procura as costas brasileiras para o
fenômeno fisiológico da desova; destrói os peixes larvófagos, causando
desequilíbrio biológico dos rios; acaba com os seres da microflora e microfauna
que forma o plâncton dos rios; mata as plantas aquáticas de vida submersa e
flutuante;
• como fator de insalubridade, a vinhaça ocasiona poluição dos cursos
d’água; produz mau cheiro, em virtude da formação de gases fétidos; possui DBO
superior a 20.000 ppm, tornando as águas nas quais é lançada imprópria para
consumo; confere à água cheiro nauseabundo, gosto desagradável, turbidez
elevada, cor anormal e alta taxa de resíduo; agrava o problema de doenças
endêmicas e aumenta a proliferação de insetos;
• como fator de ordem social, a vinhaça provoca condições odiosas entre a
indústria do álcool e da aguardente com o público em geral, que se indigna contra
a poluição ambiental;
• como fator de fertilização ou de correção dos solos, a vinhaça é um resíduo
rico em matéria orgânica coloidal e em elementos minerais; contribui para elevar o
pH dos solos, chegando mesmo a alcalinizá-lo; melhora as propriedades físicas,
químicas e biológicas dos solos; aumenta a microflora dos solos, proporcionando
mais fácil nitrificação e conferindo-lhe maior índice de fertilidade; propicia a cana-
7
de-açúcar condições mais favoráveis ao seu ciclo vegetativo, aumentando sua
riqueza sacarina e a pureza do caldo, se cortada na ocasião propicia, embora
retardando a maturação; modifica os padrões das terras, determinando o
aparecimento de ervas características e padrões de solos férteis e produtivos.
No Brasil a vinhaça é aplicada diretamente no solo como fertilizante e fonte
de potássio. Mas, para esta prática, deve-se fazer uma análise das características
do solo para que se possam aplicar quantidades corretas da mesma. Mas a
grande desvantagem disto está associada aos custos de transporte para
descarregar a vinhaça no campo. Devido a isto, se estudam novas formas de se
utilizar esta vinhaça (SALOMON, 2007).
2.2. Uso agrícola da vinhaça
A aplicação de vinhaça é tida como fertirrigação, processo conjunto de
irrigação e adubação que consiste na utilização da própria água para conduzir e
distribuir o fertilizante químico ou orgânico na lavoura, podendo ser feita por
qualquer sistema de irrigação (VIEIRA, 1986). Dentro deste contexto, o termo
fertirrigação, no que concerne a vinhaça não é todo correto, pois se refere mais ao
método de irrigação empregado, não se constituindo mais do que um processo de
aplicação de fertilizante e molhamento, sem controle prático da lâmina hídrica
aplicada e muito menos da freqüência das aplicações, interessando mais a
quantidade de potássio carregada e transferida para o solo (FREIRE & CORTEZ,
2000).
Porém, segundo a COPERSUCAR (1978), a vinhaça utilizada como
fertilizante permite alcançar o objetivo de não poluir o ambiente, uma vez que todo
resíduo formado é devolvido à cultura. Podendo assim substituir parte da
adubação mineral, diminuindo custos.
8
Segundo MATIOLI (1989), além do consagrado uso agrícola na fertirrigação
de canaviais, existem alternativas para aproveitamento da vinhaça. THIAGO
(1980) relata que os principais produtos que podem ser extraídos da vinhaça estão
englobados em três grandes grupos: fertilizante, ração animal e gás metano.
ORLANDO FILHO et al. (1983) apresentaram as seguintes alternativas de
utilização de vinhaça: produção de proteínas unicelulares, através da fermentação
anaeróbica, concentração a aproximadamente 60° Brix , com possibilidade de uso
como componente de ração animal, utilização como adubo, queima para produção
de fertilizantes e, ainda, a utilização “in natura” em substituição total ou parcial a
adubações minerais.
Uma nova forma alternativa de tratamento e utilização agroindustrial de
vinhaça, foi proposta por SILVA (1981a, 1981b), forma esta que dependia um
mínimo consumo de energia e utiliza equipamentos já empregados na indústria
açucareira, ou seja, tanques de clarificação, decantadores tipo Dorr e filtro a vácuo
tipo Oliver. O processo começa com a clarificação da vinhaça, em tanques de
clarificação, mediante adições de leite de cal (3,0 a 3,5 kg/m³ de vinhaça) e de
fósforo (200 ppm), elevando o pH a 11,0. Em seguida, a vinhaça clarificada é
enviada a um decantador tipo Dorr, onde, sob decantação continua durante
aproximadamente três horas, resulta na obtenção de um clarificado de baixo poder
poluidor e de pH 9,5, e de um lodo decantado (7kg/m³ de vinhaça), rico em
matéria orgânica e em elementos minerais, principalmente cálcio.
A aplicação indiscriminada de vinhaça na lavoura canavieira pode acarretar
resultados negativos à industrialização do açúcar, pois eleva os teores de potássio
e de amido no caldo, cujos efeitos são altamente prejudiciais à qualidade do
açúcar obtido e à esgotabilidade dos melaços (CESAR et al., 1978).
9
2.3. Utilização da vinhaça como fertilizante
ALMEIDA et al. (1950), concluíram que a aplicação de vinhaça ao solo não
aumenta a sua acidez, muito pelo contrário, provoca uma elevação do pH,
elevação esta tanto mais pronunciada quanto maior a quantidade de vinhaça
aplicada no solo. Observaram os autores que, em aplicações maiores ou iguais à
500 m³/ha, ocorreria um aumento progressivo do poder de embebição do solo e
uma melhoria nas propriedades físicas do solo.
A aplicação, por aspersão, de 300 m³/ha/ano de vinhaça a um Latossolo
Vermelho Escuro áulico, ao longo de 15 anos, provocou elevação do pH do solo,
diminuição da acidez potencial, redução do teor de alumínio trocável, aumento da
soma de bases e da porcentagem de saturação de bases (CRUZ et al., 1993).
Recentemente, a CETESB lançou as normas para aplicação da vinhaça no
solo segundo a CETESB ARTIGO 1º DA DECISÃO DE DIRETORIA, Nº
035/2005/E, DE 9-3-2005. NORMA TÉCNICA CETESB - P4.231 (Versão
Janeiro/2005) - Vinhaça - Critérios e Procedimentos para Aplicação no Solo
Agrícola a ser seguido em todo estado de São Paulo (SALOMON, 2007).
SENGIK et al. (1988), estudando os efeitos da aplicação de doses
crescentes de vinhaça sobre algumas propriedades químicas de dois solos
diferentes concluíram que os efeitos da aplicação de vinhaça sobre as
propriedades químicas de ambos os solos estudados se restringiram à camadas
superficiais dos mesmos, com a ocorrência de maiores acréscimos de bases
trocáveis, redução de teores de alumínio e hidrogênio trocáveis e aumento de pH.
Foi observado, também, um desbalanceamento catiônico entre potássio, presente
em elevado teor na vinhaça, e cálcio e magnésio.
A aplicação de vinhaça na soqueira da cana-de-açúcar pode influenciar,
positiva ou negativamente, algumas características do solo e do produto, entre
elas, SANTANA (1985) citou: elevação do pH, aumento da disponibilidade de
alguns nutrientes, aumento da capacidade de retenção de água, melhoria da
10
estrutura física do solo, aumento da população microbiana, imobilização de certos
nutrientes, aumento da produtividade, aumento do número de cortes da cana,
redução no teor de sacarose, atraso na maturação e um certo acúmulo de cinzas
e amido no caldo.
A aglutinação das partículas do solo que recebeu a vinhaça se dá
principalmente em função da mucilagem excretada pelos microrganismos que
metabolizam açúcares de cadeia pequena, presentes em grande quantidade na
vinhaça, de tal forma que a aplicação de altas taxas de resíduo mais o tempo
adequado de incubação no solo, são os responsáveis pelo aumento da
estabilidade estrutural dos agregados do Latossolo Vermelho Escuro textura
média (CAMARGO et al., 1983).
Todavia, o pequeno efeito da vinhaça sobre a estabilidade de agregados
em água, álcool e benzeno, é atribuído a quantidade de material orgânico contido
na vinhaça que não é suficiente para promover agregação das partículas do solo,
ou, por ser altamente biodegradável, não consegue atuar como agente
cimentante. Mesmo assim, aplicada ao solo, a vinhaça promove melhoria nos seus
atributos físicos, principalmente na sua porosidade total (LONGO et al., 1986).
A necessidade da adubação das soqueiras de cana de açúcar é
indiscutível, tendo em vista que, em cada ciclo, a planta retira do solo quantidades
apreciáveis de nutrientes, que necessitam ser restituídos através da adubação. A
vinhaça tem possibilidades de fornecer parte desses nutrientes requeridos pela
soqueira, onde seu emprego deve ser prioritário, pelo fato de sua disponibilidade
ocorrer no período da safra (SANTANA, 1985).
2.4. Sistema de aplicação e transporte de vinhaça
De todas as formas de distribuição de vinhaça in natura ao solo, a mais
desvantajosa é a distribuição indiscriminada sobre o terreno não-preparado para o
11
plantio, a que apresenta maiores vantagens é a utilização da vinhaça in natura
como fertilizante a curtíssimo e em curto prazo (LIMA, 1976).
Segundo ORLANDO FILHO (1981), a fertirrigação exige normalmente
recalque de efluente para pontos de cotas mais elevadas, sendo o mesmo
conduzido para os talhões por gravidade, através de canais. A construção dos
canais e o estabelecimento de bombas e tubulações exigem investimentos
elevados, como também cuidados e alto custo de manutenção.
A FIGURA 1 indica segundo ORLANDO FILHO et al. (1983) uma
representação esquemática dos diversos sistemas de aplicação da vinhaça “in
natura” na cultura da cana de açúcar.
Inundação
Infiltração
Sulcos de infiltração
Aspersores semi-fixos
Aspersão
Canhão hidrúalico
Vinhaça
Bomba acolpada ao eixo cardan
Tanque sem pressurização
Motobomba independente
Tanque pressurizado
Jato dirigidoem 2 entre linhas
Jato dirigidoem tres entrelinhas
Chuveiro
Descarga rápida
Aplicação por veículos tanque
Áreas de infiltração
Descarga
por
bomba
Descarga
por
gravidade
Tanques de
decantação
Áreas de segurança
Aplicação por fertirrigação
Figura 1: Representação esquemática dos diversos sistemas de aplicação
da vinhaça “in natura” na cultura da cana de açúcar.
2.5. Áreas de segurança
São locais onde vinhaça é aplicada sem uma imediata finalidade agrícola.
Essas áreas são indispensáveis nas unidades produtoras, pois funcionam como
setores de segurança, onde a vinhaça é depositada quando das demais opções
12
de utilização não estão em funcionamento, evitando-se com isso a descarga do
resíduo em cursos de água, com conseqüentes problemas de poluição
(ORLANDO FILHO, 1983).
2.6. Aplicação por fertirrigação
A utilização da vinhaça na fertirrigação promove a adição de nutrientes ao
solo, elevação da umidade e do pH e melhora a resistência do solo à erosão,
resultando no acréscimo da produtividade agrícola (CAMBUIM, 1983, citado por
LYRA et al., 2003).
Devido à sua origem, a vinhaça pode ser considerada um “extrato de
levedura” diluído, constituindo um meio complexo que favorece o desenvolvimento
de uma gama variada de microrganismos, especialmente quando de sua aplicação
ao solo como fertilizante (CAMARGO, 1954 & CALDAS, 1960 citado por SANTOS,
2009).
PENATTI et al. (1988) citam que o uso de vinhaça traz resultados positivos
na produtividade agrícola da cana, além de gerar economia com a aquisição de
fertilizantes. FREIRE & CORTEZ (2000) citam que a vinhaça proporciona
benefícios biológicos, físicos e químicos ao solo, refletindo em maiores
produtividades.
A vinhaça pode ser empregada como fertilizante orgânico, contendo alto
teor de matéria orgânica potássio e água, sendo relativamente pobre em
nitrogênio e cálcio, com baixos teores de fósforo e magnésio (PENATTI et al.,
1988, citado por PAULINO et al., 2002).
A cana é altamente exigente em potássio e sua carência reflete não apenas
na diminuição da biomassa produzida, como também no menor acúmulo de
açúcares no colmo, explicado pela menor fotossíntese e pela menor translocação
(GLÓRIA, 1985).
13
A aplicação de vinhaça nas lavouras aumenta a produtividade da cultura, e,
paralelamente, reduz a concentração de açúcar no caldo (FREIRE & CORTEZ,
2000). Este efeito depreciativo pode ser devido, justamente, ao crescimento
vegetativo mais vigoroso, o que leva ao atraso na maturação (KORNDORFER,
1990).
SANTANA (1985) afirma que, em alguns casos, o custo do sistema de
distribuição de vinhaça por aspersão torna-se elevado demais, a tal ponto de
inviabilizar tal prática, principalmente nos casos em que o plantio de cana é feito
em áreas não contínuas, associado à topografia desfavorável, impedindo a
construção de canais longos e mais eficientes.
SILVA et al. (1978) citam que, ao se aplicar vinhaça, deve-se ter prévio
conhecimento da dose adequada, pois tanto a produtividade, quanto a qualidade
tecnológica da cana-de-açúcar são influenciadas por estas aplicações.
2.7. Aplicação por inundação
Segundo ORLANDO FILHO et al. (1993), a fertirrigação por inundação é um
dos processos mais empíricos de distribuição do efluente. A vinhaça, geralmente
diluída, tem entrada pela parte mais elevada do talhão e daí é distribuída,
inundando o terreno de forma bastante heterogênea. Não existe controle da
quantidade de vinhaça aplicada, e a distribuição no terreno é totalmente irregular,
principalmente em solos arenosos, sendo que, no início da distribuição e em
especial nos locais de empoçamento, poderão ocorrer danos à planta, devido à
elevada quantidade aplicada, com conseqüentes problemas de salinização do
solo.
14
2.8. Aplicação por infiltração
ORLANDO FILHO (1981) e ORLANDO FILHO et al. (1993) demonstraram
que este sistema exige uma prévia preparação do terreno com canais principais
trapezoidais ou triangulares, com declividades máximas de 0,5 a 1,0 %, os sulcos
formando pequenos ângulos cm os canais, o quase a eles paralelos. De acordo
com a topografia do terreno, os canais principais poderão estar distanciados de
200 a 500 m. O tráfego de veículos entre os talhões de ser feito através de
carreadores situados ao lado e a montante dos canais principais, facilitando a
manutenção dos mesmos.
MATIOLI & MENEZES (1984) afirmaram que a implantação deste sistema
de aplicação racional de resíduo líquido deve ser encarada como um sistema de
irrigação por sulcos de infiltração propriamente dito, ou seja, executando-se uma
rigorosa sistematização do terreno, de acordo com a topografia e tipo de solo.
Somente assim é possível atingir a eficiência de aplicação e facilidade
operacional.
Os autores citados ainda afirmam que o sistema de sulcos de infiltração,
quando implantados sem considerar as exigências retro-mencionadas, provoca
demanda de muita mão de obra, além de aplicação de dosagens excessivas e
desuniformes, que podem implicar em graves prejuízos para a cultura e o solo.
SILVA (1992) afirma que o grande volume de resíduo produzido numa
agroindústria sucro-alcooleira exige extensas áreas para aplicação racional.
Diante da dificuldade de se dispor dessas áreas com características adequadas ao
sistema de sulcos de infiltração, sua difusão pode ser considerada bastante
restrita.
15
2.9. Fertirrigação por aspersão com equipamento semi-fixo.
Neste sistema constam canais principais para a condução da vinhaça, com
declives inferiores a 0,2% e vazão máxima de 0,2 m³/s, pois canais com maior
capacidade de vazão necessariamente deverão possuir maior secção e menor
declividade, aspectos que resultarão num maior custo de implantação. A vinhaça
diluída é recalcada aos canais principais que margeiam os talhões, através de
uma motobomba (geralmente movida a óleo diesel) que, por sua vez, alimenta
tubulações, principais e laterais, de alumínio com acoplamento rápido e com
diâmetros variados. Na tubulação lateral são acoplados aspersores que
geralmente operam com pressão até 6 kg/cm², fornecendo uma vazão de, no
máximo, 80 m³ hora
-1
(ORLANDO FILHO et al, 1983).
LORENZETTI & FREITAS (1978) apresentam com detalhes esse sistema
de aplicação, inclusive com custos, muito usado na Usina São José de Macatuba,
SP. As motobombas a Diesel de 140 HP, operando a 1.800 rpm e a uma altura
manométrica de 40 mca, recalcam a vinhaça diluída para a tubulação principal de
600 m de comprimento, numa vazão de 300 m³ h-1, e são posicionadas a cada
360 m de distância do canal. As linhas laterais, com 180 m de comprimento,
operam com três aspersores simultaneamente no espaçamento de 60 x 60 m,
aplicando cada aspersor uma lâmina de 20, 8 mm numa área de 3.600 m². As
dosagens de vinhaça que podem ser aplicadas por esse sistema são 208 m³ ha-1
em uma hora, 416 m³ ha em 2 horas, e assim por diante.
Segundo ORLANDO FILHO et al. (1983), a principal vantagem do processo
é permitir um melhor controle da quantidade de resíduo aplicada, homogeneidade
de distribuição e não exigir preparo especial (sulcos em desnível) do solo.
Possibilita também várias aplicações durante o ciclo da cultura, principalmente no
início do desenvolvimento da mesma.
16
2.10. Fertirrigação por aspersão com canhão hidráulico ou montagem direta
Montagem direta, segundo MATIOLI & MENEZES (1984) e MATIOLI et al.
(1988), consiste basicamente num conjunto moto-bomba, acoplado a um aspersor
tipo canhão, montados em chassis com rodas. O sistema, quando em
funcionamento, atinge um diâmetro molhado de aproximadamente 140 m. Ele é
estacionário e succiona a vinhaça diretamente de canais, espaçados entre si de
aproximadamente 100 m, dependendo das características topográficas do terreno.
Os pontos de estação da montagem direta ao longo dos canais também são
espaçados entre si de aproximadamente 100 m, de modo que as mudanças da
máquina perfazem uma rede com malhas de 100 m x 100 m e,
consequentemente, em cada posição, a máquina irriga uma área de
aproximadamente um hectare.
Segundo LEME et al, 1979, o método de aplicação de vinhaça por aspersão
com canhão hidráulico (conjunto de montagem direta), apresenta as seguintes
vantagens:
• não há necessidade de sistematização do terreno ou sulcação em desnível;
• pode ser usado em áreas com declive acentuado e operado em qualquer
tipo de solo;
• pode ser usado em todos os ciclos e fases da cultura;
• permite perfeito controle da quantidade de vinhaça aplicada, irrigando
extensas áreas por unidade de tempo;
• apresenta baixo custo operacional e economia de mão-de-obra.
Por outro lado, apresenta, também, as seguintes desvantagens:
• desuniformidade de chuva em conseqüência das variações instantâneas da
direção do vento,
• exige um sistema de distribuição da vinhaça por canais adequados,
• requer alta pressão de serviço,
• necessita de mão-de-obra operacional adequada.
17
LEME (1987) propôs um sistema otimizado de operação do equipamento
montagem direta para fertirrigação das soqueiras de cana-de-açúcar que, segundo
ele, resulta em economia de combustível, redução da pressão de operação,
aumento da vida útil dos equipamentos e maior eficiência operacional.
Muito embora este sistema otimizado tenha proporcionado maior freqüência
operacional em função da redução das posições de estacionamento do
equipamento ou redução da área perdida com canais, por outro lado ele também
deu origem a alguns problemas de ordem técnico-operacionais, tais como a
desuniformidade da distribuição de pressão, a maior necessidade de mão de obra
para transporte da tubulação componente da extensão e a dificuldade de operar o
sistema no período noturno. Por isso, LEME et al. (1987) apresentaram nova
alternativa para aplicação de vinhaça por aspersão através de equipamento
autopropelido com tubulação de polietileno de média densidade (FREIRE &
CORTEZ, 2000).
ORLANDO FILHO et al. (1983) afirmaram que a fertirrigação por aspersores
setoriais (canhão) na época era uma prática que estava se difundindo entre os
produtores de álcool, ocupando áreas que anteriormente recebiam aplicações de
vinhaça pelo sistema de sulcos de infiltração.
2.11. Veículos tanque
Transportam a vinhaça das destilarias aos talhões, onde realizam a
aplicação com considerável uniformidade. Requer estradas e carreadores em bom
estado de conservação, uma frota de veículos, sistematização dos talhões, sem
barrancos e obstáculos para melhor movimentação dos veículos e um
planejamento de corte de cana de modo a permitir a aplicação 24 horas por dia.
As desvantagens desse sistema são: a compactação do solo pelos veículos, a
impossibilidade de aplicação em cana-planta, a inviabilidade da diluição da
18
vinhaça e as dificuldades de aplicação em dias de chuva (ORLANDO FILHO et
al.1983).
O sistema de aplicação com caminhões-tanques, segundo MATIOLI &
MENEZES (1984), é o mais difundido para a distribuição de vinhaça pura,
realizando uma aplicação com certo controle e considerável uniformidade, sendo
ele normalmente conjugado com outros sistemas, principalmente com uma área
de despejo. Esta área destina-se a receber a totalidade das águas residuárias e o
excedente de vinhaça que os caminhões não aplicam por motivos adversos à
perfeita operação da frota.
a) Características do sistema
Os primeiros tanques, atualmente fora de uso, eram construídos em
madeira. Segundo ORLANDO et al. (1983), os tanques poderiam ser de aço
carbono, de aço carbono naval ou de aço inox e para a época os tanques em fibra
de vidro apresentavam problemas de corrosão em decorrência do pH ácido da
vinhaça (pH em torno de 4,0).
A capacidade do tanque, segundo os autores, é variável, oscilante entre 7 e
18m³, e, em função do volume do tanque, os caminhões poderão ser com dois ou
três eixos. Os veículos de maior capacidade transportam e aplicam o resíduo mais
economicamente, porém os de menor capacidade apresentam maior versatilidade,
principalmente para manobras nos talhões, assim como para movimentação em
terrenos acidentados.
b) Distribuição por gravidade
Segundo MATIOLI & MENEZES (1984), utiliza-se de tanques com barras
aplicadoras sendo o descarregamento da vinhaça feito por gravidade. Apresenta,
como fator limitante, o efeito da variação da carga hidráulica na uniformidade de
aplicação, cujas conseqüências são agravadas com o uso de baixas dosagens
(vinhaça concentrada). Este sistema, de acordo com ORLANDO FILHO et al.
(1983) e ORLANDO FILHO & LEME (1984), permite a aplicação da vinhaça
19
através do escoamento por gravidade. Como se pode deduzir, esta técnica
apresenta, sob ponto de vista bastante rigoroso, certa heterogeneidade de
aplicação, pois no início há maior volume de vinhaça no tanque, maior pressão e,
por conseguinte, maior vazão. Com a diminuição do volume de vinhaça no tanque,
registra-se menor pressão. Este fator impede a uniformidade de aplicação, cujas
conseqüências são maiores quando se utiliza baixa quantidade do resíduo. Uma
forma de contornar o problema da distribuição de vinhaça por gravidade é diminuir
a velocidade do veículo após a aplicação de metade da carga do tanque. Outro
fator considerado é o baixo rendimento operacional, levando-se maior tempo para
a completa aplicação da carga. Os terrenos mais acidentados apresentam maiores
limitações para o uso desse sistema.
Para a COPERSUCAR (1979), ORLANDO FILHO et al. (1980), ORLANDO
FILHO et al. (1980), ORLANDO FILHO et al. (1983), ORLANDO FILHO E LEME
(1984) e MATIOLI & MENEZES (1984), dentre as variações do processo de
aplicação de vinhaça por gravidade destacam-se quatro:
b1) Jato dirigido em duas linhas: tal sistema consiste em aplicar vinhaça em
jatos dirigidos, visando duas entrelinhas de cana. Este processo foi inicialmente
desenvolvido objetivando diminuir o contato da vinhaça quente com a planta, nos
casos de aplicações tardias do resíduo, evitando-se com isso possível queima das
folhas. Posteriormente, verificou-se que os danos sobre a superfície foliar, mesmo
com a vinhaça quente, são mínimos e, com as recomendações de utilização de
resíduo logo após a colheita e tratamento do palhiço residual, tal efeito é
praticamente eliminado. Atualmente, o mencionado processo encontra-se em
desuso pelas unidades produtoras, pelo fato de que, dependendo da quantidade a
ser aplicada por hectare e do diâmetro da saída da aplicação, poderá haver ligeira
erosão do solo.
b2) Jato dirigido em três linhas: neste caso, a descarga do tanque é
realizada por três jatos dirigidos, objetivando alcançar três linhas de cana. Os
20
apologistas deste sistema destacam as seguintes vantagens: o fato de se
concentrar a aplicação do resíduo (água +nutrientes+matéria orgânica) em uma
região onde haverá maximização do aproveitamento do mesmo, inclusive forçando
uma melhor brotação da soca, principalmente para início da safra, quando ocorre
déficit hídrico no solo. A outra vantagem seria menor germinação de plantas
daninhas em virtude da vinhaça não atingir a entrelinha, facilitando, portanto, o
seu controle. Não se encontra, na bibliografia disponível, trabalhos que realmente
comprovem tais vantagens, devendo as mesmas ser testadas experimentalmente.
A principal desvantagem, está na aplicação de quantidade elevadas, quando
então as saídas deverão ser de maior diâmetro o que poderá, também,
dependendo do tipo de solo, causar problemas de erosão,
b3) Chuveiro: o processo de distribuição da vinhaça por gravidade através
de “chuveiro” é um dos mais difundidos na região centro-sul do país. Consiste em
utilizar a barra aplicadora com perfurações que permitem a distribuição do resíduo
em toda superfície do solo. Normalmente, a tubulação de saída do tanque é de 4
polegadas, valor igual ao somatório dos diâmetros das perfurações. Os primeiros
chuveiros eram compostos de barra reta, de largura em torno de 2,20 m.
Atualmente, visando atingir uma área maior em cada passada, as barras tem suas
extremidades recurvadas, (“meia-lua”), permitindo atingir faixas com cerca de 4,00
m de largura. Neste sistema, ocorrendo menor impacto do líquido no solo, os
problemas de erosão são minimizados.
À irrigação com caminhões de descarga por meio de barra irrigadora,
todavia, estavam associados vários problemas, dentre os quais Gentil (1979) listou
os seguintes:
• necessidade de grande quantidade de veículos e motoristas;
• dificuldade de trabalhar em dias de chuva e terreno úmido;
• incapacidade de trabalhar em terrenos acidentados e com sulcos;
• pequeno rendimento diário;
• vazão desuniforme à medida que o tanque vai se esvaziando;
21
• elevado custo operacional;
• reduzida vida útil dos veículos;
• dificuldade de trabalho ao final das safras quando tem inicio o período
chuvoso que pode saturar o solo.
b4) Descarga rápida: o processo de descarga rápida é utilizado apenas em
tanques de maior capacidade (14 a 18 m³). Uma tubulação de 12” alimenta a barra
aplicadora de 6”, de onde emergem 6 saídas de 3”, sendo a vinhaça defletida em
pratos. Com isso há formação de um leque, atingindo em média cinco linhas de
cana. A principal desvantagem do sistema é a heterogeneidade de aplicação, ou
seja, a distribuição é melhor quando o tanque está cheio e, à medida que a carga
vai sendo aplicada, há uma diminuição da largura da faixa atingida pelo resíduo,
c) Distribuição por bombas
Há diferentes sistemas de bombas que aplicam vinhaça com pressão,
implicando relativa uniformidade, além de menor compactação do solo devido ao
veículo, pelo fato de atingir uma faixa de aplicação de maior largura. A
desvantagem desta técnica está associada à aquisição de mais um equipamento
e, portanto, à existência de mais uma peça sujeita a sofrer defeitos e desgastes na
aplicação, exigindo maior manutenção do sistema. Outra particularidade desse
sistema reside na aplicação da vinhaça mesmo com o terreno molhado, quando é
impossível a entrada de veículo no talhão. Através de simples modificação na
direção do jato, pode-se aplicar vinhaça nas bordas dos talhões, com o veículo
percorrendo apenas os carreadores (ORLANDO FILHO et al., 1983).
MATIOLI & MENEZES (1984) e MATIOLI et al.(1988) dedicaram-se ao
estudo de otimização dos sistemas de aplicação de resíduos líquidos na lavoura
canavieira, destacando a necessidade de se elaborar projetos fundamentados em
critérios técnico-econômicos, visando ao máximo aproveitamento do potencial
nutricional da vinhaça e o enquadramento dos sistemas de aplicação dentro das
exigências dos órgãos responsáveis pelo controle de poluição do meio-ambiente.
22
Os autores consideraram, de inicio, que todos os sistemas de aplicação
apresentam certas limitações que resultam em desperdício de vinhaça e prejuízo
no custo global de produção do açúcar e álcool. Por exemplo, o sistema de
aplicação de vinhaça in natura através de sulcos de infiltração, embora se
caracterize por certa facilidade operacional, exige uma rigorosa sistematização do
terreno alem de extensas áreas para sua aplicação racional. O sistema de
aplicação de vinhaça através de irrigação por aspersão através do sistema
convencional, ou seja, succionado-a de canais que margeiam os talhões, com o
auxilio de uma motobomba, e distribuindo-a através de aspersores convencionais,
se por um lado permite melhor controle da quantidade de resíduo liquido aplicado
(vinhaça diluída ou não em águas residuais) e maior uniformidade de aplicação,
por outro lado abrevia a vida útil dos aspersores e das tubulações de aço zincado
ou alumínio devido ao elevado poder corrosivo da vinhaça. O sistema montagem
direta, que compreende um conjunto motobomba acoplado a um aspersor tipo
canhão, montado em chassi com rodas, é a melhor alternativa para o sistema de
vinhaça por aspersão; este processo exige, todavia, a construção de canais com
carreadores laterais para a locomoção de equipamentos do sistema, além de uma
reformulação do formato dos talhões; o sistema apresenta, no entanto, vantagens
como o maior controle de quantidade de resíduos aplicada, a possibilidade de
realizar varias aplicações durante a mesma safra, dispensa grandes
sistematizações do terreno e irriga, em cada posição, uma área aproximadamente
de um hectare. O sistema de aplicação com caminhões-tanque promove a
distribuição de vinhaça através de dois processos: por gravidade e por bomba (ou
por saída forçada) e está limitado pela distancia econômica do ponto de
carregamento às áreas de aplicação; trata-se de um sistema que normalmente
está conjugado com outros sistemas, principalmente com uma área de despejo.
Isto posto, concluíram os autores que a não otimização dos sistemas de aplicação
dos resíduos líquidos na lavoura canavieira leva geralmente a um desperdício de
vinhaça e de sua riqueza mineral e orgânica, deixando de beneficiar outras áreas
carentes e podendo atém mesmo provocar prejuízos na qualidade tecnológica da
23
cana-de-açúcar proveniente das áreas fertirrigadas por aspersão e/ou infiltração,
devido ao excesso de filtros aplicados.
2.12. Custos e distâncias máximas de aplicação de vinhaça com caminhões-
tanque.
A aplicação de vinhaça com caminhões tanque, segundo (MATIOLI et al.,
1988), é prática comum na grande maioria das usinas e destilarias, podendo-se
afirmar que atualmente o volume de vinhaça aplicado por este sistema supera de
maneira relevante os demais sistemas alternativos, como aspersão (montagem
direta, convencional, autopropelido) e sulcos de infiltração.
MATIOLI & MENEZES (1984) afirmam que o sistema de caminhões tanque
convencionais está limitado principalmente pela distância econômica do ponto de
carregamento às áreas de aplicação. Esta distância econômica é calculada em
função do custo da adubação mineral substituída, existindo, portanto, uma
distância máxima a partir da qual a fertirrigação torna-se anti-econômica. Outra
limitação apontada é a baixa uniformidade de distribuição, proporcionada por este
sistema, quando comparado com o sistema de aspersão por montagem direta.
Os custos do sistema de caminhões tanque foram estudados por
ORLANDO FILHO et al. (1980), que mostraram a vantagem da utilização de
tanques de maiores capacidades (15 m³), resultando em implicações diretas na
redução do número de viagens por dia, com conseqüente diminuição da frota
caminhoneira e dos custos de aplicação por unidade de área.
Para uma aplicação de 150 m³ ha
-1
, SANTANA (1985) calculou os custos
em função da distância, para caminhões tanque movidos a álcool aditivado, tipo
Mercedes Bens 2213, com 3 eixos, equipados com tanque de 15 m³ em PVC
revestidos com fibra de vidro. O autor optou pelo sistema “por gravidade”,
justificando que, embora não apresente boas características em termos de
24
uniformidade de aplicação do fluido, é um dos mais econômicos e apresenta o
menor custo por hectare em função da distância percorrida.
De acordo com MAGRO et al. (1977), a aplicação de 35 m³ ha
-1
de vinhaça
de mosto de melaço, em 1976, permitia uma economicidade de distribuição até a
distância de 10 km, enquanto que, em 1980, com a elevação dos custos dos
fertilizantes minerais e a produção de vinhaça de mosto misto, a dosagem variável
seria de 100 m³ ha
-1
, numa distância máxima de 16 km, demonstrando inclusive a
dinamicidade dos custos de aplicação em função do tipo de vinhaça e do preço de
fertilizante minerais. Os autores mostram também os benefícios da aplicação da
vinhaça através da fertirrigação, que, em 1980, representava uma economia de
30% em termos de rentabilidade agrícola, 9% em termos de rentabilidade
industrial e 12% considerando-se os benefícios no aumento do número de cortes
do canavial fertirrigado com vinhaça.
2.13. Transporte por circuitos hidráulicos
Dentro das atividades de uma usina, o custo que mais se agravou nos
últimos tempos foi, sem dúvida, do transporte rodoviário. O que mais contribuiu
para essa situação foi o aumento o preço do combustível (SILVA, 1992). Uma
alternativa para diminuição dos custos de transporte de vinhaça por caminhões
tanques, segundo MENEZES et al. (1984), é o transporte dutoviário que consiste
na substituição de parte do percurso por tubulações e/ou canais. Assim, em vez
de um ponto de carregamento, normalmente centralizado nas proximidades da
unidade industrial, passa-se para uma situação de vários pontos de distribuição.
Isto permite que a aplicação de vinhaça numa área se processe com menor
número de caminhões, uma vez que a distância média das áreas de aplicação ao
ponto de carregamento é substancialmente reduzida.
25
PIZARRO et al. (1988) descreveram sobre projeto e operação de circuitos
hidráulicos para transporte de resíduos líquidos. Segundo os autores, o principal
problema no dimensionamento de canais consiste em verificar com qual altura
escoará certa vazão, em um canal suficientemente liso, para que seja
estabelecido o regime uniforme. Os canais utilizados nos circuitos hidráulicos são
em geral longos e a seção está pré-determinada pelo implemento de abertura do
canal. Cabe, então, verificar com qual altura escoará a vazão de projeto, para uma
determinada declividade, e verificar se a velocidade está dentro dos limites
adequados. Os autores afirmaram que a seção de um canal será mais econômica
se para a mesma área (escavação) e mesma declividade do canal a vazão for a
maior possível.
2.14. Transporte dutoviário de vinhaça
MATIOLI (1989) salienta que a literatura pouco aborda os cuidados
necessários para um rigoroso dimensionamento das obras hidráulicas envolvidas
no transporte dutoviário, o qual deve ser elaborado por técnicos especialistas no
assunto. Outro fator importante está relacionado com a perda de vinhaça
conduzida por canais construídos em leito natural, MATIOLI & GUAZZELLI (1988),
citados por MATIOLI (1989), baseados em levantamentos preliminares, colhidos
na Usina Santa Luzia, localizada no município de Matão, S.P., apresentaram
alguns resultados de perda de vinhaça em canais de uso contínuo.
2.15. Transporte por canais
26
Segundo LOURENCETTI (2007), recentemente, uma Decisão de Diretoria
da Cetesb (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de
São Paulo) (Decisão de Diretoria 35, de 09/31 de 2005) homologou a Norma
Técnica P4.231 – Vinhaça – Critérios e Procedimentos para aplicação no solo
agrícola. Esta norma apresenta como objetivo dispor sobre os critérios e
procedimentos para a aplicação da vinhaça, gerada pela atividade sucroalcooleira
no processamento de cana-de-açúcar, no solo do Estado de São Paulo. A norma
suspende, imediatamente, a prática de armazenamento e/ou disposição de
vinhaça ou lodo em áreas de sacrifício, eliminando-se aquelas que ainda estão
sendo utilizadas nas unidades produtoras. Outra consideração é sobre a
impermeabilização dos canais mestres ou primários de uso permanente para
distribuição de vinhaça durante o período da safra, que deverá ser feita com
geomembrana impermeabilizante ou outra técnica de efeito igual ou superior.
BANDINI (1966) fornece equações de custo para canais revestidos e não
revestidos através da análise de elementos geométricos e hidráulicos dos canais
das condições topográficas do terreno, porém, deixou de considerar alguns
fatores, como o custo de energia e seção transversal, que podem ser variáveis
com método de construção e condições de trabalho.
3. MATERIAL E MÉTODOS
3.1. Localização da área de estudo
A pesquisa foi desenvolvida na Usina Santa Adélia S/A, produtora de álcool,
localizada no município de Pereira Barreto, a 621 km da capital São Paulo. A
Usina iniciou suas atividades industriais em maio de 2007, e encerrou a primeira
27
safra com um total de 1.000.000 de toneladas de cana moídas. A unidade
industrial destina-se apenas a produção de álcool.
As áreas de aplicação de vinhaça estão localizadas na região de Pereira
Barreto e a distância média de aplicação até a unidade industrial é de 25 km.
3.2. Transporte e aplicação
As formas de transporte e aplicação estudadas serão as que seguem:
A). Transporte com caminhões tanque em PRFV (poliéster reforçado com
fibra de vidro) até a área de aplicação, havendo duas possibilidades de
descarregamento:
a) Descarregamento em caixas de contenção, sendo que a partir desta caixa a
vinhaça pode:
a
1
)seguir por canais para aplicação,
a
2
)ser succionada por motobomba de alta pressão e pressurizada em
adutora móvel acima do nível do solo para posterior aplicação.
b) Engate rápido do mangote do autopropelido na saída lateral do caminhão e
aplicação direta na área.
B). Transporte, por gravidade através de adutora fixa, até um canal para
posterior aplicação na área.
Ressalta-se que, após o transporte o modo de aplicação é o mesmo para
as formas avaliadas.
Entende-se por:
Caminhões de tanque: caminhões em PRFV tipo Rodotrem, com dois
tanques de 36m³ cada tanque e duas saídas de descarga de 8” em cada um dos
tanques.
Adutora fixa: tubulação de 350 mm e 250 mm de PVC+PRFV enterrada
abaixo do nível do solo.
28
Adutora móvel: tubulação em alumínio de 8” em barras de 6 metros com
capacidade de suportar vazão de 270m³/hora.
Caixas de contenção: caixas de 600m³ com sistema de descarregamento
de caminhões tanque (próprio da Usina).
A metodologia utilizada no estudo se constitui na determinação dos custos
de transporte (R$/m³) utilizando-se a estrutura do custo total de produção descrito
por MARTIN et al.(1998).
Foram levantados os custos de transporte com veículos tanque e do
transporte utilizando adutora fixa.
Foram quantificados os investimentos necessários para cada método de
transporte.
O custo total (CT) para cada sistema foi composto pelos custos fixos e
variáveis. Nos custos fixos (Cf) foram consideradas a depreciação (D) e
remuneração do capital fixo (Rk) e, nos custos variáveis (Cv), os gastos com
operação de cada sistema, representados por: mão-de-obra (Mo), consumo de
combustível (C), quando presente, manutenção (M) e reparos (R).
CT = Cf (D + Rk) + Cv (Mo + C +M +R)
A depreciação, que representa o custo necessário para a substituição dos
bens de capital quando se tornam inúteis, foi calculada pelo método linear,
conforme orientação de MARTIN et al. (1998) e que pode ser mensurado pela
equação 1.
D = (( Ci (1-f))/n).............................................................................................1
Em que:
D= depreciação,
Ci= custo inicial (preço de aquisição, novo ou usado),
f = percentagem do Ci, como valor final presumido de sucata,
n = vida útil adicional do bem de capital (anos).
Segundo MARTIN et al. (1998), a todo capital investido em bens de capital
atribui-se um juro calculado a uma taxa normal de mercado para emprego de risco
equivalente, como uma remuneração do capital investido pelo empresário. Os
29
juros são calculados sobre o valor médio do bem de capital ao longo da vida útil.
Sendo calculado pela equação 2.
J ou Rk = (( Ci (1+ f))/2) x i.............................................................................2
Em que:
J: Juros,
Rk: remuneração do capital,
Ci: custo inicial (preço de aquisição novo ou usado),
f : percentagem do Ci, como valor final presumido de sucata,
i: a taxa anual de juros em decimal.
A taxa de juros anual considerada foi de 11,25%, valor mantido pelo
COPOM, Comitê de Política Monetária durante o ano de 2007 (BNDES, 2009).
Para o cálculo da mão de obra (Mo) foram considerados além do salário
pago ao trabalhador os encargos recolhidos pela usina sobre a folha de
pagamento que totaliza 58,78%, mais plano de saúde, refeição e programa de
participação nos resultados (PPR).
Por ausência de apontamentos, no transporte com caminhão, para
determinação dos gastos com manutenção (M) e lubrificantes utilizou-se 20% dos
gastos com combustíveis. Para estimar o valor dos reparos foi considerada uma
taxa de 10% do valor do bem novo (MARTINS & BORBA, 2004). Em suma, para
efeito do cálculo de manutenção e reparos tem-se a equação 3.
M + R=0,2 x Gasto de combustível + 0,1 x Ci................................................3
Em que:
M: Gastos com manutenção,
R: Reparos,
Ci: custo inicial (preço de aquisição novo ou usado).
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
30
A distância média até a área de aplicação considerada foi de 25 km, sendo
a velocidade de deslocamento do caminhão de 50 km h
-1
.
A quantidade de vinhaça a ser transportada foi calculada utilizando-se uma
moagem/dia de 10.000 t, sendo que, para cada tonelada moída são gerados 90
litros de álcool, e para cada litro de álcool são gerados 13 litros de vinhaça,
resultando num transporte diário de vinhaça de 11.170.0000 litros de vinhaça, ou
11.700 m³.
4.1. Sistema de transporte com caminhões tanque
Dimensionamento da frota de caminhões:
Foi considerada a distância média, até a caixa de contenção, de 21 km a
uma velocidade de média de 50 km h
-1
, o tempo de percurso do caminhão de ida e
volta é de 50 minutos. Para o carregamento dos tanques, dois de 36 m³ cada, são
gastos 10 minutos e para descarregamento na caixa de contenção são gastos
mais 10 minutos, o que resulta em 70 minutos para o transporte de 72 m³ até a
área de aplicação.
Sendo assim, em um dia, um caminhão é capaz de fazer em média 20
viagens. Para transportar 11.700 m³ por dia são necessários 325 tanques de 36
m³, como cada caminhão apresenta dois tanques de 36m³, um caminhão, fazendo
20 viagens por dia transporta 1.440 m³, então para transportar 11.700 m³ são
necessários 9 caminhões. Considerando dois veículos reserva, são necessários
um total de 11 caminhões.
Caixa de contenção
As caixas de contenção possuem um volume que suporta 20 viagens dos
caminhões, ou seja, 1.440 m³. São revestidas com polietileno de alta densidade
(PEAD) conforme determina norma técnica CETESB - P4.231 (Versão
Janeiro/2005).
31
A locação da caixa foi realizada pela usina e o revestimento foi feito por
empresa terceirizada. Foi construído um sistema de alvenaria e canos para
descarregamento do caminhão, sendo este custo incluso na construção da caixa.
4.1.1. Descarregamento da vinhaça em caixas de contenção, seguindo por
canais para aplicação.
Os canais com 4 km de extensão a partir da caixa de contenção, totalizando
25 km de transporte até a área de aplicação, também foram revestidos com
PEAD, sendo estes custos contabilizados no custo de instalação do canal.
Na tabela 2 estão os valores das aquisições feitas para este sistema de
transporte.
Tabela 02: Aquisições feitas para o sistema de transporte com caminhões e
canais aplicadores.
Equipamentos
Quantida
de
Unidade
Caminhões Volvo 420 cv 11 unitário
Doly 11 unitário
Semi reboque 22 unitário
Tanques 22 unitário
Revestimento Caixas 1.440 m³
Construção e revestimento canal
4.000 m
Carregamento 1 unitário
Na tabela 3 encontram-se a participação percentual de cada item no custo
total de transporte de vinhaça com caminhão e canais aplicadores.
32
Tabela 03: Valor % do custo total para o transporte de vinhaça utilizando
caminhões tanque.
Item % do total
Depreciação 9,7
Remuneração do capital 11,5
Mão de obra 11,3
Combustíveis 47,5
Manutenção 9,5
Reparos 10,5
Total 100,0
Através destes valores, para o transporte de 1.170.000 m³ de vinhaça,
quantidade gerada através da moagem de 1.000.000 t de cana, chegou-se a R$
2,94 por metro cúbico transportado com caminhão.
MATIOLI & MENEZES (1984) afirmaram que o sistema de caminhões está
limitado principalmente pela distância econômica do ponto de carregamento às
áreas de aplicação.
Como desvantagens do sistema de transporte com caminhões, CORTEZ et
al. (1992) citaram a compactação do solo e alto investimento na frota de carros-
tanque, na manutenção e no gasto de combustível, além deste sistema não
permitir a utilização do vinhoto (não concentrado) em distâncias superiores a 15
km, pois seria inviável economicamente.
ORLANDO FILHO et al. (1980) mostraram a vantagem da utilização de
tanques de maiores capacidades (15 m³), resultando em implicações diretas na
redução número de viagens por dia, com conseqüente diminuição da frota
caminhoneira e dos custos de aplicação por unidade de área.
33
4.1.2. Descarregamento da vinhaça em caixas de contenção, sendo
succionada por motobomba de alta pressão e pressurizada em
adutora móvel acima do nível do solo para posterior aplicação.
A motobomba utilizada é de alta pressão, pressurizando a rede,
proporcionando o uso da adutora em locais em nível. A adutora possui 4 km de
extensão a partir da caixa de contenção, totalizando 25 km de transporte até a
área de aplicação, é feita de alumínio e possui diâmetro de 6 polegadas.
A adutora é composta por unidades menores de 3 metros, sendo
necessários, um trator e uma carreta para transporte e um funcionário para a
montagem da rede.
Na tabela 4 estão os valores das aquisições feitas para este sistema de
transporte.
Tabela 04: Aquisições feitas para o sistema de transporte com caminhões e
adutora móvel.
Equipamentos Quantidade Unidade
Caminhões Volvo 420 cv 11 unitário
Doly 11 unitário
Semi reboque 22 unitário
Trator (180 cv) + carreta 1 unitário
Tanques 22 unitário
Revestimento Caixas 1.440 m³
Adutora móvel 4.000 m
Motobomba 1 unitário
Carregamento 1 unitário
Na tabela 5 encontram-se a participação percentual de cada item no custo
total de transporte de vinhaça com caminhão.
34
Tabela 05: Valor % do custo total para o transporte de vinhaça utilizando
caminhões e adutora móvel.
Item % do total
Depreciação 9,3
Remuneração do capital 10,8
Mão de obra 13,4
Combustíveis 47,2
Manutenção 9,4
Reparos 9,9
Total 100,0
Através destes valores, para o transporte de 1.170.0000 m³ de vinhaça,
quantidade gerada através da moagem de 1.000.000 t de cana, chegou-se a R$
3,37 por metro cúbico transportado com caminhão.
A aplicação do vinhoto através de caminhões-tanque, em total substituição
da adubação mineral, pode ser analisada mediante confronto dos custos de
ambas alternativas. O custo de aplicação de vinhoto cresce com a distância entre
os pontos de carregamento e de aplicação, enquanto o custo para a adubação
mineral varia muito pouco, sendo representados esquematicamente na Figura 2.
Deste modo, era conveniente a utilização do vinhoto como fertilizante até uma
distância d1, considerando-se os mesmos ganhos de produtividade. A partir deste
ponto, o custo por hectare decorrente da adubação mineral (c1) seria menor,
incluindo preços do insumo, transporte e aplicação, desestimulando a utilização do
vinhoto (ORLANDO FILHO et al., 1980, citado por SIMÕES et al., 2004).
35
Figura 2: Curvas de custos de adubação e aplicação de vinhoto
4.1.3. Engate rápido do mangote do autopropelido na saída lateral do
caminhão e aplicação direta na área.
Para este sistema de transporte faz-se necessário apenas a aquisição dos
caminhões para o transporte, já que a forma de aplicação é a mesma utilizada nas
outras formas de transporte estudadas, sendo desconsiderada para efeito do
cálculo do custo do transporte.
Na tabela 6 estão os valores das aquisições feitas para este sistema de
transporte.
Tabela 06: Aquisições feitas para o sistema de transporte com caminhões e
aplicação com engate rápido do autopropelido.
Equipamentos Quantidade Unidade
Caminhões Volvo 420 cv 11 unitário
Doly 11 unitário
Semi reboque 22 unitário
36
Na tabela 7 encontram-se a participação percentual de cada item no custo
total de transporte de vinhaça com caminhão.
Tabela 07: Valor % do custo total para o transporte de vinhaça utilizando
caminhões e aplicação com engate rápido do autopropelido.
Item % do total
Depreciação 6,2
Remuneração do capital 9,1
Mão de obra 12,1
Combustíveis 51,1
Manutenção 10,2
Reparos 11,3
Total 100,0
Através destes valores, para o transporte de 1.170.0000 m³ de vinhaça,
quantidade gerada através da moagem de 1.000.000 t de cana, chegou-se a R$
2,74 por metro cúbico transportado com caminhão.
Segundo CAMHI (1979), a distribuição da vinhaça através de caminhões
com chuveiro a razão de 30 a 50 m³ ha
-1
complementada com 0,5 kg de P
2
O
5
por
hectare, era, então, o único sistema racional e econômico de utilização de vinhaça
para fins de irrigação.
GERALDI FILHO et al. (1988), realizaram testes com um sistema de
transporte e aplicação que compreendia um caminhão tanque com reboque de
dois eixos e um conjunto de aplicação de vinhaça por aspersão tipo montagem
direta. Os resultados dos testes mostraram-se promissores, tanto sob o aspecto
técnico como econômico, com os custos fixos e variáveis correspondendo a 75%
dos custos com caminhão tanque convencional, embora os custos com mão de
obra de aplicação fossem 5,7 vezes maiores, se referidos aos custos de aplicação
37
por área, por volume aplicado e volume por distância percorrida, estes sempre
foram menores.
4.2. .Sistema de transporte com adutora fixa
A vinhaça segue da unidade industrial pela adutora fixa na qual percorre 10
km a partir daí segue por canais por 15 km até a área de aplicação.
A adutora fixa apresenta duas tubulações, uma externa de PVC com 350
mm e uma interna de PRFV com 250 mm, enterradas abaixo do nível do solo e o
canal apresenta 15 km de extensão, sendo revestido com PEAD.
Na tabela 8 estão os valores das aquisições feitas para este sistema de
transporte.
Tabela 08: Aquisições feitas para o sistema de transporte com adutora fixa.
Equipamentos Quantidade Unidade
Adutora fixa 10.000 m
Revestimento Canal 15.000 m
Na tabela 9 está a participação percentual de cada item no custo total de
transporte de vinhaça com adutora fixa.
38
Tabela 09: Valor % do custo total para o transporte de vinhaça utilizando
adutora fixa.
Item % do total
Remuneração do capital 29,7
Depreciação 39,1
Mão de obra 30,5
Manutenção e reparos 0,7
Total 100,0
Através destes valores, para o transporte de 1.170.0000 m³ de vinhaça
utilizando adutora fixa, chegou-se a R$ 0,25 por metro cúbico transportado com
adutora fixa.
MENEZES et al. (1984) afirma que uma alternativa para a diminuição dos
custos de transporte de vinhaça por caminhões tanque é o transporte dutoviário,
que consiste na substituição de parte de percurso por tubulações e/ou canais.
Assim, em vez de um ponto de carregamento, normalmente centralizado nas
proximidades da unidade industrial, passa-se para uma situação de vários pontos
de distribuição. Isto permite que a aplicação de vinhaça numa área se processe
com menor número de caminhões, uma vez que a distância média das áreas de
aplicação ao ponto de carregamento é substancialmente reduzida.
SILVA (1992), analisando o sistema de transporte de duas Usinas, verificou
que a diversificação dos pontos de carregamento dos caminhões com vinhaça,
através do transporte utilizando adutoras, apresenta-se altamente compensadora,
com redução de aproximadamente 40% nos custos.
Com relação à escolha de um ou outro sistema de transporte de vinhaça,
FREIRE & CORTEZ (2000) afirmam que esta escolha deve ser feita, todavia, em
função da avaliação das condições locais de operações e do manejo da área de
fertirrigação. Sendo assim para os sistemas estudados torna-se necessário a
verificação do manejo em cada área, bem como as limitações para a implantação
39
de cada sistema, antes da escolha pelo método mais viável economicamente, com
menor custo de transporte.
A tabela 10 mostra um resumo dos gastos para implantação de cada
sistema estudado.
Tabela 10: Valores levantados para implantação de cada sistema.
Item
Caminhão
caixa
canal (R$)
Caminhão
engate
rápido
(R$)
Caminhão caixa
motobomba adutora
móvel (R$)
Adutora fixa
(R$)
Depreciação 334.642 198.880 366.140 113.967
Remuneração
do capital 397.566 291.493 426.718 86.550
Mão de obra 387.684 387.684 526.718 88.892
Combustíveis
1.634.819 1.634.819 1.860.334
Manutenção 326.964 326.964 372.067
2.000 Reparos 361.350 361.350 391.306
Total
3.443.025 3.201.190 3.943.282 291.409
Verifica-se um custo total de implantação maior para o sistema transporte
com caminhões, descarregamento da vinhaça em caixas de contenção, sucção
por motobomba de alta pressão e transporte por adutora móvel acima do nível do
solo para posterior aplicação.
Os maiores gastos com combustíveis e mão de obra são verificados nos
sistemas de transporte com caminhões.
40
5. CONCLUSÕES
Verifica-se que, para as condições em que este estudo foi desenvolvido, em
áreas que se apresentam abaixo do nível da unidade industrial e permite o uso de
adutora utilizando a gravidade, o custo do transporte de vinhaça para fertirrigação
de cana-de-açúcar utilizando adutora fixa apresenta as seguintes vantagens:
• Redução do custo com mão de obra,
• Eliminação do custo com combustível,
• Custo total 95 % inferior ao do transporte com caminhões.
Conclui-se que, para o transporte com caminhão, o sistema caixa,
motobomba, canal, apresenta gasto de combustível 12% inferior aos demais
sistemas, sendo o sistema caminhão, engate rápido o mais viável
economicamente, com menor custo de transporte, para as condições em que o
estudo foi realizado.
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