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THIAGO ASTUN CIRINO 
 
 
 
 
 
 
 
CONTROLE AUTOMÁTICO DO COZIMENTO NA FABRICAÇÃO DE AÇÚCAR 
NO SETOR SUCROALCOOLEIRO. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sorocaba 
2016 
 
	
	
 
 
 
 
 
 
 
THIAGO ASTUN CIRINO 
 
 
 
 
 
 
 
CONTROLE AUTOMÁTICO DO COZIMENTO NA FABRICAÇÃO DE AÇÚCAR 
NO SETOR SUCROALCOOLEIRO. 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
Campus de Sorocaba, universidade Estadual 
Paulista (UNESP), como parte dos requisitos para a 
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de 
Controle e Automação. 
 
 
Orientador: Prof. Dr. Galdenoro Botura Jr. 
 
 
Sorocaba 
2016
	
	
 
 
 
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Unesp 
Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba 
 
 
Cirino,Thiago Astun. 
 Controle automático do cozimento na fabricação de açúcar no setor 
sucroalcooleiro / Thiago Astun Cirino, 2016. 
 64 f.: il. 
 
 Orientador: Galdenoro Botura Junior.	
 
 Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade 
Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Ciência e 
Tecnologia (Câmpus de Sorocaba), 2016. 
 
 1. Cana-de-açúcar. 2. Automação. 3. Cozimento. Universidade 
Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Ciência e 
Tecnologia (Câmpus de Sorocaba). II. Título. 
 
 
 
 
 
	
	
AGRADECIMENTOS 
 
Ao meu amado pai Sebastião, que com empenho, tranquilidade e amor teve um 
papel importante na estrutura, ação e conclusão desse trabalho e também de todas as 
aventuras que tive o prazer de viver. 
Especialmente a minha querida mãe Tânia, que com todo cuidado, carinho, 
firmeza, amor e cobrança foi a responsável por eu ter a experiência mais incrível da 
minha vida. 
Aos meus irmãos, Daniel e Mateus, que são e sempre serão meus primeiros 
amigos. 
A todos da minha família, que me apoiaram nas escolhas para a melhor 
formação como pessoa. 
Ao professor Dr. Galdenoro. Companheiro de caminhada ao longo do Curso de 
Engenharia de Controle e Automação que se dispôs a me orientar e instruir para uma 
excelente conduta nos trabalhos do programa de estágio e de conclusão de curso. 
Ao amigo Clodoaldo Paviani. Um dos precursores do trabalho realizado que 
além de muito conhecimento e auxilio, esbanja bom humor e seriedade. 
Ao mais novo amigo Bruno Paviani, que soube me ensinar e sanar muitas 
dúvidas, ao meio dia e também a meia noite. 
A todo o time da Usina Lins, que com dedicação e tempo soube me mostrar os 
melhores caminhos. 
Aos irmãos da República Magnatas que compartilharam os melhores momentos 
da minha vida. 
Aos irmãos da Goomer que me receberam de braços abertos e com uma amizade 
infinita. 
A todos os amigos e amigas da UNESP e da vida. 
A Sociedade brasileira pela confiança em doar um pouco aos meus estudos e 
formação. 
As incríveis oportunidades, tanto pessoal quanto profissional. 
Ao mundo e todos os seres que, indiretamente ou diretamente, forneceram a 
chance de poder a cada dia ser uma pessoa melhor. 
 
 
 
	
	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A experiência nunca falha, apenas as nossas opiniões 
falham, ao esperar da experiência aquilo que ela não é capaz 
de oferecer.” 
Leonardo da Vinci. 
 
 
 
	
	
RESUMO 
A cana-de-açúcar é uma das principais culturas do mundo. É cultivada em mais 
de 100 países e gera uma grande mão-de-obra (Nova Cana, 2011). Também é principal 
matéria-prima para a indústria sucroalcooleira brasileira que envolve etapas, como: 
produção e abastecimento da indústria com matéria-prima, gerenciamento dos insumos, 
resíduos, subprodutos e da versatilidade da produção, de açúcar ou álcool, 
armazenamento e comercialização dos produtos finais. 
 
Estas etapas devem ser executadas com o emprego de técnicas eficientes de 
manuseio, automação e gerenciamento. Assim, neste trabalho de graduação foi estudada 
toda a teoria da produção do açúcar, focando na etapa de cozimento com o intuito de 
melhorar a eficiência e a qualidade do produto final. Com o trabalho conjunto com uma 
usina do setor, foi desenvolvido um controle automático de um cozedor a partir dos 
softwares RS Logix 5000 e Factory Talk. A partir de dados reais de entrada, a etapa da 
transformação do xarope em cristais, ou seja, o cozimento do açúcar foi amplamente 
abordado e colocado em pratica. Profissionais especializados do setor sucroalcooleiro 
foram consultados de forma a obter o conhecimento a ser embutido na aplicação de 
controle do cozedor. 
 
O estudo demonstrou viabilidade econômica com essa automação, ou seja. A 
partir de um gasto de R$ 200.000,00 para implantação, a Usina obteve um retorno de 
R$ 270.000,00 em menos de um mês. Além de facilitar a rotina diária dos envolvidos na 
produção do açúcar, principalmente na fase de cozimento, o trabalho envolveu base 
teórica e aplicação de um novo sistema no mercado sucroalcooleiro. 
 
 
 
 
 
Palavras Chave: Cana-de-açúcar, Automação, Cozimento. 
I	
	
LISTA DE FIGURAS 
Figura 1. Exemplo de automação no setor sulcroalcooleiro. 2 
Figura 2. Fluxograma da Produção de Açúcar. 5 
Figura 3. Terminal IHM em um Cozedor. 7 
Figura 4. Recursos por tipo de Terminal. 8 
Figura 5. Indicação e Representação dos Componentes Modulares Separados. 9 
Figura 6. Janela Principal FactoryTalk View. 11 
Figura 7. Representação de Comunicação. 12 
Figura 8. Área do ambiente de trabalho do RSLogix 5000. 13 
Figura 9. Representação da Linguagem Ladder. 13 
Figura 10. Esquema conceitual de um CLP. 14 
Figura 11. Elementos Gráficos do RSLogix 5000. 14 
Figura 12. Condição de linha da lógica Ladder. 15 
Figura 13. Condições dos blocos de função. 15 
Figura 14. Representação Malha Fechada. 17 
Figura 15. Representação controle PID. 17 
Figura 16. Transmissor série LD300. 18 
Figura 17. Medição pela Sonda Microondas. 20 
Figura 18. Princípio da Medição por Microondas. 20 
Figura 19. Anel da Automação Industrial da Usina. 23 
Figura 20. Instrução PID no RSLogix 5000. 24 
Figura 21. Instrução MOV no RSLogix 5000. 25 
Figura 22. Temporizador TON no RSLogix 5000. 25 
Figura 23. Conexões do Hardware. 26 
Figura 24. Terminal conectado ao Switch. 27 
Figura 25. Configuração para Montagem. 27 
Figura 26. Rack de Configuração. 29 
Figura 27. Espelhamento das Entradas Analógicas. 30 
Figura 28. Espelhamento das Saídas Analógicas. 31 
Figura 29. Subrotinas utilizadas. 31 
Figura 30. Controle de pressão do corpo do cozedor (Controle do Vácuo). 32 
Figura 31. Controle de Pressão da Calandra. 33 
Figura 32. Controle de Concentração do Cozedor. 34 
Figura 33. Geração da Curva de Cozimento. 35 
Figura 34. Atuação do bloco SQO. 36 
Figura 35. Machine Edition. 37 
II	
	
Figura 36. Servidor OPC Server. 37 
Figura 37. Link OPC Server. 38 
Figura 38. Tags do CLP. 39 
Figura 39. Tela de Status Cozedor massa A. 42 
Figura 40. Aba Parâmetros do Cozedor massa A. 43 
Figura 41. Formação do vácuo no Cozedor A. 44 
Figura 42. Formação pé do Cozedor A. 45 
Figura 43. Início do Cozimento A. 46 
Figura 44. Reta de Cozimento gerada pela Sonda Microondas. 46 
Figura 45. Final do Cozimento A. 47 
Figura 46. Quebrando o Vácuo do Cozedor. 47 
Figura 47. Descarga da massa A. 48 
Figura 48. Representação do Processo de Embebição. 57 
Figura 49. Conjunto de Evaporação na Produção de açúcar. 59 
Figura 50. Representação Interna do Evaporador. 60 
Figura 51. Etapas Finais da Produção de Açúcar. 61 
Figura 52. Cozedores utilizados na Produção Açúcar 61 
Figura 53. Sólidos totais em soluções saturadas de açúcar a diversas purezas e temperaturas. 63 
Figura 54. Curvas de Saturação e Supersaturação da Sacarose. 66 
Figura 55. Relação entre Coeficiente de Supersaturação e a Pureza. 67 
Figura 56. Cozedor de Calandra. 69 
Figura 57. Representação interna de um Cozedor de Calandra. 70 
Figura 58. Válvula Multijato para controle de Vácuo 71 
Figura 59. Sonda Microondas no Cozedor71 
Figura 60. Cozimento em duas massas para produção de açúcar. 74 
Figura 61. Açúcar pronto para comercialização. 75 
 
III	
	
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1. Componentes Modulares. 9 
Tabela 2. Operandos de Lógica Ladder no PID. 24 
Tabela 3. Operandos de Lógica Ladder no MOV. 25 
Tabela 4. Operandos de Lógica Ladder no TON. 26 
Tabela 5. Arrays e Bits setados nas determinadas etapas. 36 
Tabela 6. Solubilidade de Sacarose por 100 gramas de água a Pressão Normal. 62 
Tabela 7. Condições para cálculo de Solubilidade. 64 
Tabela 8. Relação entre Pureza e CSS 67 
Tabela 9. Valores de Supersaturação para diversos CSS e Temperatura. 68	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IV	
	
 
 
Sumário	
1 JUSTIFICATIVA ...................................................................................................... 1 
2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 3 
3 REVISÃO CONCEITUAL ....................................................................................... 5 
4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................... 7 
4.1. Terminal IHM .................................................................................................... 7 
4.2. Software FactoryTalk ....................................................................................... 10 
4.3. Software RSLogix 5000 ................................................................................... 12 
4.3.1. Programação em Ladder ........................................................................... 13 
4.3.2. Instrumentação e Controle ........................................................................ 16 
4.4. Sonda Microondas ............................................................................................ 19 
4.4.1. Sonda Microondas x Sonda Resistiva ....................................................... 21 
5. DESENVOLVIMENTO .......................................................................................... 23 
5.1. CLP .................................................................................................................. 23 
5.2. Instrução PID .................................................................................................... 24 
5.3. Instrução MOV ................................................................................................. 25 
5.4. Temporizador TON .......................................................................................... 25 
5.5. Adicionando terminal RSLogix 5000 ao Terminal IHM. ................................ 26 
5.6. Projeto em Ladder ............................................................................................ 28 
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 41 
6.1. Anteriormente ao Cozimento da massa A ........................................................ 41 
6.2. Formação da Massa Cozida A .......................................................................... 41 
6.3. Descarga de Massa para o Cristalizador A. ...................................................... 47 
6.4. Açúcar Produzido e a Automação Realizada ................................................... 48 
7. CONCLUSÃO ......................................................................................................... 51 
8. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................ 53 
APÊNDICE A - Conceitos Básicos do Setor Sucroalcooleiro ....................................... 55 
APÊNDICE B - Primeiras etapas no processo açucareiro. ............................................. 57 
APÊNDICE C - Cozimento do açúcar. ........................................................................... 61 
APÊNDICE D - Programação Desenvolvida ................................................................. 75 
	
1	
	
1 JUSTIFICATIVA 
Processos automatizados são investimentos de melhoria de desempenho operacional nos 
mais diversos ramos da sociedade. Assim, esta reforma na engenharia moderna se faz cada 
vez mais presente no nosso cotidiano. Desde pequenas a grandes indústrias, a automação foi 
introduzida com a principal finalidade de melhoria dos processos, garantindo qualidade no 
produto final juntamente com alta produtividade. Obviamente houve um forte aumento na 
qualidade dos produtos resultantes, impactando nos negócios de quem ainda se limita a 
utilizar esses novos recursos. Os investimentos em automação são variados ao longo da cadeia 
produtiva, porém em qualquer parte da produção, pode ser empregado para facilitar 
procedimentos. 
O trabalho aqui estudado teve seu principio em um estágio realizado em uma empresa 
de automação para usinas do setor sucroalcooleiro. Além de o açúcar estar presente 
diariamente na vida das pessoas, e principalmente na minha, pois morei durante toda minha 
infância em uma vila situada dentro de uma usina de produção de açúcar e álcool, um bom 
produto final, feito com dedicação e estudo, resulta em uma melhora na qualidade de vida das 
pessoas. Portanto o empenho na produção pode ajudar a transformar vidas, tanto na indústria 
e em todas as fases envolvidas, quanto na casa de cada pessoa do mundo. 
Após um bom aprendizado e realizações com pessoas envolvidas na melhoria do 
processo de produção do açúcar e do álcool por meio da cana-de-açúcar, apareceu à 
oportunidade de colocar em prática alguns dos assuntos tratados e aprendidos, assim o 
trabalho, juntamente com uma equipe, foi à base de tudo realizado e descrito. 
A produção de açúcar com elevado padrão de qualidade e com uma boa recuperação de 
sacarose é o objetivo de todas as usinas de açúcar (Albuquerque, 2011). Assim, a automação 
do setor sucroalcooleiro (Figura 1) deve ocorrer de forma gradual e contínua nos parques 
industriais já instalados. Por sua vez, as novas usinas já estão sendo implantadas, com 
recursos de planejamento e controle automatizados modernos, que permitem o controle de 
todo o processo. Contudo, para uma total e eficiente automação das etapas de produção de 
açúcar, e também do álcool, é necessário, ainda, muitos conhecimentos do campo da ciência e 
da tecnologia (Vian, 2012), que aguardam, ainda, novas soluções para viabilizar sua 
incorporação nas indústrias. 
2	
	
Figura 1. Exemplo de automação no setor sulcroalcooleiro. 
 
	
 Atualmente, a utilização de Controladores Lógicos Programáveis centralizam os 
processos e seus operadores, o que facilita a comunicação e possibilita em tempo real, o ajuste 
e a correção de qualquer problema que possa acontecer. O uso desses sistemas, na maior parte 
da produção do açúcar, facilita o acompanhamento da produção durante a safra. 
 Com isso, a partir de uma linguagem de programação em Ladder e sua interatividade 
com um terminal IHM da empresa Rockwell Automation, a automação que se está 
implantando, desde a elaboração de um supervisório até a definição dos materiais físicos 
envolveram pessoas da indústria, com bastante trabalho em equipe, e estudos teóricos da 
produção açucareira. 
 
 
 
 
 
 
 
3	
	
2 OBJETIVOS 
	
Os	principais	objetivos	a	serem	atingidos	com	este	trabalho	de	graduação	são:	
Extrair	 e	 documentar	 conhecimento	 na	 realização	 de	 um	 ótimo	 cozimento	 e	
fabricação	de	açúcar	de	boa	qualidade,	dentro	das	especificações;	
Desenvolver	um	controle	automático	para	o	cozimento	da	massa	cozida	A	aplicado	a	
uma	usina;	
Aplicar	o	controle	desenvolvido	para	um	bom	cozimento	da	massa	A.	
	 	
4	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
5	
	
3 REVISÃO CONCEITUAL 
	
Para se garantir a excelente qualidade no produto final e redução da perda de 
açúcar, definição de termos utilizados na produção está no apêndice, um bom processo 
em cada etapada fabricação, representado pela Figura 2 é essencial. 
 
Percebe-se que substanciais progressos foram alcançados a partir de pesquisas nos 
melhores centros especializados mundiais da agroindústria (Albuquerque, 2011), assim quatro 
fatores foram definidos como essenciais a um bom processo de fabricação do açúcar. Matéria-
prima de qualidade, um sistema eficiente de tratamento do caldo da cana, semente de boa 
qualidade e um bom sistema de cristalização são os maiores objetivos que se desejam alcançar 
para um ótimo açúcar. 
 A matéria-prima é o mais importante fator de maximização da rentabilidade da 
empresa (Albuquerque, 2011), pois no custo final do produto corresponde de 65% a 70% do 
valor apresentado. Uma boa qualidade resulta em um processamento até o final desejado 
muito mais rápido, gerando alto rendimento e reduzindo o custo por unidade do produto.
 No Brasil, o açúcar é produzido a partir da cana-de-açúcar, que possui 90% de caldo, 
solução liquida, e 10% de fibra, parte sólida, em sua composição, e seu transporte acontece 
predominantemente por caminhões (Cesar, 2007). Esses são pesados antes e após o 
descarregamento, obtendo assim o peso real da matéria prima pela diferença entre as duas 
medidas. 
 Para uma melhor compreensão de todo o processo, fez-se um estudo intenso do 
processo, desde a chegada da cana-de-açúcar na usina até o ensaque do produto resultante. 
Esse estudo está apresentado no apêndice. 
Extração Tratamento	de	caldo Evaporação Cozimento Centrifugação Secagem
Figura 2. Fluxograma da Produção de Açúcar. 
6	
	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7	
	
4 MATERIAIS E MÉTODOS 
4.1. Terminal IHM 
	
O terminal gráfico IHM PanelView da Rockwell Automation, Figura 3, permite 
monitorar, controlar e exibir graficamente informações de status das aplicações em ambiente 
industrial. Esses terminais oferecem a flexibilidade de plataforma aberta do sistema 
operacional Windows e estão disponíveis em telas com tamanho padrão de 4 a 15 polegadas 
(terminal 400 a terminal 1500). O software utilizado para programar e mostrar toda essa 
interatividade é o FactoryTalk View Studio Machine Edition juntamente com o RSLogix 
5000, que permitem programar todos os terminais gráficos desse tipo (Automation). 
Figura 3. Terminal IHM em um Cozedor. 
 
A mobilidade e facilidade de implantação em qualquer planta industrial fez com que a 
usina optasse por essa automação na etapa de cozimento do açúcar, assim o supervisório e a 
programação foram desenvolvidos para esse hardware. Anteriormente as usinas em geral 
utilizavam um processo manual, ou seja, um responsável, operador de cozimento, 
acompanhando os pontos importantes e de mudança de status na produção. 
As funções diferem nos diversos tamanhos de telas dos terminais, como representados 
na Erro! Fonte de referência não encontrada.. 
8	
	
Figura 4. Recursos por tipo de Terminal. 
 
Fonte: (Automation) 
Para o projeto utilizou-se do terminal PanelView Plus 6 1000 (10,4 polegadas), código 
da categoria 2711P-T10C4D8, com tela colorida, resolução mínima de 640x480, 18 bits e 
alimentação CC, além de aceitar entrada do operador via touchscreen (Automation). 
Esses terminais, quando encomendados, consistem em módulos separados divididos 
em três tipos, Erro! Fonte de referência não encontrada., Módulo de tela, módulo de lógica 
e módulo de comunicação com redes, sendo esse último opcional se a aplicação exigir. 
 
9	
	
Figura 5. Indicação e Representação dos Componentes Modulares Separados. 
 
Fonte: (Automation) 
Já a Erro!	Fonte	de	referência	não	encontrada. indica a descrição de cada componente. 
Tabela 1. Componentes Modulares. 
Componente Modular Descrição 
Módulo de Tela (1) 1000 (10,4 pol.) 
Módulo de Lógica (2) 
Entrada Alimentação CC 
Porta Serial para transferências de arquivos 
Porta Ethernet para comunicação CLP 
2 portas USB 2.0 de alta velocidade para conectar 
equipamentos periféricos e 1 porta USB 2.0 de alta de 
velocidade para conectar computador host 
Interface de rede para módulo de comunicação opcional 
Memória não volátil de 512 MB e Memória 512 MB RAM 
Slot cartão SD 
Chave de Reset do terminal 
Indicador de status (possível falha) 
Módulo de Comunicação 
com redes 
(Opcional) (3) 
 
DH+/DH-485; 
ControlNET programável e não programável; 
Ethernet 
Fonte: (Automation) 
As aplicações típicas para esse tipo de terminal são das mais variadas possíveis, ou 
seja, para registro de dados, animação, navegação direta dos endereços dos controladores 
10	
	
Logix5000 a partir do software, comunicações com vários fornecedores e expressões. Nesse 
ponto percebe-se como sua aplicação e implantação são totalmente cabíveis e satisfatórios 
para o projeto em questão. 
Os terminais podem trabalhar em configuração aberta ou fechada para a área de 
trabalho. No projeto, por se tratar de uma aplicação em campo, escolheu-se a configuração 
fechada, restringindo assim o acesso a área de trabalho do Windows Explorer e a aplicação do 
controle do cozedor por meio do FactoryTalk View Studio (Automation). 
	
4.2. Software FactoryTalk 
	
 O Software FactoryTalk® View Machine Edition ( FactoryTalk View ME) é uma 
aplicação para terminais IHM desenvolvido pela Rockwell Automation e oferece uma solução 
dedicada e poderosa para dispositivos de aplicação interface homem-máquina. Foi 
desenvolvido para monitorar e controlar processos automáticos e máquinas. Como elemento 
integrante da solução de visualização da Rockwell Automation, proporciona gráficos 
superiores, gerenciamento de usuários em tempo de execução, comutação de linguagem e 
tempo mais rápido através de um ambiente de desenvolvimento fácil e comum. O software 
suporta o sistema operacional Windows CE 6.0 utilizado no terminal IHM PanelView Plus 6, 
descrito anteriormente (Automation). 
 O FactoryTalk View ME possui em sua arquitetura: 
1. Servidor de Dados: Responsável pela comunicação via OPC Server; 
2. Servidor de Telas: Onde são armazenadas as telas do supervisório; 
Servidor de Alarmes: Onde são configurados os alarmes para as diversas etapas do 
projeto. 
 
 
	 A janela principal do FactoryTalk View Studio está representado na Erro!	Fonte	de	
referência	não	encontrada.. 
11	
	
Figura 6. Janela Principal FactoryTalk View. 
	
Fonte: (Controladores Logix5000) 
 O Software oferece aos usuarios recursos que reduzem o tempo de desenvolvimento, 
melhorado a experiência do operador e mantendo uma boa visibilidade da planta, além de ser 
totalmente compativel com o terminal IHM utilizado e o programa RSLogix 5000. 
 Possui um processo de instalação simplificado, além de reduzir o tamanho do 
projeto. As aplicações tem a possibilidade de trocarem de língua padrão facilmente, ou seja, 
não causa problema para a aplicação caso seja necessário uma mudança. 
 
 
 
 
 
12	
	
4.3. Software RSLogix 5000 
	 A família RSLogix de pacotes para programação lógica ajuda a maximizar o 
desempenho, poupar tempo de desenvolvimento e melhorar a produtividade. Utilizado para 
desenvolvimento de aplicações em linguagem Ladder e Blocos de Função para os CLP´s da 
empresa Rockwell Automation, o software RSLogix 5000, atua como o esquema representado 
na Figura 7, ou seja, a partir da programação desenvolvida, consegue-se passar para um 
Controlador lógico programável e controlar via um terminal IHM (Manual de Controladores 
Logix5000, 2001). 
Figura 7. Representação de Comunicação. 
 
Fonte: (Mendes, 2011) 
 O ambiente combina desenvolvimento e engenharia de elementos em uma estrutura 
padrão. Aperfeiçoa a produtividade, reduz os ciclos de design e também o tempo para o 
mercado. Responde rapidamente às mudanças nas necessidades e reduz os custos totais de 
propriedade, além de possuir um start-up de fácil aplicação, representado na Figura 8. 
13	
	
Figura 8. Área do ambiente de trabalho do RSLogix 5000. 
 
4.3.1. Programação emLadder 
 
O nome linguagem Ladder vem da sua representação que se parece uma escada, na 
qual duas barras verticais paralelas são interligadas pela lógica de controle, formando os 
degraus (rungs) da escada (CEFET/BA, 2009). Portanto, a cada lógica de controle existente 
no programa de aplicação dá-se o nome de degrau, a qual é composta por colunas e linhas, 
conforme a Figura 9. 
Figura 9. Representação da Linguagem Ladder. 
 
Fonte: (CEFET/BA, 2009) 
14	
	
A Linguagem Ladder mantém ainda como a mais utilizada, estando presente 
praticamente em todos os CLPs disponíveis no mercado (Mendes, 2011). Por ser uma 
linguagem gráfica, baseada em símbolos semelhantes aos encontrados nos esquemas elétricos 
(contatos e bobinas), as possíveis diferenças existentes entre os fabricantes de CLPs, quanto à 
representação das instruções, são facilmente assimiladas pelos usuários. 
Verifique por exemplo o esquema conceitual de um sistema PLC, mostrado na Figura 
10. As entradas físicas reais estão fixadas a um módulo de entrada (esquerda) enquanto as 
saídas estão fixadas a um módulo de saída (direita). No centro, vê-se a representação lógica 
que a CPU deve processar na linguagem Ladder. Neste caso, se o Input 1 (interruptor 
normalmente aberto) for fechado, a Output 1 (campainha) é ligada. 
Figura 10. Esquema conceitual de um CLP. 
 
Fonte: (CEFET/BA, 2009) 
Para o Software RSLogix 5000, o ladder possui os elementos gráficos representados 
na Figura 11, sendo os contatos, inputs e as bobinas os outputs. 
Figura 11. Elementos Gráficos do RSLogix 5000. 
 
Fonte: (Manual de Controladores Logix5000, 2001) 
15	
	
O controlador avalia as instruções de lógica Ladder com base na condição da linha que 
antecede a instrução, assim a definição da condição da linha afeta qualquer instrução 
subsequente. Esse formato do RSLogix 5000 está representado na Figura 12. 
Figura 12. Condição de linha da lógica Ladder. 
 
Fonte: (Manual Controladores Logix 5000) 
Portanto, se a condição da entrada da linha for verdadeira, o controlador avalia e 
energiza a condição de saída da linha com base nos resultados da instrução. Se for verdadeira, 
a condição de saída será verdadeira, se for falsa, a condição será falsa. 
O controlador também efetua a pré-varredura das instruções. A pré-varredura é uma 
varredura especial de todas as rotinas no controlador que reseta todas as entradas e saídas não 
retentivas (com memória) e os valores internos. Isso ocorre quando o programa passa para a 
condição de operação e uma entrada automática no modo de operação de uma condição 
energizada (Manual de Controladores Logix5000, 2001). 
Também, além da condição de linha lógica, têm-se os Estados dos blocos de função no 
software RSLogix 5000 (Controladores Logix5000). O controlador avalia as instruções do 
bloco de função baseado no estado de diferentes condições como representados na Figura 13. 
Figura 13. Condições dos blocos de função. 
 
Fonte: (Manual de Controladores Logix5000, 2001) 
16	
	
Todo bloco de função possui o parâmetro EnableIn e EnableOut, ou seja, as instruções 
do bloco são executadas quando o EnableIn é energizado e quando ele é desenergizado a 
instrução executa a lógica de pré-varredura. O EnableOut espelha o EnableIn, porém se é 
detectado uma condição de overflow, o EnableOut também é desenergizado. A execução do 
bloco continua de onde parou quando o EnableIn passa da condição de desenergizado para 
energizado, porém algumas instruções de blocos especificam condição especial e assim essa 
mudança pode afetar de uma maneira diferente. 
4.3.2. Instrumentação e Controle 
	
A instrumentação é utilizada para se referir à área de trabalho dos técnicos e 
engenheiros que lidam com processos industriais, mas também pode estar relacionada aos 
vários métodos e técnicas possíveis aplicadas aos instrumentos. Para controlar um processo 
industrial é necessária à medição e o controle de uma série de variáveis físicas e/ou químicas, 
além de definir qual variável é importante para dado momento de medição. Portanto alguns 
conceitos são necessários para o entendimento do trabalho (Mollenkamp, 1988). 
PV (Variável de Processo): É o valor atual de uma grandeza (Pressão, Temperatura, 
Vazão, BRIX etc.) controlada no processo (Mollenkamp, 1988); 
SP (Set Point): É o valor desejado no controle de uma grandeza no processo 
(Mollenkamp, 1988); 
Erro ou Desvio: É a diferença entre o valor atual (PV) e o valor desejado (SP) da 
grandeza controlada no processo (Mollenkamp, 1988); 
MV (Variável Manipulada): É o valor enviado pelo controlador para a correção do erro 
entre a variável do processo e o set point desejado (Mollenkamp, 1988); 
Malha Aberta: O controle é feito de modo empírico, ou seja, controlador envia sinal de 
controle, porém não verifica se o processo reagiu de acordo (Mollenkamp, 1988); 
Malha Fechada: Neste caso o controlador envia sinal de controle e recebe o retorno do 
processo para verificar se o processo reagiu de acordo (Mollenkamp, 1988), Figura 14.	
17	
	
Figura 14. Representação Malha Fechada. 
 
Fonte: (Mollenkamp, 1988) 
4.3.2.1. Controlador PID 
	
O controle Proporcional-Integral-Derivativo (PID), representado na Figura 15, é o 
algoritmo de controle mais usado na indústria e tem sido utilizado em todo o mundo para 
sistemas de controle industrial (National Instruments, 2011). A popularidade de controladores 
PID pode ser atribuída em parte ao seu desempenho robusto em uma ampla gama de 
condições de funcionamento e em parte à sua simplicidade funcional, que permite aos 
engenheiros operá-los de uma forma simples e direta. 
Como o nome sugere, o algoritmo PID é composto por três coeficientes: proporcional, 
integral e derivativo, que são variados para obter a resposta ideal, ou seja, procura-se melhorar 
simultaneamente o regime permanente e a dinâmica do processo. 
Figura 15. Representação controle PID. 
 
Fonte: (National Instruments, 2011) 
 No controle Proporcional, o erro é multiplicado por uma constante Kp. A saída real é 
subtraída da saída desejada, set point, e se calcula o erro. Esse valor é inserido no controlador 
PID como entrada, e os termos P, I, e D comandam o sistema na tentativa de eliminá-lo, 
garantindo assim o ganho necessário para chegar próximo do sinal de saída desejado o mais 
rápido possível e com a melhor estabilidade (Mollenkamp, 1988) 
18	
	
O termo Integral multiplica o erro corrente e sua duração por uma constante Ki, 
fazendo um somatório de toda essa informação. Esse termo quando somado ao termo 
Proporcional, acelera o processo de chegar ao estado estacionário, além de proporcional um 
sinal mais próximo da saída desejada, ou seja, do sistema, além de proporcionar um sinal mais 
próximo da saída desejada, ele também elimina a parcela residual de erro e chega mais rápido 
ao resultado (Mollenkamp, 1988). 
O termo Derivativo, faz com que a razão de mudança do sinal de erro seja 
multiplicada por uma constante Kd. A intensão é predizer o erro e assim diminuir a taxa com 
que eles produzam mudança no sistema (Mollenkamp, 1988). 
Portanto usando o PID remove-se a razão de erro do sistema e diminuí o tempo da 
resposta com uma resposta transitória razoável (sem oscilações ou instabilidades). 
4.3.2.2. Transmissor de Pressão Capacitivo 
A medição e controle de pressão é a variável de processo mais usada na indústria de 
controle de processos nos seus mais diversos segmentos. Além disso, através da pressão é 
facilmente possível inferir uma série de outras variáveis de processo, tais como nível, volume, 
vazão e densidade (Cassiolato, 2010). 
O sensor capacitivo é a peça chave na medição de pressão, sendo essa tecnologia a 
mais largamente utilizada no mundo para se analisar a pressão nos equipamentos de 
cozimento. Com excelente linearidade, repetibilidade e estabilidade (Cassiolato, 2010) foi 
escolhido e utilizado o modelo LD301 (Usina Lins, 2015), representado porsua série na 
Figura 16. 
Figura 16. Transmissor série LD300. 
 
Fonte: (Cassiolato, 2010) 
19	
	
4.4. Sonda Microondas 
	
A Sonda Microondas chegou ao Brasil recentemente, antes já bem difundido no 
mercado Europeu, principalmente na Alemanha onde estão situadas as duas maiores fábricas 
do produto. Utilizado para medição de diversas variáveis além de muito preciso, sua 
calibração não se altera em função da mudança de pureza do açúcar. A base de uma boa 
configuração consiste nas medições de processos e analítica. Através desses processos 
elabora-se uma curva que fornece o coeficiente angular como o sinal de concentração da 
massa cozida. Esse é enviado e utilizado pelo algoritmo de controle do cozimento. 
Dentre os modelos mais utilizados no Brasil pode-se destacar a do fabricante Alpina, 
que detém mais de 80% das sondas de microondas instaladas no setor. O medidor de 
concentração Alpina Orion é próprio para a medição da concentração e do conteúdo de 
sólidos de inúmeras soluções, entre as quais se destacam as várias soluções açucaradas em 
usinas de álcool e açúcar. Caldo extraído e suas misturas podem ter a medição do conteúdo de 
sólidos feita com muita precisão e repetitividade de resultado (Alpina Orion). 
O sucesso operacional do medidor, Figura 17, decorre do princípio de funcionamento, 
Figura 18, que faz uma onda eletromagnética, na frequência das microondas, atravessar uma 
distância pré-definidas entre duas antenas e imersas no meio do teor de sólidos que se deseja 
determinar. De fato, este medidor não mede a quantidade de sólidos, mas sim a quantidade de 
água presente no meio. Uma leitura de referência inicial estabelece a correspondência entre a 
água medida e o teor de sólidos. Na sequência, uma calibragem do equipamento a partir de 
algumas amostras sucessivas e que cubram a faixa de leitura estabelecida, promoverá o ajuste 
operacional do medidor. 
20	
	
Figura 17. Medição pela Sonda Microondas. 
 
Fonte: (Medição por Microondas, 2014) 
Figura 18. Princípio da Medição por Microondas. 
 
Fonte: (Medição por Microondas, 2014) 
O fato de medir a quantidade de água no meio torna a medição imune á influência 
nociva das frequentes variações de pureza do produto, decorrentes de outros aspectos 
industriais e principalmente do campo, pois a presença do sólido num meio aquoso não exerce 
ação no fluxo da onda eletromagnética (Alpina Orion). 
O princípio de medição de concentração por microondas afasta-se dos vários outros 
sistemas de medição disponíveis, tais como a medição por condutividade, os quais sofrem 
forte influência da variação da pureza do sólido presente na solução. 
21	
	
A microonda é a frequência mais adequada para a medição da quantidade de água em 
uma solução açucarada, pois tem a melhor resposta proporcional e linear (Usina Lins, 2015). 
Para não ocorrer dano mecânico à sonda é necessário manter o equipamento no 
mesmo local e a calibragem deve ser feita apenas uma vez durante a instalação, porém ela se 
manterá por muito tempo, até mesmo nas entre safras de produção (Alpina Orion). 
4.4.1. Sonda Microondas x Sonda Resistiva 
 
Anteriormente a implantação na usina da Sonda Microondas utilizava-se de Sondas 
Resistivas (Usina Lins, 2015). Apesar de realizar sua função, as Sondas Resistivas não 
apresentavam boa repetibilidade no processo, gerando erros não previsíveis e com valores 
bastante diferentes. Além de o trabalho ser mais pesado, pois o operador tinha de sempre 
conferir o estado do açúcar, a medição por Sonda Resistiva sofria influência do sólido 
presente na solução. Um bom resultado significava muita experiência e destreza do operador. 
A Sonda Microondas trouxe como resultado um açúcar mais padronizado, com boa 
repetibilidade de processo e assim maior controle. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22	
	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23	
	
5. DESENVOLVIMENTO 
	
Com a parte teórica estudada e sabendo dos pontos que o equipamento necessita para 
um bom procedimento, fez-se a instalação do hardware utilizado. 
5.1. CLP 
	
Os diversos CLP´s da indústria sucroalcooleira, situados nas várias partes estudadas, 
são interligados para o total controle na produção de açúcar e do álcool. Formam um anel de 
conexão, fazendo com que o BRIX da massa cozida B, que chegará ao Cozimento A seja 
conhecido pelo Cozedor A. 
 O anel de interligação dos equipamentos de comunicação, representado na Erro!	Fonte	
de	 referência	 não	 encontrada., foi feito de fibras óticas (F.O.), que é constituída de fio de 
quartzo muito fino revestido de duas camadas, uma de vidro e outra de plástico (polímeros), e 
por meio da reflexão ocorre o transporte da luz em seu interior. 
A partir de Remotas com I/O analógicas e digitais, ligadas ao cartão Ethernet do Rack 
central e também de outro cartão Ethernet desse mesmo Rack ligado ao Switch que se conecta 
a IHM, por intermédio de Conversores, tem-se a aplicação na usina (Usina Lins, 2015). 
Figura 19. Anel da Automação Industrial da Usina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tratamento 
Caldo 
Fábrica de 
Açúcar 
Destilaria 
Moenda 
Anel da 
Automação 
Industrial da 
Usina 
F.O. 
F.O. F.O. 
F.O. 
24	
	
 
5.2. Instrução PID 
	
Primeiramente, estudou-se a instrução especial que controla uma malha PID no 
RSLogix 5000. Essa instrução, representada na Figura 20 e pela Erro!	Fonte	de	referência	não	
encontrada., controla um Tag de processo como nível, BRIX e pressão. 
Figura 20. Instrução PID no RSLogix 5000. 
 
Fonte: (Controladores Logix5000) 
Tabela 2. Operandos de Lógica Ladder no PID. 
Operando Tipo Formato Descrição 
PID PID Estrutura Estrutura PID 
Process 
Variable 
SINT/INT/ 
DINT/REAL 
tag Valor a ser controlado 
Tieback SINT/INT/ 
DINT/REAL 
Imediato 
tag 
(Opcional). 
saída de uma estação manual/automática de hardware que está realizando bypass 
da saída do controlador. Insira 0 se você não quiser usar esse parâmetro. 
Control 
Variable 
SINT/INT/ 
DINT/REAL 
tag Valor que vai para o dispositivo de controle final (válvula, amortecedor, etc.). 
Se estiver usando a zona morta, Control Variable deve ser do tipo REAL ou o 
mesmo será forçado em 0 quando houver um erro dentro da zona morta. 
PID master 
loop 
PID Estrutura (Opcional). 
tag PID para o PID mestre. Se estiver realizando o controle em cascata e esse 
PID for uma malha escrava, insira o nome do PID mestre. Insira 0 se você não 
quiser usar esse parâmetro. 
Inhold bit BOOL tag (Opcional). 
status atual do bit inhold de um canal de saída analógico 1756 para suportar uma 
reinicialização ininterrupta. Insira 0 se não quiser usar esse parâmetro. 
Inhold value SINT/INT/ 
DINT/REAL 
tag (Opcional). 
valor de nova leitura de dados de um canal de saída analógico 1756 para suportar 
uma reinicialização ininterrupta. 
Set point Somente display. Valor atual do set point. 
Process 
Variable 
 Somente display. Valor atual de PV convertido em escala. 
Output (%) Somente display. Valor de porcentagem da saída da corrente. 
25	
	
A função PID recebe a variável de processo (PV) de um módulo de entrada analógica 
e modula uma saída variável de controle (também chamada variável manipulada MV) em um 
módulo de saída analógica a fim de manter a variável de processo no set point desejado. 
5.3. Instrução MOV 
	
Instrução de movimentação lógica, utilizada para copiar um valor. A instrução MOV 
copia Source em Destination sem se alterar e está representado na Figura 21 e na Tabela 3. 
Figura 21. Instrução MOV no RSLogix 5000. 
 
Fonte: (Controladores Logix5000) 
Tabela 3. Operandos de Lógica Ladder no MOV. 
Operando Tipo Formato Descrição 
Source SINT/INT/DINT/REAL tag 
imediato 
Valor a ser copiado 
Destination SINT/INT/DINT/REAL tag tag para armazenar o resultado 
Fonte: (Controladores Logix5000) 
5.4. Temporizador TON 
	
A instrução TON, representada na Figura 22 e na Tabela 4, é um temporizadornão 
retentivo que acumula tempo quando a instrução é habilitada (entrada da condição da linha é 
verdadeira). A função TON está disponível no bloco de função também, porém como TONR. 
Figura 22. Temporizador TON no RSLogix 5000. 
 
Fonte: (Controladores Logix5000) 
 
26	
	
 
 
Tabela 4. Operandos de Lógica Ladder no TON. 
Operando Tipo Formato Descrição 
Temporizador TIMER tag estrutura do temporizador 
Preset DINT imediato Quanto tempo acumulado 
Accum DINT imediato totalizar os ms que o temporizador 
conto. 
Valor inicial é normalmente 0. 
Fonte: (Controladores Logix5000) 
Com esses conhecimentos e auxilio de um time, montou-se a programação em Ladder 
para a realização do controle no cozimento da massa A. 
5.5. Adicionando terminal RSLogix 5000 ao Terminal IHM. 
	
As tarefas que se deve previamente realizar para um bom sucesso nessa parte, estão 
descritas a seguir: 
1. O hardware do sistema de controle Logix5000 foi preparado: Montar os componentes, 
o controlador, a fonte de alimentação e o modulo de comunicação de rede; 
2. O software RSLogix 5000 foi instalado no computador para realização do projeto; 
3. A rede foi configurada atribuindo-se o endereço IP. 
 
O Hardware foi conectado de acordo com a Figura 23. 
 
Figura 23. Conexões do Hardware. 
	
Fonte: (PLC HMI SCADAS, 2010) 
27	
	
Os materiais utilizados foram 
1. PanelView Plus 1000 com porta EtherNet/IP incorporada; 
2. Fonte de alimentação CC para o terminal; 
3. Painel para montar o terminal, ou seja, ao lado dos cozedores; 
4. Módulo de saída I/O; 
5. Cabos Ethernet; 
O terminal PanelView Plus foi instalado em um painel, depois de acopladas as partes 
avulsas e ligou-se a fonte de alimentação. Um cabo foi conectado na porta EtherNet/IP no 
terminal e em um switch EtherNet, como representado na Figura 24. Por fim, um endereço IP 
foi atribuído ao terminal. 
Figura 24. Terminal conectado ao Switch. 
 
Fonte: (PLC HMI SCADAS, 2010) 
 Após, um módulo de E/S foi instalado e seguiram-se os passos: 
1. Instalou-se o software FactoryTalk View; 
2. Logo em seguida, automaticamente instalou-se o RSLinx Enterprise; 
3. Criou-se uma configuração RSLinx Enterprise / OPC Server no FactoryTalk 
ME; 
Nessa etapa, definiram-se os caminhos do computador até o controlador e do 
PanelView até o controlador, representado na Figura 25. 
Figura 25. Configuração para Montagem. 
	
Fonte: (PLC HMI SCADAS, 2010) 
28	
	
4. Com o controlador online, o projeto em Ladder para o controle do Cozimento 
foi descarregado; 
5. Foram feitas as ligações com os diversos tags criados entre o RSLogix 5000 e 
o FactoryTalk; 
6. O supervisório que foi utilizado pelos diversos funcionários foi estruturado; 
7. Transferiu-se para o Terminal PanelView Plus; 
8. O programa foi testado e foram feitas as modificações necessárias nas linhas 
do Ladder para uma boa apresentação na tela que será operada. 
	
5.6. Projeto em Ladder 
	
O projeto partiu do aprofundamento na teoria do Cozimento na produção de açúcar. 
As variáveis controladas são o Nível nos tachos de Cozimento da massa cozida A, a pressão e 
também, a concentração (BRIX) que será feito por meio da sonda microondas. 
Foi feito um espelhamento das entradas analógicas e digitais com os tags utilizados na 
lógica de controle. Essa lógica visa controlar o processo de todo o cozimento, porém a massa 
A foi o foco do trabalho. Para um melhor entendimento de todo o trabalho desenvolvido, 
mostrou-se as telas que englobam os passos mais importantes do Cozimento A. 
Como melhoria tem-se o controle do BRIX feito a partir de uma linearização nível por 
concentração que gera um set point remoto de concentração (BRIX) para o algoritmo PID de 
controle de cozimento, visando aperfeiçoar a produção do açúcar final. O projeto 
desenvolvido em sua totalidade encontra-se no apêndice. 
Após o dimensionamento do hardware de automação e da infraestrutura a ser aplicada, 
configurou-se o rack de automação na programação, representado na Figura 26. 
29	
	
Figura 26. Rack de Configuração. 
	
Após a confecção do projeto elétrico de automação e configuração do rack, 
espelharam-se todos os endereços de entradas e saídas analógicas e digitais com os tags 
internos do programa, representados pelas Figura 27 e Figura 28. 
	
30	
	
Figura 27. Espelhamento das Entradas Analógicas. 
	
	
31	
	
Figura 28. Espelhamento das Saídas Analógicas. 
	
Declaram-se	as	subrotinas	do	programa	que	serão	utilizadas	na	Main	Routine,	assim	podem	
ser	varrida	pela	CPU	e	executadas,	Figura	29.	
Figura 29. Subrotinas utilizadas. 
	
	
32	
	
Desenvolveu-se o programa de controle dividido em etapas, representadas a seguir: 
Etapa 1. Controle de pressão do corpo do cozedor (Controle do Vácuo). 
Este controle, Figura 30, utiliza como variável de processo a pressão do copro do 
cozedor e atua sobre a variável manipulada na válvula de controle do multijato do cozedor 
referente. 
Figura 30. Controle de pressão do corpo do cozedor (Controle do Vácuo). 
 
	
Etapa 2. Controle de Pressão da Calandra. 
Este controle, Figura 31, utiliza como variável de processo a pressão de vapor da 
calandra no cozedor. Atua sobre a variável manipulada na válvula de vapor na entrada da 
calandra do cozedor referente. 
33	
	
Figura 31. Controle de Pressão da Calandra. 
	
	
Etapa 3. Controle de Concentração do Cozedor. 
Este controle, Figura 32, trabalha com a variável concentração da massa dentro do 
cozedor. Esse valor é fornecido pela sonda Brix responsável. A variável manipulada é a 
válvula de controle da alimentação da matéria prima, trabalhando em ação reversa, ou seja, 
para se aumentar o Brix fecha-se a alimentação e para se diminuir, abre-se. 
	
	
	
34	
	
Figura 32. Controle de Concentração do Cozedor. 
	
	
O set point do PID é gerado remotamente de acordo com a curva de cozimento Nível / 
Brix, conforme a programação representada na Figura 33. 
 
 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
35	
	
Figura 33. Geração da Curva de Cozimento. 
	
 
A entrada do bloco é alimentada pelo nível do cozedor, assim de acordo com a 
variação, uma linearização do set point remoto para o PID ocorrerá. 
Com as etapas definidas, construi-se a sequência de cozimento automático. 
Com a utilização do bloco de saída sequencial SQO (Figura 34), conseguiu-se criar a 
sequencia do processo de conzimento. Através de Arrays pré-configurados, Tabela 5, com uma 
máscara irá acionar determinados bits e tomar as devidas ações para cada etapa do processo. 
36	
	
Figura 34. Atuação do bloco SQO. 
	
Tabela 5. Arrays e Bits setados nas determinadas etapas. 
PROCESSO	 ARRAY	 SQO	
PARADO	 0	 N	
FORMAR	
VÁCUO	 1	 0(start	formar	vácuo)	
FORMAR	PÉ	 2	 1(pé	da	sementeira),2(pé	da	magmeira),3(pé	do	cozedor	1	massa	a)	
COZIMENTO	 3	 4(start	cozimento),11(abre	válvula	xarope),12(abre	válvula	mel	rico)	
QUEBRAR	
VÁCUO	 4	 5(quebrar	vácuo),13(fecha	válvula	xarope),14(fecha	válvula	mel	rico)	
DESCARGA	
CORTE	 5	
6(descarga	crist.	1a),7(descarga	crist.	2a),8(corte	semente	a,	9(corte	magmeira),	
10(corte	coz.	2	massa	a)	
	
Deve-se criar o link entre o supervisório e o CLP, assim consegue-se exprimir todas as 
informações necessárias da CPU na tela do supervisório, bem como escrever informações 
nela. Para isso, deve-se criar aplicação de supervisório tipo IHM machine edition, Figura 35. 
37	
	
Figura 35. Machine Edition. 
	
 
Para se coletar as informações do CLP, foi criado um servidor OPC Server, Figura 36, 
dentro do Software do FactoryTalk. 
Figura 36. Servidor OPC Server. 
	
38	
	
Criou-se o link da CPU com o servidor OPC dentro do software de comunicação da 
Rockwell RS Link, representada na Figura 37. 
Figura 37. Link OPC Server. 
	
	
Por fim, é após todas as construções realizadas e com a programação pronta em sua 
totalidade, podem-se localizar todos os Tags do CLP, Figura 38, nas telas gráficas de uso, 
leitura e escrita. 
 
39	
	
Figura 38. Tags doCLP. 
	
	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40	
	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41	
	
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Primeiramente cumpriram-se os objetivos de estudo e entendimento da parte teórica 
do processo de fabricação do açúcar. Uma ampla compreensão de todas as etapas, juntamente 
com funcionários da usina, acompanhando a rotina diária dos colaboradores responsáveis nas 
diversas fases, desde o corte da cana-de-açúcar até a cristalização do açúcar, ensaque e 
separação para venda. Por se tratar de um trabalho conjunto com a equipe aliou-se o 
conhecimento na prática, com comentários e entrevistas dos mais diversos postos na usina, 
com os estudos em diversas bibliografias, resultando em toda a revisão conceitual estruturada 
já apresentada. 
 Após um amplo entendimento das várias etapas para resultar em um produto de 
qualidade, e também em efetuar a ligação entre os diversos materiais utilizados, focou-se na 
parte especifica do trabalho, o cozimento do açúcar. Além dos pontos importantes de 
temperatura, níveis, pressão e BRIX entendidos para um bom açúcar comercializável pela 
usina, projetou-se, com auxilio de técnicos responsáveis, a programação em Ladder, no 
software RSLogix 5000, que está apresentada por meio de um supervisório, elaborado pelo 
software FactoryTalk, no terminal IHM e também toda a rede com as novas ligações entre os 
CLPs. Além do controle diretamente no cozedor, ou seja, em campo, gerentes e supervisores 
tem, em seus computadores, total acesso as variáveis, podendo alterar caso seja necessário 
para uma boa produção final. A programação referente ao cozimento de massa A será 
apresentada no apêndice. 
	
6.1. Anteriormente ao Cozimento da massa A 
 
Inicialmente, no Cozimento, é necessária a formação da massa cozida B a partir do 
primeiro cozimento da massa cristalizada no Cozedor de Cristalização. Com os devidos 
cuidados e preparação dos equipamentos envolvidos, produziu-se a massa B. Por fim, 
posteriormente após a Centrifugação B dessa massa gerou-se o mel final e o Magma. 
6.2. Formação da Massa Cozida A 
	
O Magma é bombeado para um reservatório chamado Magmeira que é interligado ao 
Cozedor de massa cozida A. A necessidade de se formar essa nova massa cozida é porque o 
42	
	
tamanho dos cristais ainda não são adequados, assim a indústria açucareira vai mais uma vez 
reutilizar dos seus vários produtos para aumentar a eficiência e diminuir perdas. 
Inicialmente necessita-se definir os parâmetros do Cozimento A. Na Figura 39, 
primeiramente o operador deixa programado quais valores, origem e destino de produtos o 
processo necessita no momento. 
Figura 39. Tela de Status Cozedor massa A. 
 
Origem do pé significa de onde sairá o Magma ou a massa A. Na indústria, o Magma 
fica armazenado em um equipamento chamado Magmeira. Já a massa A anteriormente 
formada, pode ser sofrer um corte para um reservatório chamado Sementeira de massa A. 
Como a usina em questão tem dois Cozedores massa A, o possível corte para o outro também 
é utilizado pelos operadores. Portanto têm-se três opções para a origem do produto que será 
utilizado para a formação da massa A. No caso aqui descrito para exemplificar o projeto, 
escolheu-se pelo operador a origem “Pé da Magmeira”. 
Como se está simulando a formação de massa Cozida A, tem-se duas matérias primas 
disponíveis, Xarope e o Mel Rico. Usualmente na indústria, utilizasse o Xarope e será a 
escolha para o caso aqui abordado. 
Para o campo “Seleção de Descarga / Corte” tem-se as opções de Corte para outro 
Cozedor A, Sementeira A, Magmeira ou Descarregar no Cristalizador A. Escolheu-se uma 
descarga no Cristalizador 1A. 
43	
	
Após, selecionando a aba “Parâmetros” representada na Figura 39, definiu-se os dados 
para cada campo representado na Figura 40. 
Figura 40. Aba Parâmetros do Cozedor massa A. 
 
No campo “Nível Pé Gran./Lav.C/Água”, deve-se digitar o valor desejado do pé, em 
porcentagem, ou seja, o total de Magma que formará o pé de cozimento A no Cozedor A. 
Geralmente, como comentado na revisão conceitual, esse valor gira em torno de 1/3 do 
volume total do Cozedor, ou seja, digitar 34 no campo. 
O “Nível Corte” é utilizado para armazenamento de matéria já cozida. Essa massa é 
em parte transferida ao “pulmão” que futuramente retornará ao cozedor para ser processada 
novamente. O parâmetro também serve para enviar a massa para outro Cozedor, corte, assim 
dependendo dos níveis e da análise pela Sonda microondas, o Cozedor ou a Sementeira será 
selecionado. Esse processo é utilizado para melhorar a eficiência no Cozimento, fazendo com 
que os tanques estejam o maior tempo possível trabalhando. O valor digitado será o nível de 
massa que irá restar dentro do cozedor controlado quando for realizado esse processo. Como 
para o exemplo escolheu-se realizar uma descarga e não um corte, esse parâmetro não afetará 
a demonstração. 
O “Nível Desc. Massa”, em porcentagem, definirá a quantidade que restará dentro do 
Cozedor A quando chegar o momento de descarregamento da massa para o Cristalizador A. 
44	
	
No campo “Tempo Lavagem c/ Vapor” o operador vai definir o tempo desejado em 
segundos para a lavagem com vapor que ocorrerá após o descarregamento da massa A. 
Os campos “Nível início cozimento” e “Nível fim de cozimento” estipulam as 
porcentagens do volume no Cozedor A para início e fim respectivamente do processo. O 
início deve ser um valor próximo do “Nível Pé Gran./Lav.C/Água”. 
O “Início Concentração cozimento” define a concentração desejada para o inicio da 
curva de cozimento. Já o “Fim Concentração cozimento” é o oposto, ou seja, a concentração 
para o fim da mesma curva. Esses valores são em BRIX. 
O campo “Concentração Fim Aperto” serve para o operador digitar o BRIX para 
finalizar a etapa de aperto do cozedor, obtendo assim uma massa cada vez mais pura. 
Após essas escolhas, pode-se começar o processo clicando no botão “Start Sequencia” 
representado na Figura 39. 
Inicialmente para o processo ocorrer é necessária à formação do vácuo no Cozedor, 
assim, na Figura 41, a variável PV do Vácuo precisa atingir o valor do set point, ou seja, 
24,10. O valor de PV vai aumentando, o que significa uma mudança no valor de MV, ou seja, 
a válvula do multijato automaticamente vai abrindo ou fechando de acordo com a 
aproximação do valor de PV ao valor de SP. 
Figura 41. Formação do vácuo no Cozedor A. 
 
45	
	
Assim que o vácuo atingir o SP, o Cozedor A começa a receber o Magma, para 
formação do pé, a partir das aberturas da válvula “pé/corte magmeir” no cozedor A e da 
válvula na Magmeira que são ativadas ao mesmo tempo. Esse processo está representado na 
Figura 42. 
Figura 42. Formação pé do Cozedor A. 
 
O valor do nível dentro do Cozedor começa a aumentar, indicando que o Cozedor está 
recebendo Magma da Magmeira. Caso fosse escolhida a origem como a Sementeira ou outro 
Cozedor, a válvula com status ON seria a válvula “pe/corte Sement.”. 
Logo que o nível de pé estipulado for alcançado, 34, a etapa de Cozimento se inicia 
Figura 43. Percebe-se que para manter a pressão na calandra do cozedor constante, a válvula 
abre e fecha de acordo com o controle estipulado, mantendo-se em torno do set point. 
Também, como o Xarope foi escolhido no início, nessa etapa a válvula “Tanque Xarope” abre 
automaticamente. 
46	
	
Figura 43. Início do Cozimento A. 
 
A PV do cozimento será o BRIX, e o SP será gerado remotamente pela Sonda 
Microondas. Uma reta de cozimento (nível x brix), Figura 44 demonstrada a seguir, é 
utilizada pelo instrumento melhorando o processo e a repetibilidade nos diferentes 
cozimentos. Portanto, a MV do cozimento será controlada a partir desse SP. 
Figura 44. Reta de Cozimento gerada pela Sonda Microondas. 
 
 Controlando-se o BRIX até o valor final estipulado de 89 chega-se a etapa de aperto, 
Figura 45, onde se deseja concentrarmais a massa cozida A até um valor de 92º BRIX 
definido anteriormente. 
86
87
88
89
90
34 99
N
ív
el
BRIX
Reta de Cozimento
47	
	
Figura 45. Final do Cozimento A. 
 
	
6.3. Descarga de Massa para o Cristalizador A. 
	
Após a massa cozida A estar preparada, pode-se descarregar para o Cristalizador. 
Como opções para o operador e o processo, pode-se também realizar o Corte, tanto para outro 
Cozedor de massa A, quanto para uma Sementeira de massa A. 
Iniciado, o sistema “quebra” o vácuo. Essa ação está representada na Figura 46. 
Figura 46. Quebrando o Vácuo do Cozedor. 
 
48	
	
Abre-se a válvula de descarga da massa para o Cristalizador A conforme a Figura 47. 
O Cozedor realiza essa etapa até o nível de Descarga anteriormente definido for atingido. 
Figura 47. Descarga da massa A. 
 
Nesse ponto, a massa A já está no Cristalizador A e praticamente pronta para se 
transformar no açúcar comercializável. 
Após, a massa vai para o Centrifugador A onde são gerados três novos produtos, o mel 
pobre, o mel rico e o açúcar úmido. O mel pobre, utilizado nas várias etapas já estudadas, é o 
primeiro a ser gerado na centrifugação, possuindo uma pureza de 65% a 70%. O mel rico, 
pureza de 75% a 80%, também utilizado nas varias fases explicadas, começa a ser formado 
um tempo após o mel pobre. Após a lavagem da massa nas centrifugas, faz-se uma mudança 
na separação de méis e assim separa-se o mel rico do mel pobre. Por fim, o açúcar úmido vai 
para a etapa de Secagem, pois nesse processo ele é formado contendo umidade em torno de 
0,2%. 
6.4. Açúcar Produzido e a Automação Realizada 
	
A Automação do processo gerou diversos benefícios. Possibilitou garantir a qualidade 
do açúcar, dentro das especificações de um açúcar de Qualidade Superior: A classificação do 
produto é feita considerando uma especificação para cada tipo. As referencias dos tipos de 
açúcar são baseado na Especificação Copersucar, ou seja, classificação 1A, 2A, 3A, 4A e 
49	
	
VHP. Portanto a qualidade e o valor a faturar por saca do produto dependem dessa 
classificação. 
A usina onde foi implementada a automação com a Sonda Microondas, tinha como 
meta produzir um açúcar tipo 2A. E quando algum parâmetro dessa especificação não é 
atingido, o produto é desclassificado para o tipo 3A ou VHP afetando assim no faturamento. 
 
Os pontos principais de especificação são: Cor, CV (coeficiente de variação), AM 
(tamanho do açúcar). Em um cozimento manual ou com automação incompleta, que depende 
mais do operador, não se consegue uma uniformidade no tamanho dos cristais, assim o item 
AM não sendo uniforme, resultará em tamanho muito variado dos cristais implicando 
diretamente no CV e também na cor, pois um cozimento irregular permite sobrar mel entre os 
grãos do açúcar, elevando a cor e o tamanho. Um ponto importante nessa análise é que o 
açúcar puro não tem cor, mas toda impureza, principalmente méis, geram cor. 
 
Para produzir um açúcar tipo 1A ou 2A, com AM entre 0,65 a 0,75 mm e CV entre 25 
e 30, consomem-se mais produtos químicos no tratamento, e no cozimento exige-se uma 
condução com um desempenho mais uniforme, evitando desvios. Comparando os períodos 
anteriores, ano de 2014 e de 2013 da usina quando não se tinha a sonda microondas, com o 
ano de 2015, sonda sendo instalada, a desclassificação do Açúcar 2A para um tipo inferior 
diminuiu muito, ou seja, a desclassificação passou de 30% para um valor inferior a 15%. 
Colocando os números de produção mensal, tem-se: 
 
Produção diária de açúcar: 12 000 sacas/dia; 
 
Diminuição Percentual na perda mensal após automação total implantada: (30 % - 15 
%) x 30 dias; 
 
Diferença entre os preços de venda entre açúcar 2A e 3A: (R$ 65,00/saca - R$ 
60,00/saca); 
 
Investimento para se adquirir e instalar a automação (Quatro Sondas Microondas, uma 
por Cozedor, mais o restante dos equipamentos e automação): ordem de R$ 200.000,00; 
 
50	
	
Portanto, 12.000 sacas/dia x (30 % - 15 %) x 30 dias x (R$ 65,00 - R$ 60,00), 
resultando em R$ 270.000,00 por mês, ou seja, em menos de um mês o investimento é 
revertido em lucro na produção. 
 
Um segundo benefício está no rendimento, onde na usina, o cozimento se expressa em 
Recuperação de Sacarose na Fábrica. Esse índice oscila entre 70% a 80%, para um cozimento 
de duas massas, que é o caso do projeto. Portanto com a utilização da automação e 
consequente uniformidade do processo, obtém-se um mel de pureza mais baixa, ou seja, uma 
maior produção de açúcar devido a melhor retenção da Sacarose na Fábrica. 
 
Uma Fábrica de Açúcar, com o Cozimento bem conduzido e automação adequada 
(Sonda Microondas), consegue produzir 10 a 15% a mais (1.200 a 1.800 sacas/dia), com a 
qualidade desejada, gerando um ganho considerado a empresa, com retorno muito rápido do 
investimento. Antes da instalação da Sonda Microondas, a produção era menor devido à 
alimentação com xarope e méis nos cozedores serem manuais e dessa forma a operação não 
oferecer repetibilidade em todas as produções. 
 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
51	
	
7. CONCLUSÃO 
 
Para obter um bom açúcar, dentro dos padrões de qualidade exigidos pelas empresas 
compradoras, necessita-se de controles rigorosos e um estudo profundo do processo de 
fabricação. Mesmo com uma boa base teórica, o trabalho mostrou que bons instrumentos, 
como caso da utilização da Sonda Microondas são totalmente necessários para se obter um 
bom rendimento. Anteriormente, muito esforço humano era empregado em etapas complexas, 
como o Cozimento, e os resultados obtidos eram bastante diferentes, resultando em um açúcar 
sem padrão pela usina e com pouca repetibilidade. A automatização dos processos está 
melhorando cada vez a qualidade, tamanho, cor e todas as demais características do cristal de 
açúcar, além de o retorno financeiro vir rapidamente justificando o emprego do controle 
criado. 
Os diversos reaproveitamentos da indústria sucroalcooleira mostram claramente como 
se tenta manter a máxima eficiência. No caso da etapa Cozimento, um dos produtos iniciais 
utilizados, o mel pobre, é gerado no final dessa etapa, ou seja, uma nova produção dependerá 
sempre da anterior. Esse processo é também bem observado durante a embebição na Extração 
do caldo. 
Os materiais utilizados, por se tratarem de quase serem em sua totalidade projetados 
por um mesmo fabricante, a Rockwell Automation, tem boa conectividade e trouxeram um 
bom resultado no desenvolvimento do projeto homem-máquina para controle automático do 
Cozimento na produção de açúcar. Além do apoio e auxilio dos funcionários da usina, com 
um bom trabalho em equipe, conseguiu-se colocar em prática o projeto. Uma relação de 
amizade e companheirismo, do início ao fim do projeto, foi construída e aumentada com 
muita dedicação e participação de todos. Os funcionários demonstraram sempre abertos a 
ajudas externas. 
Por envolver uma automação e assim um CLP, a utilização da programação em Ladder 
foi totalmente satisfatória para o projeto, visto também que a escolha baseou-se nos hardwares 
que seriam utilizados e já previamente adquiridos pela usina. 
Algumas melhoras gradualmente estão sendo feitas e ajustadas pelos próprios 
funcionários na medida em que utilizam o terminal, assim o projeto não termina aqui e ficará 
para mudança continua pelas diversas futuras gerações de cooperadores, com o aumento do 
desempenho e também do conhecimento teórico no processo de produção de açúcar. 
 
52	
	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
53	
	
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55	
	
APÊNDICE A - Conceitos Básicos do Setor Sucroalcooleiro 
	
Alguns termos utilizados na rotina da produção de açúcar são essenciais para um bom 
entendimento de todo o processo e do trabalho realizado, assim alguns conceitos são 
mencionados aqui juntamente com sua definição. 
Cana-de-açúcar: Planta composta de folhas, colmos, raízes e, eventualmente flores 
(Carlos Ribeiro, 1999); 
Caldo: O caldo da cana é constituído pela água contida nos tecidos dos colmos 
juntamente com todos os sólidos solúveis (Carlos Ribeiro, 1999); 
Fibra: É a matéria insolúvel em água contida na cana. A fibra da cana é formada 
principalmente por celulose (Albuquerque, 2011); 
Açúcar: Sólido cristalino, orgânico, constituído basicamente por cristais de sacarose 
envolvidos, ou não, por uma película de mel de alta ou baixa pureza (Albuquerque, 2011); 
BRIX: Expressa a porcentagem (peso/peso) dos sólidos solúveis contidos em uma 
solução pura de sacarose, ou seja, mede o teor de sacarose. Na indústria sucroalcooleira, 
admite-se o BRIX como porcentagem de sólidos solúveis em solução impura, por exemplo, o 
caldo extraído da cana-de-açúcar (Albuquerque, 2011); 
Pureza: Representa a porcentagem de sacarose contida nos sólidos de uma solução 
sacarina (Albuquerque, 2011); 
𝑃𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎	 % = (
𝑆𝑎𝑐𝑎𝑟𝑜𝑠𝑒
𝐵𝑅𝐼𝑋
).100 
Caldo Primário: É o caldo produzido na extração do 1º terno da moagem 
(Albuquerque, 2011). 
Embebição: Processo na qual a água ou caldo é aplicado ao bagaço em beneficio da 
extração (Albuquerque, 2011); 
Bagacinho ou Bagacilho: Fração de partículas muito fina separada do bagaço e 
utilizada como auxiliar de filtração do lodo nos filtros para separação do caldo filtrado nos 
filtros (Albuquerque, 2011); 
56	
	
Bagaço: É o subproduto da moagem da cana, e se utiliza como combustível no 
processo de geração de vapor (Albuquerque, 2011); 
Caldo Sulfitado: Caldo que contém certa quantidade de anidrido sulfuroso (SO2) 
integrado ao caldo misto, após passar por uma coluna de sulfitação (Albuquerque, 2011); 
Caldo Caleado: Caldo que contém adição de hidróxido de cálcio Ca(OH)2 
(Albuquerque, 2011); 
Caldo Clarificado: Caldo após o processo de clarificação (Albuquerque, 2011); 
Lodo: Material insolúvel sedimentado no processo de decantação para purificação do 
caldo da cana antes da entrada nos (Albuquerque, 2011); 
Xarope: Líquido resultante da evaporação parcial do caldo clarificado (Albuquerque, 
2011); 
Massa Cozida: Produto resultante da concentração da mistura entre xarope, meís, rico 
e/ou pobre, constituído de cristais de açúcar (Carlos Ribeiro, 1999); 
Cristalização: Conhecido por Granagem ou Nucleação é o processo de se iniciar a 
formação do grão dos cristais de açúcar (Albuquerque, 2011); 
Pé de Cozimento: É a quantidade utilizada para cobrir a calandra na elaboração de 
cada cozimento (Albuquerque, 2011); 
Magma: Mistura de cristais de açúcar oriundo da centrifugação da massa cozida B 
(Albuquerque, 2011); 
Corte: É a transferência de massa cozida de um tacho de cozimento a outro 
(Albuquerque, 2011); 
Mel Final ou Melaço: Mel obtido na centrifugação da massa cozida B, ou seja, o mel 
que vai para a Destilaria e assim para a produção de álcool (Albuquerque, 2011); 
Mel Pobre: Mel de baixa pureza, em torno de 68%, obtido da massa cozida A (Usina 
Lins, 2015); 
Mel Rico: Mel de alta pureza, em torno de 80%, obtido da massa cozida A (Usina 
Lins, 2015); 
57	
	
Sacarose: É o principal parâmetro de qualidade da cana-de-açúcar. É o açúcar 
cristalizável no processo de fabricação (Albuquerque, 2011); 
Semente para Granagem: Suspensão em álcool anidro de partículas de açúcar 
moído, utilizada para granagem (Albuquerque, 2011); 
Sonda Microondas: Sistema de medição relativamente novo no mundo que promete e 
já comprovou um sinal preciso de Brix, Supersaturação e tamanho ideal de cristais 
independente da variação de pureza (Albuquerque, 2011). 
APÊNDICE B - Primeiras etapas no processo açucareiro. 
	
A cana colhida passa por uma esteira que a leva por todo o processo de moagem, que é 
basicamente um exercício de separação de materiais (Albuquerque, 2011), ou seja, separar a 
fibra do caldo. Para se recuperar o maior volume de caldo possível, a moenda possui, 
geralmente, seis ternos de moagem. Para usinas que produzem álcool além do açúcar, o caldo 
resultante do segundo terno (caldo secundário, BRIX em torno de 14º), vai por meio de 
bombas para a linha de produção do álcool. A partir do segundo terno, acontece a chamada 
“Embebição”, onde cada terno subsequente terá duas entradas, uma resultante do terno 
anterior, o bagaço, e a outra do terno posterior, caldo resultante, representado na Erro! Fonte 
de referência não encontrada., ou seja, o caldo secundário será uma mistura de todos os 
caldos, do segundo ao sexto terno. Adiciona-se água (à 60ºC) no últimoterno (sexto terno), 
sendo assim possível obter um aumento significativo na eficiência de extração. 
 
Figura 48. Representação do Processo de Embebição. 
 
Fonte: (Martins) 
 
58	
	
Após a Extração, o caldo primário resultante (BRIX 18º à 30ºC pH 5,2 a 5,5) (Cesar, 
2007) é bombeado para a fase de tratamento. O tratamento do caldo tem por objetivo, além 
de corrigir o valor do pH, produzir um caldo limpo, ou seja, um produto com o mínimo 
possível de impurezas e com cor adequada. Portanto canas “sadias”, de qualidade, são 
essenciais para um bom resultado nessa etapa de clarificação. A primeira fase dessa etapa é 
destinada ao aquecimento até uma temperatura de 65ºC com posterior Sulfitação, caso se 
deseja o açúcar branco, como representado pela equação química a seguir: 
 
 
𝐶𝑎𝑙𝑑𝑜	1ª	 𝑝𝐻	5,2	𝑎	5,5 + 𝑆𝑂B 	→ 𝐶𝑎𝑙𝑑𝑜	𝑆𝑢𝑙𝑓𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜	(𝑝𝐻	3.8	𝑎	4,2) (Cesar, 2007) 
Sulfitação	no	Tratamento	do	Caldo.	
	
	 É importante mencionar nesse ponto, que existem dois tipos de açucares produzidos a 
partir da cana de açúcar, o branco e o VHP (Very Hight Polarization), açúcar marrom claro 
bruto (Usina Atena, 2010). A diferença está na ocorrência do processo de Sulfitação durante o 
tratamento do caldo para produção de açúcar branco, pois a adição do 𝑆𝑂B elimina os corantes 
do caldo. 
	 Após, inicia-se o processo de Calagem para se produzir qualquer tipo de açúcar, ou 
seja, adição de hidróxido de Cálcio, representado na equação química a seguir, para se 
neutralizar o pH do novo produto. 
𝐶𝑎𝑙𝑑𝑜	𝑆𝑢𝑙𝑓𝑖𝑡𝑎𝑑𝑜	 𝑝𝐻	3,8	𝑎	4,2 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)B 	→ 𝐶𝑎𝑙𝑑𝑜	𝐶𝑎𝑙𝑒𝑎𝑑𝑜	(𝑝𝐻	7,0	𝑎	7,2) 
(Cesar, 2007) 
Calagem	no	Tratamento	do	Caldo.	
	
 Na fase final do tratamento desse caldo, logo após o caldo caleado ser formado e 
aquecido, em torno de 105ºC (Cesar, 2007), passa por um processo de decantação, onde o 
caldo limpo é bombeado para a terceira etapa, o processo de Evaporação. As impurezas que 
são separadas nesse processo é o chamado Lodo. Esse será filtrado e o caldo filtrado, 
resultante desse processo, retorna ao caldo primário. 
 Nesse ponto, percebe-se como a indústria sucroalcooleira reutiliza muitos dos 
subprodutos, ou seja, tenta cumprir aquele segundo ponto importante e fundamental em uma 
59	
	
boa produção de açúcar. Quando a clarificação é ineficiente, o caldo retém impurezas que vão 
se acumulando à medida que o caldo é concentrado, incorporando-se ao açúcar e prejudicando 
a qualidade (Albuquerque, 2011). 
 A Evaporação, representado na Erro!	 Fonte	 de	 referência	 não	 encontrada. tem como 
objetivo eliminar a água contida no caldo clarificado. Com consequência dessa remoção, tem-
se a geração de vapor vegetal, que será utilizado em outras etapas da produção. Essa seção do 
processo realiza a primeira etapa no processo de recuperação de açúcar do caldo. 
Figura 49. Conjunto de Evaporação na Produção de açúcar. 
 
Fonte: (FA Service) 
 A prática usual é a concentração do caldo clarificado até cerca de 65º BRIX e isso 
requer a remoção da água de aproximadamente 75% (Cesar, 2007). Quando o BRIX é baixo, 
após a evaporação completa, durante o cozimento o açúcar pode crescer além do tamanho 
programado e alterar a cor. Diversos estudos indicam que na Evaporação é possível ter os 
maiores ganhos em eficiência energética (Albuquerque, 2011). 
 Logo após o tratamento, o caldo passa por um conjunto de evaporação de múltiplo 
efeito (Magalhães, 2011), resultando no Xarope, que é o caldo concentrado (em torno de 65º 
BRIX). A evaporação é realizada em evaporadores de múltiplo efeito por questão de 
economia (Magalhães, 2011). A Erro!	 Fonte	 de	 referência	 não	 encontrada. representa o 
esquema de um evaporador. 
 
60	
	
Figura 50. Representação Interna do Evaporador. 
 
Fonte: (Carlos Ribeiro, 1999) 
 O nível ideal caldo no interior de um evaporador é de 1/3 da altura dos tubos. Além 
disso, uma alimentação estável de caldo limpo é essencial para se obter o máximo da 
capacidade de evaporação, ou seja, uma melhor transformação em xarope. Por fim, após a 
formação do Xarope dá-se inicio as fases, Erro!	 Fonte	 de	 referência	 não	 encontrada., onde é 
possível encontrar os primeiros sólidos cristalinos da produção. 
61	
	
Figura 51. Etapas Finais da Produção de Açúcar. 
 
Fonte: (Albuquerque, 2011) 
APÊNDICE C - Cozimento do açúcar. 
	
A próxima etapa na produção de açúcar é o objeto principal do estudo. O cozimento, Erro!	
Fonte	 de	 referência	 não	 encontrada., começa pela etapa de cristalização do xarope, ou seja, 
separar a sacarose das impurezas restantes e transformá-lo em massa cozida, na qual a 
sacarose apresenta-se parcialmente cristalizada. Essa etapa, diferentemente da fase anterior, é 
realizada em evaporadores de simples efeito, aquecidos a vapor, gerado pela própria produção 
de açúcar, denominados cozedores (Magalhães, 2011). 
Figura 52. Cozedores utilizados na Produção Açúcar 
 
Fonte: (Usina Atena, 2010) 
62	
	
A massa cozida é uma mistura entre um produto meio no estado sólido e meio no estado 
liquido (Magalhães, 2011). Essa redução de fluidez torna claro uma necessidade de mudança 
na manipulação da produção. A consistência não permite mais ferver o novo produto em 
tubos com pequenos diâmetros, nem circular com facilidade de um evaporador a outro, ou 
seja, a grande diferença entre a evaporação e o cozimento está no produto a ser trabalhado. 
Para que ocorra a formação e crescimento dos cristais do açúcar, é condição essencial à 
supersaturação (Albuquerque, 2011). A Pureza das soluções de açúcar afeta diretamente o 
nível de supersaturação para um bom desempenho no cozimento, ou seja, quanto mais baixa a 
pureza, maior deverá ser a supersaturação (Albuquerque, 2011). A sacarose é muito solúvel 
em água, ou seja, sua solubilidade no xarope aumenta muito com a queda da pureza, causando 
a diminuição da taxa de cristalização (Cesar, 2007). Em efeito de comparação, 1 g de água a 
30°C consegue dissolver em torno de 2,19 g de sacarose, já a glicose possui 1,2 g dissolvidos 
em 1 g de água nessa mesma temperatura (Hong, 1974). 
Sabe-se que em cada temperatura temos uma quantidade máxima maior de açúcar que é 
possível se solubilizar em uma determinada quantidade de água (Langen, 1974). A essa 
quantidade máxima dá-se o nome de coeficiente de solubilidade. 
Coeficiente de Solubilidade do Açúcar 
	
O coeficiente de solubilidade é representado pela quantidade máxima de soluto que pode 
ser dissolvida numa quantidade padrão de solvente, em determinadas condições de 
temperatura e pressão. A Erro!	 Fonte	de	 referência	não	encontrada. mostra a Solubilidade de 
Sacarose em relação a 100 gramas de solução pura. 
Tabela 6. Solubilidade de Sacarose por 100 gramas de água a Pressão Normal. 
T [°C] S [g] 
0 179,2 
20 203,9 
40 238,1 
60 287,3 
80 362,2 
100 487,2 
 
 Fonte: (Carlos Ribeiro, 1999) 
63	
	
Percebe-se que com o aumento da temperatura é possível se dissolver mais sacarose, 
ou seja, o coeficiente de solubilidade do açúcar aumenta com o aumento da temperatura. 
De acordo com o ponto de saturação, as soluções são classificadas em: 
1. Insaturadas (ou não saturadas) – quando contêm uma quantidade de soluto menor do 
que a estabelecida pelo coeficiente de solubilidade; 
2. Saturadas – quando atingem o coeficiente de solubilidade; 
3. Supersaturadas – quando a quantidade de soluto ultrapassa o coeficiente de 
solubilidade. 
 
Para se obter o coeficiente de solubilidade de uma dada solução de açúcar é necessário 
a Pureza da solução, o BRIX e a temperatura que se deseja obter as informações, como se 
demonstra no exemplo a seguir: 
 
A partir da Erro!	Fonte	de	referência	não	encontrada., tem-se os pontos “A” e “B”. 
 
Figura 53. Sólidos totais em soluções saturadas de açúcar a diversas purezas e temperaturas. 
 
Fonte: (Langen, 1974) 
 
As condições são representadas na Erro!