Neste conteúdo abordaremos:
- Como a baixa eficiência energética pode prejudicar o rendimento de uma indústria;
- O que fazer para otimizar condições operacionais e melhorar a eficiência de um processo;
- Um exemplo prático de como a Propeq auxiliou uma empresa por meio do projeto de otimização de condições operacionais.
O problema de eficiência energética na indústria
Em 2020, veio até a Propeq o representante de uma indústria química com um grave problema de eficiência energética envolvendo um reator encamisado empregado em sua produção. A troca térmica entre o fluido da camisa e o interior do reator não ocorre de forma muito eficiente, aumentando, como consequência, o tempo, esforço e a energia gastos no processo. Com isso, não somente pode haver prejuízos ao produto final, como também são gerados maiores custos financeiros para a empresa. Como, então, evitar ou remediar esse cenário?
Apesar de mostrar o cenário de uma empresa em específico, a situação apresentada representa uma típica condição de baixa eficiência de troca térmica na indústria. Pode-se entender o tamanho do problema e todas as dificuldades que ele gera ao pensarmos na relevância dessas trocas em uma produção industrial e como elas se relacionam com o conceito de eficiência.
As trocas térmicas são processos de transferência de calor, ou seja, energia, entre fluidos de diferentes temperaturas. Assim, sendo a eficiência energética a relação entre a quantidade de energia efetivamente empregada em um processo e aquela disponibilizada originalmente (sem perdas), trocas térmicas de baixa eficiência não conseguem aproveitar bem a energia fornecida por alguma fonte.
Ou seja, elas sofrem perdas e transferem menos calor do que o ideal, de modo que mais energia precisará ser empregada para compensar tais perdas, elevando os custos de produção. A produtividade e a qualidade do produto final também são afetadas, pois pode-se não atingir as temperaturas que o processo produtivo requer para ocorrer adequadamente.
O problema de eficiência energética reduzida pode ocorrer em diferentes etapas da sua produção industrial e em vários outros equipamentos, além dos reatores, visto que trocas de calor entre fluidos são fundamentais na maioria dos processos. Um típico exemplo de dispositivos em que isso ocorre são os trocadores de calor, que promovem a transferência de energia entre correntes e são largamente empregados na indústria. Nesse sentido, quanto mais adequado à produção e otimizado for o trocador, mais eficiente será o processo.
Otimização vs. Eficiência Energética
Em uma realidade industrial cada vez mais competitiva e com a crescente preocupação com a sustentabilidade, a redução de desperdícios e gastos energéticos torna-se essencial. Assim, uma das formas de evitar problemas de eficiência que afetem a produtividade e o consumo da sua indústria é a partir da otimização do processo. Este é então analisado e projetado de modo a atingir condições de operação ótimas, minimizando custos e maximizando a eficiência termodinâmica, ou seja, evitando gargalos que tornam as etapas que envolvem a transferência de energia menos eficientes.
Nesse sentido, diversos são os fatores que podem levar a uma queda na eficiência energética. Estes incluem a natureza do fluido que é transportado no processo e sofre a troca térmica (o que envolve suas propriedades físico-químicas, viscosidade e condutividade), características e problemas dos equipamentos e a vazão do fluido, por exemplo. Tais fatores podem estar inter-relacionados, de modo que a visão global do processo é necessária para a análise e proposição de soluções para as condições operacionais que contemplem todos os aspectos envolvidos na eficiência.
Por exemplo, para a situação de baixa eficiência de troca térmica no reator encamisado, a vazão e temperatura inadequadas do fluido na camisa térmica e a área de transferência de energia poderiam ser fatores que geram o problema. Assim, a análise e ajuste destes seria uma forma de otimizar o processo e torná-lo mais eficiente.
Desse modo, como analisar o processo e prever as condições ótimas de operação que permitam o melhor aproveitamento energético na sua produção?
Otimização de condições operacionais
O serviço de otimização de condições operacionais, realizado pela Propeq, tem como um de seus objetivos o aumento da eficiência energética, maximizando a produtividade e os lucros da sua empresa. Para isso, buscamos o entendimento completo do seu processo, a partir da análise da rota produtiva e dos parâmetros de operação, como temperatura e vazão dos fluidos transportados e que realizam a troca térmica. Tais parâmetros são, então, variados por meio de cálculos e simulações em softwares até que o cenário ideal de maior eficiência seja atingido. Os resultados e pesquisas são, por fim, compilados em relatórios e planilhas que mostrem como atingir a otimização, podendo envolver desde o ajuste de condições de operação até a mudança de algum equipamento ou etapa do processo.
Otimização e eficiência energética na prática: Case Miguelito
Em 2018, a Propeq construiu uma solução para uma empresa produtora de pirulitos, a qual não tinha muito controle sobre os gastos com matéria-prima e energia que ocorriam em sua operação. Isso acabava refletindo na produtividade e nos custos da empresa. Nesse contexto, no projeto foi feita a análise da rota produtiva do pirulito e o levantamento de dados do processo. Em seguida, foram feitos cálculos de balanço de massa e energia, determinando-se a proporção de reagentes e produtos, assim como a energia envolvida na produção.
Com isso, foi possível identificar um problema proeminente no processo: a temperatura da fábrica, elevada devido ao calor que emanava do reator. Até então, ela era amenizada pelo resfriamento com água nas paredes externas do equipamento, porém esse método não era energeticamente eficiente. Assim, foi proposta como solução a utilização de camisas térmicas sobre o reator, evitando-se a emissão de calor, o que permitiu a otimização do processo.
Este case mostra na prática como o mapeamento e ajuste de parâmetros fundamentais do processo, promovendo a otimização destes, influencia na eficiência de trocas térmicas presentes em qualquer produção industrial. Ficou interessado(a)? Entre em contato com um de nossos consultores e entenda como reduzir gastos com energia e aumentar a produtividade em sua empresa!
