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AUTOMAÇÃO DO SISTEMA DE EVAPORAÇÃO DE ÁGUA DO CAULIM PARA DIMINUIÇÃO DAS
PERDAS DE EFICIÊNCIA NO PROCESSO
WELLINGTON LIMA, MAX TRINDADE, RILDO ARRIFANO, ALTINO FONSECA, RAIMUNDO LOPES, JADSON
CONCEIÇÃO
Curso de Engenharia elétrica, Instituto de Estudos Superiores da Amazônia. Avenida Gov. José Malcher, 1148
- Nazaré - Belém-PA
E-mails.: [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected],
[email protected], [email protected],
Abstract- The process of evaporation of water from the mining company located in the northern region, before composed of
four independent systems was connect via pipes, to improve the maintainability and availability of process. After the change, the
control system has been unstable, and need to transfer it to manual mode. From this date forward, the company lost in approxi-
mately R $ 700,000.00 reais annual. Through the methods of Pareto and 5 whys, the main causes of loss of efficiency have been
identified, solutions have been implemented and the results are show in this paper. As a solution, the article describes the crea-
tion of a single loop automatic control, the PID tuning control parameters are identified through the Ziegler and Nichols method
for solution of the cause of the instability problem.
Keywords PID controller, Ziegler Nichols method, quality tools, Caulim ore, Pareto method.
Resumo O processo de evaporação de água do Caulim de uma mineradora localizada na região norte, antes composto por
quatro sistemas independentes, foi interligado via tubulações, para melhorar a manutenibilidade e a disponibilidade do processo.
Após a alteração, o sistema de controle não conseguiu estabilizar o processo, sendo necessário transferi-lo para o modo manual e
desta data em diante, o processo perdeu em eficiência, trazendo um prejuízo de aproximadamente R$700.000,00 anuais a em-
presa. Através dos métodos de Pareto e 5 porquês, foram identificadas as principais causas da perda de eficiência, desenvolvidas
as soluções, implementado o projeto e avaliados os resultados. Como solução, o artigo relata a criação de uma malha única de
controle automático, sintonizando parâmetros PID do controlador, através do método Ziegler e Nichols para solução da causa do
problema de instabilidade.
Palavras-chave Controle PID, método Ziegle Nichols, ferramentas da qualidade, minério Caulim, método de Pareto.
1 Introdução
A evolução das indústrias nas últimas décadas
impõe cada vez mais a necessidade de diminuição de
perdas, aumento de produtividade e a melhoria da
qualidade dos produtos produzidos, para que conti-
nuem competitivas. Dentro deste cenário a automa-
ção dos processos é uma peça chave para o sucesso
de um bom crescimento de produção, assim como, a
utilização de métodos adequados de solução de pro-
blemas, possibilita a detecção e bloqueio de perdas
de produção, aumentando a eficiência das indústrias.
O presente artigo aborda a implantação de uma solu-
ção de controle em uma mineradora no Pará. A em-
presa é constituída de mina, planta de beneficiamento
e terminal portuário, que estão localizados em Ipixu-
na do Pará para o caso da mina. A planta de benefici-
amento e o terminal portuário estão localizados em
Barcarena, município situado a 40 quilômetros, em
linha reta de Belém (PA).
O minério é extraído e lavrado em Ipixuna do Pará,
onde é processada apenas a remoção da areia. Após
esta etapa, o minério bruto é transferido em um mine-
roduto de 158 km de extensão até Barcarena, onde é
beneficiado, passando por vários processos com ob-
jetivo de elevar o grau de pureza e alvura. Em segui-
da, o caulim é transportado até o terminal portuário
próprio da mineradora, chamado de Porto Murucupi,
em Barcarena para comercialização.
O transporte de caulim via mineroduto é realizado
através de bombeamento de deslocamento positivo.
Para esta operação é necessário, ainda na mina, a
adição de água ao caulim a fim de facilitar o seu
transporte pelo mineroduto. Quando o minério chega
a outra extremidade do mineroduto é necessário reti-
rar o excesso de água, antes de o caulim ser disponi-
bilizado para embarque. Este processo é denominado
de evaporação e extração dos vapores.
O processo de evaporação é composto basicamente
de caldeiras, evaporadores e trocadores de calor. As
caldeiras são responsáveis pela produção de vapor,
através da queima de óleo combustível em suas for-
nalhas, que transformam a água em vapor de alta
pressão. Esse vapor é canalizado via tubulações até
os trocadores de calor dos evaporadores, onde ocor-
rerá a trocar de calor com o minério caulim, causan-
do a evaporação da água contida no minério.
No passado, devido necessidade de aumento de dis-
ponibilidade da planta, foram realizadas modificação
no layout das tubulações que interligam os evapora-
dores e caldeiras, obtendo a meta de aumento de dis-
ponibilidade do processo. No entanto, essa modifica-
ção, ou seja, alteração da planta, tornou o sistema de
controle instável e, a re-sintonia dos parâmetros dos
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controladores individuais dificultosa e complexa.
Sendo assim, por uma decisão gerencial, os controla-
dores foram colocados em modo manual acarretando
na diminuição da eficiência do processo de evapora-
ção, que passou a atingindo um valor total de 37,55
kg/t (quilos de combustível por tonelada de água
evaporada do minério), onde segundo o fabricante
deveria ser da ordem de 33,0 kg/t.
O presente artigo identifica através dos métodos de
Pareto, e 5 porquês, que a causa fundamental do pro-
blema de perda de eficiência do processo de evapo-
ração é a operação do sistema de controle de malhas
individuais em modo manual. Também demonstra-se
a criação de uma malha de controle única, operando
em modo automático. Para isso, utilizou-se o método
de Ziegler e Nichols de resposta ao salto a fim de
realizar a parametrização do controlador PID (Pro-
porcional, Integrativa e Derivativa) da nova malha.
O objetivo da nova malha de controle é retomar a
eficiência do processo de evaporação de água do
minério e ao mesmo tempo garantir a estabilidade da
pressão de vapor do processo de evaporação. Na se-
ção 2, descreve-se, de forma geral, o funcionamento
do processo antes da mudança da malha de controle.
A seção 3 cita o método de Pareto na identificação
das causas fundamentais do problema. A seção 4
mostra a proposta de solução do problema. A seção 5
descreve o novo projeto. Na seção 6, mostra-se os
resultados obtidos com a implantação do novo proje-
to e, finalmente, na seção 7 faz-se uma conclusão do
trabalho.
2 Visão geral do processo, antes e depois da mu-
dança da malha de controle
2.1 Principais Equipamentos do Processo
A planta de beneficiamento de caulim da mineradora
em estudo possui vários processos de tratamento do
minério. Este projeto tem foco no processo de evapo-
ração de água do caulim, que resumidamente funcio-
na da seguinte forma: As caldeiras superaquecem a
água contida no seu interior, através da queima de
óleo combustível em sua fornalha, a água é transfor-
mada em vapor de alta pressão e canalizada via tubu-
lações até os evaporadores, onde irá trocar calor com
o minério caulim, causando a evaporação da água
contida no minério, em seguida ela é retirada através
de bombas de vácuo e sucção. Neste processo, os
principais equipamentos utilizados são:
Quatro caldeiras do fabricante: Aalborg In-
dustries (Alborg, 2012) S.A. modelo: Fla-
motubular M3P – 8.0 Mission 3-Pass, com
capacidade de produção de vapor de 8.000
kg/h com água de alimentação a 20 ºC,
Pressão Máxima de Trabalho Permitida
(PMTA) de 11,95 kgf/cm2, óleo combustí-
vel tipo 1 A (óleo BPF – Baixo Ponto de
Fulgor) a ±140 ºC e consumo máximo de
508 kg/h.
Quatro evaporadores, fabricante Walker
Stainless Equipment Company, modelo sep-
arator S-1.
Três trocadores de calor fabricante Walker
Stainless Equipment Company, modelo UX-
826-HP-56.
Quatro transmissores de vazão de óleo com-
bustível Fabricante Micro Motion Model
2700.
Três PLC’s (Controlador Lógico Programá-
vel), sendo um do fabricante Rockwell famí-
lia SLC 500 modelo 5/05 e dois Controllo-
gix 5000 (Rockwell, 2013).
Quatro bombas de óleo combustível fabri-
cante Aalborg tipo volumétrica de engrena-
gens com deslocamento positivo com válvu-
la de alivio interligando o recalque a sucção.
Quatro válvulas de ½" com posicionador pa-
ra controle de vazão de óleo combustível fa-
bricante, Fisher Controls.
Quatro inversores de frequência do fabri-
cante WEG modelo CFW 09 (WEG, 2013).
2.2. Projeto Original
O processo original da planta era composto por
quatro sistemas independentes e com malhas de con-
trole individuais como mostrada na Figura 1. Cada
sistema é composto basicamente de uma caldeira um
evaporador e seus trocadores de calor. Os sensores
PIT (Transmissor Indicador de Pressão) informam a
pressão na tubulação do processo de evaporação de
água para os controladores PLC (Controlador Lógico
Programável) que acionam os atuadores FCV (Válvu-
la de Controle de Fluxo) que alteram a variação de
fluxo do produto com objetivo de manter a pressão
na tubulação em um valor previamente definido
(setpoint).
Figura 1. Estrutura da planta original (Ilustração feita pelo autor).
2.3 Projeto Modificado
A fim de melhorar a eficiência e a flexibilidade
do processo, os sistemas independentes foram interli-
gados em paralelo. Isso foi realizado através da in-
serção de uma tubulação comum a todas as caldeiras
como mostrado na Figura 2. Essa mudança possibili-
tou operar os quatro evaporadores com apenas três
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caldeiras, deixando uma em reserva ou disponível
para manutenção. Após essa alteração, o sistema de
controle com malhas individuais, não conseguiu esta-
bilizar a pressão de saída do processo, pois ficaram
três malhas tentando controlar a mesma pressão, ge-
rando instabilidade, enquanto uma caldeira ia para
produção máxima as outras duas iam para a produção
mínima.
A fim de manter continuidade na produção e distribu-
ir a carga nas caldeiras, a operação do processo teve
a necessidade de transferir as malhas de controle para
o modo manual, impedindo o controle de produção
de vapor por demanda do processo.
Figura 2. Layout da planta modificada (Ilustração feita pelo autor).
2.4 Descrição do Processo
A estação de evaporação recebe o caulim da
estação de filtragem, passando por trocadores de ca-
lor com a finalidade de aumentar sua temperatura.
Nos evaporadores existem malhas de controle de
nível limitando o fluxo de entrada de caulim, o mes-
mo então passa por um processo de recirculação
através de duas bombas e por trocadores de calor
onde ocorre a condensação do vapor e sua retirada. O
caulim, após atingir o nível de sólidos desejados, é
retirado através de uma bomba Nemo em um proces-
so continuo e estocado em tanques até ser embarca-
dor para exportação.
O vapor necessário para que ocorra a evaporação e
extração do excesso de água do caulim é gerado nas
caldeiras, que funciona em função da pressão de va-
por. O transmissor e indicador de pressão converte a
leitura em sinais padrão analógicos (4 ~ 20 mA). A
linha de transmissão transmite o sinal do transmissor
ao PLC onde tem configurado um controlador PID.
Este compara o sinal com o set point (sp) e realiza o
cálculo da ação de controle a ser tomada, transmitin-
do o sinal de controle da variável manipulada (vm)
até o elemento final de controle (válvula de fluxo de
óleo combustível da caldeira).
O controle de queima da caldeira é realizado por
meio de um transmissor de vazão de óleo combustí-
vel que envia sinal (4 ~ 20 mA), ao PLC onde tem
configurado um controlador de razão. Este realiza o
cálculo da ação de controle a ser tomada, transmite o
sinal de controle da variável manipulada (vm) até o
elemento final de controle (ventilador de combustão).
As caldeiras e os evaporadores estão conectados em
paralelo interligado por tubulações, desta forma a
produção pode ser mantida com três caldeiras suprin-
do os quatro evaporadores, deixando uma caldeira de
reserva ou disponível para a manutenção. Antes da
modificação no ano de 2010, estes evaporadores
apresentaram um consumo especifico de 32,6 kg de
bpf por tonelada de água evaporada. Entanto, com a
modificação do layout das tubulações, esse consumo
subiu para 37,55 kg de bpf por tonelada de água eva-
porada.
3 Método de Identificação do Problema
O método de Análise de Pareto ajuda a
classificar e priorizar problemas, possibilitando
dividir um problema grande em problemas menores,
geralmente mais fáceis de serem resolvidos e
permitindo o estabelecimento de metas concretas e
atingíveis (Campos, 1992).
A construção do diagrama de pareto foi
embasado no livro “Estatistica para Qualidade”
autora Sonia Vieira (Vieira, 1999), a autora orienta,
que:
a) Determine o tipo de perda que se deseja
investigar;
b) Especifique o aspecto de interesse do tipo de
perda a ser investigado;
c) Organize as perdas por categorias do aspecto
a ser investigado;
d) Faça as contagens, organize as categorias por
ordem decrescente de frequência, agrupe as
ocorrências de baixa frequência sob a denominação
de “Outros” e a mantenha sempre na última linha;
e) Calcule as frequências relativas, frequências
acumuladas e as frequências relativas acumuladas,
como mostra a Tabela 1.
Tabela 1. Distribuição da Perda Pelo Tipo de Falha.
Tip
o d
e
falh
a
Fre
qu
ênci
a
Fre
qu
ênci
a
rela
tiv
a
Fre
qu
ênci
a
acu
mu
lad
a
Fre
qu
ênci
a
rela
tiv
a
acu
mu
lad
a
Sobrepressão
de vapor 70 70 70 70
Evaporador
obstruído 9 9 79 79
Qualidade do
produto 7 7 86 86
Queima in-
compatível 4 4 90 90
Outros 10 10 100 100
Total 100 100 - -
Através dos dados obtidos na Tabela 1, é
possível montar o diagrama de Pareto e a curva das
principais causas da perda de eficiência no processo
de evaporação de minério, ver Figura 3.
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Figura 3. Diagrama de Pareto para as causas da perda de eficiên-
cia no processo.
O diagrama da Figura 3 evidência claramente que a
sobrepressão de vapor no processo é a principal
responsável pela perda de eficiência do processo de
evaporação. Além de outras causas que o método de
pareto considera como pouco triviais (Campos,
1992).
A partir da causa principal demonstrada na Figura 3,
foi realizada nova investigação e construído outro
diagrama de Pareto, com as mesmas orientações de
Sonia Vieira (Vieira, 1999), obtendo então o diagra-
ma e a curva de Pareto para as causas da sobre-
pressão, ver Figura 4, identificando através de fatos e
dados que a malha em manual é a principal
responsável pela sobrepressão de vapor do processo.
Figura 4. Diagrama e curva de Pareto para as causas da sobre
pressão.
Utilizando o método de Análise de Causas dos cinco
porquês, buscou-se identificar a causa raiz do pro-
blema de perda de eficiência no processo de evapora-
ção de água do minério caulim.
A Tabela 2, mostra o formulário utilizado para a rea-
lização do método dos 5 porquês. Este método teve
origem na montadora de carros da Toyota, este méto-
do é utilizado até os dias atuais com o objetivo de
identificar a "causa-raiz" de um problema.
A análise eficaz é crucial para descobrir e entender as
muitas causas potenciais do problema, a partir da
identificação dessas causas potenciais, é necessário
limitar o campo e focar as mais significativas (Liker,
2007).
O método dos 5 porquês, ver Tabela 2 e o diagrama
de Pareto da Figura 4, foram importantíssimos para
identificar com propriedade que a malha de controle
utilizada era inadequada para o novo layout da plan-
ta.
Tabela 2. Análise dos 5 Porquês.
4 Proposta de Solução do Problema
A pesquisa apresentada neste artigo mostra que
as malhas de controle individuais, são inviáveis ao
novo layout, ou seja, para a operação das caldeiras
interligadas em paralelo, sendo necessário desenvol-
ver uma solução para restabelecer o controle das ma-
lhas e devolver a operação o sistema automatizado.
Quando existem mais de uma caldeira interligada
em um mesmo sistema de vapor, podem-se utilizar
dois métodos de solução para controle do processo
(Campos, 2010):
1 – Uma caldeira controla a pressão do sistema e
as outras operam fornecendo vazão constante. Mode-
lo mais indicado para processos onde a grandeza
vazão é mais importante e o consumo é pouco variá-
vel.
2 – Um único controlador, com uma lógica de
distribuição que atue proporcionalmente no combus-
tível de todas as caldeiras ao mesmo tempo, modelo
mais indicado para processos onde a grandeza pres-
são é mais importante.
Também segundo (Campos, 2010) o segundo
modelo é o mais adequado para o problema em ques-
tão e será utilizado como proposta de solução do
problema.
A malha montada será composta de um transmis-
sor e indicador de pressão, instalado simetricamente
no ponto central da tubulação de interligação con-
forme a Figura 5. A saída de sinal (4 ~ 20 mA) do
mesmo será enviada a um cartão analógico de entrada
do PLC (controlador lógico programável), onde será
configurado o controlador com os blocos Proporcio-
nal, Integral e Derivativo. A saída do controlador
será interligada a quatro blocos de movimentação
(MUV) que irá gerar quatro saídas de sinais (4 ~20
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mA), em cartão analógico destinado as quatro válvu-
las de controle de vazão de óleo combustível. O sis-
tema de controle ar/óleo utilizado será o mesmo: um
transmissor de vazão de óleo combustível e um con-
trolador de razão controlando a vazão de ar através
de um inversor de frequência e o ventilador (Campos,
2010).
As antigas malhas haviam sido ajustadas para uma
caldeira suprir um único evaporador e na nova pro-
posta de configuração, três caldeiras suprem quatro
evaporadores, havendo a necessidade de novos valo-
res para os blocos de controles PID.
Figura 5. Malha única de controle única
Frequentemente não é possível ou prático, obter ana-
liticamente a modelagem de um sistema complexo
(Nise, 2009). A afirmação justifica a inviabilidade de
projetar o controlador PID, através de uma aborda-
gem analítica. Nestes casos deve-se fazer uso de téc-
nicas experimentais de sintonia dos controladores
PID. Tal determinação de parâmetros, ou sintonia,
dos controladores PID pode ser feita na própria insta-
lação através de experimentos sobre o processo (Oga-
ta, 2004). Existem algumas técnicas de sintonia de
controladores PID, no entanto no artigo serão utiliza-
das apenas as regras de Ziegler e Nichols de resposta
ao salto para sintonia do controlador PID.
5. Projeto Novo
O novo sistema tem como principal mudança a
configuração de uma única malha para controle do
processo em questão, ver Figura 5. É utilizada uma
lógica de distribuição que atua proporcionalmente
nas válvulas de vazão de óleo combustível, em todas
as caldeiras e ao mesmo tempo. Os principais equi-
pamentos da solução são descritos a seguir:
5.1 Transmissor Indicador de Pressão
Transmissor e indicador de pressão (Smar, 2013),
fabricante SMAR, LD301 mostrado na Figura 6 é um
transmissor inteligente para medição de pressão dife-
rencial, absoluta, manométrica, nível e vazão.
Fig. 6. Transmissor Indicador de pressão
5.2 Válvula de Controle de Vazão
A válvula de controle do fabricante Fischer com
posicionador de fabricação Spiraxsarco é mostrada
na Figura 7. O sp300 é um posicionador inteligente
para válvulas de controle linear ação simples (retorno
por mola) ou ação dupla (Spirax, 2013).
Figura 7. Válvula de vazão
5.3 Controlador Lógico Programável
A fim de controlar e comandar o sistema da nova
malha foi utilizado um PLC do fabricante Rockwell,
família Controllogix (Rockwell, 2013), cód. cat.
1756 que são adequados para aplicações de proces-
sos e já utilizados na caldeira 3, ver Figura 8.
A sintonia do controlador PID implementado no PLC
descrito anteriormente, foi obtida através do método
de Ziegler e Nichols de resposta ao salto. A Tabela 1
mostra os parâmetros desse controlador (Kp, Ti e TD)
em função de τ, θ e K que representam, respectiva-
mente, a constante de tempo, o atraso de transporte e
o ganho DC do modelo do sistema a ser controlador.
Esse parâmetros são obtidos a partir da análise da
curva de resposta experimental da variável pressão a
uma excitação degrau na variação de fluxo do produ-
to na tubulação.
Tabela 1 – Parâmetros do Controlador PID via Ziegler & Nichols
Controlador Kp Ti TD
PID 1.2 τ / (K x θ) 2 x θ 0.5 x θ
Nesse ensaio experimental, foram encontrados os
seguintes valores dos ganhos proporcionais Kp = 4,0
integral Ki = 0,01258 e derivativo Kd = 0,5, com
Ki=Kp/Ti e Kd=Kp.Td.
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Figura 8. PLC Controllogix
Para comunicação entre o terminal de programação
(computador) e os PLC´s utiliza-se o software Rslinx,
que permite comunicação com os vários PLC´s da
rede. Para programação e configuração em linguagem
ladder foi utilizado o software da Rockwell, o Rslo-
gix 5000, cuja tela é mostrada na Figura 9.
Figura 9. Lógica do PLC (Vista Ampliada em Anexo I)
Na comunicação entre os PLC´s e as estações remo-
tas é utilizada a rede Devicenet entre os PLC's a rede
Ethernet. Para o supervisório de monitoração e con-
trole utilizou-se o Citectscada, do fabricante Schnei-
der Elétric. Este sistema foi concebido por engenhei-
ros de controle, gerentes de produção e integradores
de sistema que procuram um SCADA flexível, pode-
roso e totalmente integrado aos equipamentos.
6. Resultados Obtidos
O novo projeto implantado atingiu os objeti-
vos propostos de melhoria da eficiência do processo
de evaporação de água do minério caulim, trazendo
benefícios para a empresa Imerys RCC.
Através da implantação da nova configuração da ma-
lha de controle, o sistema se tornou mais estável e
confiável, melhorando assim o processo e minimi-
zando o custo, pois os problemas existentes foram
minimizados, como pode ser observado na compara-
ção das Figuras 10 e 11. As oscilações mostradas na
Figura 10 são provenientes das perturbações externas
ocorridas no sistema.
Em relação ao consumo de óleo combustível BPF,
utilizado para queima nas caldeiras do processo,
houve diminuição significativa, ver Figura 12, refle-
tindo diretamente nos custos com insumo no processo
de evaporação.
Em relação a eficiência dos evaporadores houve uma
melhora, antes a eficiência era de 37,55 kg de bpf por
tonelada de água evaporada e após o retorno do fun-
cionamento da malha de controle em automático,
passou para 34,7 kg de bpf por tonelada de água eva-
porada, ver Figura 14.
Antes da sintonia da malha de controle, não era pos-
sível uma estabilização da variável controlada (vc) e
variável manipula (vm), ver gráfico da Figura 10. O
gráfico está representado em cores diferentes, onde
vc está em preto, vm está em azul e o set-point (sp)
está em vermelho.
Os pontos máximo e mínimo das amplitudes das va-
riáveis são as seguintes:
a) vp máximo = 7,876696 bar ; vp mínimo =
7,353084 bar.
b) vm máximo = 70 % ; vm mínimo =
25,160981 %.
c) sp é constante = 7,945313 bar.
Figura 10. Gráfico das variáveis antes da criação da malha única
Após a sintonia da malha de controle, houve a estabi-
lização da variável controlada (vc) e variável mani-
pulada (vm), ver Figura 11. A disposição dos tipos de
cores das variáveis obedece ao mesmo padrão da
Figura 10.
Os pontos máximo e mínimo das amplitudes das va-
riáveis são as seguintes:
a) vp máximo = 8,060969 bar ; vp mínimo =
7,769681 bar.
b) vm máx. = 39,146507 % ; vm mínimo =
30,929562 %
c) sp é constante = 7,899844 bar.
Comparando os gráficos das Figuras 10 e 11, é pos-
sível observar que a variação na variável controlada
caiu de 0,5 bar para 0,3 bar aproximadamente. A
variação na variável manipulada caiu de 45% para
uma variação de aproximadamente 9%. Outro ponto
importante está relacionado ao desvio entre a variável
controlada e o set-point, que passou a ser mínimo.
Com o sistema mais estável e a variável manipulada
oscilação minimamente, foi observada uma queima
mais uniforme nas caldeiras.
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Figura 11. Gráfico das variáveis, após a criação da malha única
(Vista Ampliada em Anexo III)
Os valores de consumo de combustível de óleo bpf,
assim como o custo com este insumo, antes e após a
melhoria podem ser verificados através das Figuras
12 e 13, onde é possível evidenciar através de dados
coletados que houve uma economia considerável,
com a utilização de óleo bpf, tanto em consumo
quanto em custo.
O consumo de óleo bpf, antes da melhoria era de
8.589.929.76 Kg de bpf por ano, no entanto após a
melhoria demonstrada neste artigo o valor diminuiu
para 7.990.737,87 Kg de bpf por ano, o que significa
uma redução de 599.191,89 kg de bpf por ano, ver
Figura 12.
Figura 12. Gráfico de consumo anual de bpf
Em relação ao custo anual de óleo bpf utilizado como
insumo nas caldeiras do processo, foi obtido um re-
sultado significativo para a empresa Imerys RCC,
antes eram gastos anualmente R$ 10.050.217,82 no
processo, com a implementação da melhoria este
valor foi reduzido para R$ 9.349.163,31, benefician-
do a empresa com uma economia de R$ 701.054,51
por ano, ver Figura 13.
.
Figura 13. Gráfico do Custo anual de óleo bpf
A redução do consumo de óleo bpf impactou na
melhora da eficiência no processo de evaporação, ver
Figura 14. Pois antes da melhoria os evaporadores
possuíam uma eficiência de 37,55 kg de bpf por tone-
lada de água evaporada, com a implantação do novo
projeto a eficiência passou a ser de 34,7 kg de bpf
por tonelada de água evaporada, agregando uma re-
dução de consumo de 2,85 kg de bpf por tonelada de
água evaporada.
Figura 14. Gráfico de eficiência dos evaporadores
7 Conclusão
Este artigo teve por objetivo apresentar a solução
a um problema de perda de eficiência de evaporado-
res industriais. Através de análise de causas pelos
métodos de Pareto e dos 5 Porquês. Foi identificado
que a causa principal da sobre pressão nas caldeiras,
era ocasionadas pelas malhas de controle operando
em manual, como consequência das mudanças da
configuração realizadas no projeto original do siste-
ma, ou seja, alteração da planta sem alteração do
sistema de controle. O artigo apresentou proposta de
solução para retornar o controle de pressão para o
modo automático, dentre os métodos de operação de
controle de caldeiras em paralelo o mais adequado
para o caso foi o de uma malha controlando todas as
caldeiras ao mesmo tempo. Para sintonia da malha
utilizou-se o método de Ziegler e Nichols, que aten-
deu a necessidade.
Também foi apresentada sua implementação e seus
resultados, demonstrando a importância das soluções
técnicas para os problemas industriais.
O trabalho foi considerado satisfatório, por ter atin-
gido os objetivos estabelecidos na fase da proposta e
reduzido os custos de produção conforme demons-
trado nos resultados obtidos.
8 Referências
Alborg Industries, Caldeiras a Vapor Mission 3TM
PASS <www.aalborg-
industries.com.br/downloads/cat-esp.pdf>
acessado em dezembro de 2012.
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