Redução de Custos Através do Uso Racional do Gás Natural

Transcrição

1 Laboratório de Revestimentos Cerâmicos - LaRC Universidade Federal de São Carlos UFSCar Redução de Custos Através do Uso Racional do Gás Natural Helton J. Alves Fábio G. Melchiades Anselmo O. Boschi Setembro / 2010

2 INTRODUÇÃO ENERGIA (TÉRMICA E ELÉTRICA) ESMALTES até 70% DO CUSTO

3 INTRODUÇÃO GÁS NATURAL = DESCASO!!!!!!!!!!!!!! FALTA DE MEDIDORES MEDIDORES NOS LUGARES ERRADOS MEDIDORES QUEBRADOS FALTA DE LEITURA SISTEMÁTICA O QUE FAZER COM AS MEDIDAS?

4 INTRODUÇÃO GESTÃO RACIONALIZAÇÃO POR QUE GASTAMOS O QUE GASTAMOS? É MESMO NECESSÁRIO? TEM ALGUM VILÃO? ESTÁ NA HORA DE TROCARMOS EQUIPAMENTOS? COMO ESTAMOS EM RELAÇÃO AOS OUTROS? PODEMOS REDUZIR SEM COMPROMETER A QUALIDADE E PRODUTIVIDADE? NOVOS EQUIPAMENTOS COMO ESPECIFICAR? GASTO X INVESTIMENTO? ACREDITAR NO VENDEDOR? COMO COMPROVAR PROMETIDO?

5 AÇÃO DO CALOR SOBRE AS MATÉRIAS-PRIMAS Intensidade das reações Evaporação da água Deshidratação ou decomposição Destilação de materiais voláteis Oxidação Vitrificação C

6 INTRODUÇÃO FONTE DE ENERGIA TÉRMICA GÁS NATURAL CH 4 - METANO CH O 2 CO H 2 O + CALOR

7 INTRODUÇÃO GÁS X LÍQUIDO X SÓLIDO GÁS NÃO TEM VOLUME DEFINIDO! Equação dos gases ideais PV = n R T n = quantidade de moléculas (mols) R = contante dos gases ( J K 1 mol 1 ) P = pressão absoluta (pascal (Pa)) T = temperatura absoluta (kelvin (= C- 273)) V = volume (m 3 )

8 CONSUMO DE ENERGIA TÉRMICA NO SETOR BRASILEIRO DE REVESTIMENTOS CERÂMICOS

9 OBJETIVOS Qual o consumo térmico médio envolvido na fabricação de revestimentos cerâmicos no Brasil (Via Seca e Via Úmida)? Existem diferenças expressivas entre o consumo térmico de fábricas que produzem produtos semelhantes? Quais as diferenças de consumo existentes entre as diversas tipologias de produtos? Como o consumo térmico dos fornos, secadores e atomizadores se altera de acordo com as condições de operação e características construtivas? As diferenças entre o consumo térmico da Via Seca e Via Úmida se devem somente à etapa de atomização?

10 METODOLOGIA Dividida em 3 partes: 1 ª Parte Planejamento - Número de indústrias envolvidas - Contato com as empresas 10 indústrias localizadas em Santa Catarina e São Paulo 20% da produção nacional em m 2 35% da produção nacional em kg de pó atomizado Explanação do projeto Proposta de divulgar os dados comparativos Agendamento das visitas

11 METODOLOGIA 2ª Parte Trabalho de Campo - Visitas às fábricas - Medições de consumo Conhecimento das instalações Levantamento de dados sobre o processo e os produtos Adequação dos medidores para a realização de medidas Medições de consumo de gás natural (3 medidas diárias) Monitoramento (30 dias) T P V

12 METODOLOGIA 3ª Parte Tratamento dos Dados - Correções dos valores medidos Normalização do volume de GN (pressão e temperatura) Organização dos resultados Análise estatística - Formação de um banco de dados V 0 = V 273,15 (273,15 + T ) P atm + P medida Análise comparativa dos resultados V 0 = volume do gás normalizado (Nm 3 ) CNTP V = volume do gás medido na tubulação (m 3 ) T = temperatura do gás medida na tubulação (K) P atm = pressão atmosférica (mbar) P medida = pressão do gás medida na tubulação (mbar)

13 METODOLOGIA TRATAMENTO DOS DADOS Conversão dos valores medidos para kcal / kg x x < kg/m 2 y > kg/m 2 y z w Espessuras diferentes

14 METODOLOGIA TRATAMENTO DOS DADOS Assim: m 3 (volume corrig.) m 2 (produtividade) x kcal / m 3 (PCI) = kcal / m 2 kcal / m 2 x (m 2 / kg queimado) = kcal / kg queimado

15 RESULTADOS CONSUMO TÉRMICO MÉDIO DAS EMPRESAS 28 fornos + 21 secadores + 11 atomizadores Rota de Processamento Empresa Consumo específico (kcal/kg) Seca A 644,9 B 613,8 C 578,4 D 677,6 x BIIb 43 x 43 cm Espessura de ~7,0 mm E 608,6 F 901,5 G 1047,0 Úmida H 1140,0 I 1190,0 x J 1065,2

16 RESULTADOS CONSUMO ESPECÍFICO - FABRICANTES SECADORES SECADORES - FABRICANTE Consumo térmico específico FORNOS FORNOS - FABRICANTE Consumo térmico específico Icon U A Úmida Carfer E Úmida Siti U B Úmida Siti U B Úmida Siti S B Seca Siti S B Seca Sacmi U C Úmida Sacmi U C Úmida Sacmi S C Seca Sacmi S C Seca naplic U D Úmida naplic U D Úmida naplic S D Seca naplic S D Seca kcal/kg queim. ATOMIZADORES ATOMIZADORES - FABRICANTE Consumo térmico específico kcal/kg queim. Imecal F Sacmi C Icon E kcal/kg pó atomizado

17 RESULTADOS CONSUMO TÉRMICO POR TIPOLOGIA DE PRODUTO CONSUMO TOTAL - TIPOLOGIA Consumo Total - Tipologia SG = Semi-Grês PT = Porcelanato Técnico PE = Porcelanato Esmaltado MQV = Monoqueima Vermelha MQC = Monoqueima Clara MP = Monoporosa SG PE MQV MQB MP SG PE MQV MQC MP kcal/kg queim. MQV = via seca MQC = equipamentos de distintas gerações

18 RESULTADOS CONSUMO ESPECÍFICO TIPOLOGIA DE PRODUTO MQV = secadores com alto consumo e fornos com baixo consumo MP = alto consumo térmico dos fornos

19 RESULTADOS CONSUMO ESPECÍFICO TIPOLOGIA DE PRODUTO

20 RESULTADOS CONSUMO DOS SECADORES E FORNOS VIA SECA X VIA ÚMIDA SECADORES SECADORES Consumo térmico específico FORNOS FORNOS Consumo térmico específico a Úmida Via Úmida a Úmida Via Úmida Via Seca Via Seca Via Seca Via Seca kcal/kg queim kcal/kg queim. Umidade para prensagem X Fusibilidade durante a queima

21 RESULTADOS CONSUMO DOS SECADORES TIPOLOGIA DE EQUIPAMENTO E N O DE CANAIS SECADORES TIPOLOGIA SECADORES - TIPOLOGIA Consumo térmico específico orizontal 99 Horizontal 348 SECADORES N O DE CANAIS SECADORES - N O DE CANAIS Consumo térmico específico Vertical Vertical Tricanal Tricanal kcal/kg queim. Bicanal Bicanal onocanal Monocanal kcal/kg queim.

22 RESULTADOS Comprimento (m) COMPRIMENTO Fornos Fit linear R2 = 0,682 R 2 = 0, kcal/kg queim. FORNOS CONSUMO X VARIÁVEIS Temperatura máxima ( o C) TEMPERATURA MÁXIMA Forno Fit linear R2 = 0, kcal/kg queim. R 2 = 0, CICLO TÉRMICO fornos Fit Gauss R2 = 0,316 R 2 = 0,316 Ciclo (min) kcal/kg queim.

23 RESULTADOS ATOMIZADORES Capacidade (L H2O evap. /h) CAPACIDADE Atomizadores Fit linear R2 = 0, kcal/kg pó atom. R 2 = 0,495 CONSUMO X VARIÁVEIS Temperatura ( o C) TEMPERATURA Atomizadores Fit linear R2 = 0,344 R 2 = 0, kcal/kg pó atom.

24 RESULTADOS Distribuição do consumo térmico: VIA SECA e VIA ÚMIDA Via Seca (kcal/kg produto queimado*) Estudo do setor brasileiro Via Úmida (kcal/kg produto queimado*) Intervalo Valor médio Intervalo Valor médio Atomização ± 78 Secagem ± ± 24 Queima ± ± 57 Total ± ± 160 * os valores foram obtidos com base no poder calorífico inferior (PCI) do gás natural.

25 RESULTADOS Distribuição do consumo térmico Consumo Térmico - VIA SECA Secagem 29% Queima Secagem = 2,4 Queima 71% Consumo Térmico - VIA ÚMIDA Queima Secagem = 4,1 Queima 49% Atomização 39% Secagem 12%

26 REDUÇÕES DE CUSTO A PARTIR DAS INFORMAÇÕES Custo do gás natural : 1 m 3 GN ~ R$ 1,00 Poder calorífico inferior do GN: ~ 8570 Kcal /m 3 Peso do produto: ~ 14 Kg/m 2 Produção das empresas: ~ 2 milhões m 2 /mês Rota de Processamento Empresa Consumo específico (kcal/kg) Seca A 644,9 B 613,8 C 578,4 D 677,6 E 608,6 BIIb 43 x 43 cm Espessura de ~7,0 mm Consumo de GN - Empresa C ~ m 3 /mês Consumo de GN - Empresa D ~ m 3 /mês R$ 325 mil/mês

27 REDUÇÕES DE CUSTO A PARTIR DAS INFORMAÇÕES Custo do gás natural : 1 m 3 GN ~ R$ 1,00 Poder calorífico inferior do GN: ~ 8570 Kcal /m 3 Peso do produto: ~ 14 Kg/m 2 Produção dos fornos: ~ 550 mil m 2 /mês Fornos Consumo específico (kcal/kg) BIIb 45 x 45 cm Espessura de ~7,0 mm Consumo de GN Forno 1 ~ m 3 /mês Consumo de GN Forno 4 ~ m 3 /mês R$ 48 mil/mês

28 REDUÇÕES DE CUSTO A PARTIR DAS INFORMAÇÕES Custo do gás natural : 1 m 3 GN ~ R$ 1,00 Poder calorífico inferior do GN: ~ 8570 Kcal /m 3 Peso do produto: ~ 14 Kg/m 2 Produção do forno: ~ 600 mil m 2 /mês Aproveitamento de calor? Consumo específico (kcal/kg) Antes 446 Depois 415 Consumo de GN Antes ~ m 3 /mês Consumo de GN Depois ~ m 3 /mês R$ 30 mil/mês

29 REDUÇÕES DE CUSTO A PARTIR DAS INFORMAÇÕES Custo do gás natural : 1 m 3 GN ~ R$ 1,00 Poder calorífico inferior do GN: ~ 8570 Kcal /m 3 Absorção de água: ~ 7,0% Produção da empresa: ~ 2 milhões m 2 /mês Espessura (mm) Peso (Kg/m 2 ) Consumo específico (kcal/kg) 7,5 14, ,0 13,6 635 Consumo de GN 7,5 mm ~ m 3 /mês Consumo de GN 7,0 mm ~ m 3 /mês R$ 149 mil/mês

30 REDUÇÕES DE CUSTO A PARTIR DAS INFORMAÇÕES Custo do gás natural : 1 m 3 GN ~ R$ 1,00 Poder calorífico inferior do GN: ~ 8570 Kcal /m 3 Produção de pó atomizado: ~ ton /mês Concentração de sólidos (%) Densidade (g/cm 3 ) Consumo específico (kcal/kg) 40,0 1, ,5 1, Consumo de GN 1,66 g/cm 3 ~ m 3 /mês Consumo de GN 1,70 g/cm 3 ~ m 3 /mês R$ 36 mil/mês

31 CONCLUSÕES 1) O uso do gás natural pode ser mais eficiente; 2) Há uma margem significativa para a redução do consumo térmico (grande diferenças entre fábricas que produzem o mesmo tipo de produto); 3) O consumo térmico da Via Úmida é cerca de 70% maior do que o da Via Seca, devido ao incremento da etapa de atomização e também ao elevado consumo dos fornos. Via Seca: fornos com menor consumo que a Via Úmida (fornos de última geração e argilas mais fundentes). Secadores com maior consumo

32 CONCLUSÕES 4) O monitoramento do consumo energético contribui para: identificar gargalos energéticos dentro da fábrica; tomada de decisões estratégicas sobre futuros investimentos; primeiro passo para a realização de ações que contribuam para a redução do consumo de GN e dos gastos com energia.

33 AGRADECIMENTOS Empresas do Setor de Revestimentos Cerâmicos Parte dos resultados apresentados podem ser acessada em: