FORNO CUBILÔ ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA

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1 FORNO CUBILÔ ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA PEDRO HENRIQUE CARPINETTI COSTA RONALDO FENILI CINTEC 2014

2 Cenário -futuro da energia elétrica no Brasil ENERGIA ELÉTRICA MAIOR PREOCUPAÇÃO DA INDÚSTRIA Crescimento da economia Demanda Disponibilidade agora e futura Novas usinas e novas linhas de transmissão e distribuição Baixo nível de água reservatórios e mudança regime de chuvas Preço do kwh Necessidades de uso de fontes alternativas (térmica e eólica) custo? Reajustes normais e repasses atrasados Uso intensivo de termoelétricas custo geração >>>> hidroelétrica Valor do Kwh hoje (04/09/14) futuro Brasil R$ 345,63...??? EUA R$ 128,23 Europa R$ 338,00 EUA Sem indícios de problemas de abastecimento e custo hoje bastante menor

3 DISTRIBUIÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA NA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO Acabamento 6% Outros, utilidades, ar comprimido 12% Tratamento térmico 3% 3% Moldagem e macharia 7% Fusão e Manutenção 72% Perfil de distribuição do consumo de energia nos diversos processos na indústria de fundição. Fonte: US DEPARTMENT OF ENERGY - THEORETICAL/BEST PRACTICE ENERGY USE IN METALCASTING OPERATIONS - J. F. SCHIFO AND J.T. RADIA.

4 Histórico do forno cubilô na fundição NO EUA e EUROPA 100 % Inicialmente principal fonte de metal líquido (quase 100%) era derretido no forno cubilô Modernização do cubilô Atualmente cerca de 50% a 60% do ferro fundido é derretido no cubilô 50 % Dessulfuração do metal Surge industrialmente forno indução a cadinho Problemas ambientais Crescimento do nodular

5 Histórico do forno cubilô na fundição Forno Elétrico Forno a Arco e outros à Indução Forno Cubilô Distribuição de fusão por tipo de forno na indústria de fundição de ferro nos Estados Unidos. Fonte: US DEPARTMENT OF ENERGY - THEORETICAL/BEST PRACTICE ENERGY USE IN METALCASTING OPERATIONS - J. F. SCHIFO AND J.T. RADIA.

6 NO BRASIL Histórico do forno cubilô na fundição 100 % 30 % Inicialmente principal fonte de metal líquido (quase 100%) era derretido no forno cubilô Dessulfuração do metal Atualmente menos de 30 % do ferro fundido é derretido no cubilô Surge industrialmente forno indução a cadinho Problemas ambientais Crescimento do nodular Abastecimento e qualidade do coque brasileiro

7 Avanços tecnológicos do forno cubilô Projeto considerando a fluidodinâmica, a termodinâmica e a cinética. Campanha variável (diária até uma semana) refratários e projeto especial. Sistemas de limpeza de gases ambientalmente corretos. Granulação da escória para uso como agregado ou clínquer de cimento. Qualidade do metal controle na preparação de carga e operacional. Dessulfuração do metal Processo continuo na saída do forno (consolidado) e processo batch em panela de vazamento (em final de desenvolvimento). Automação do forno Carregamento, equipamentos periféricos, sopro.

8 Avanços tecnológicos do forno cubilô Mercado de coque Qualidade do coque brasileiro Melhores blendse maior controle operacional na coqueificação: Menor teor de cinzas Menor teor de enxofre Maior PCI Melhores propriedades mecânicas Melhores propriedades térmicas Disponibilidade Coquerias hoje com ociosidade e com possibilidade de rápido crescimento da capacidade de produção

9 Investimento -unidade completa forno cubilô Instalação típica para fusão com forno cubilô de vento frio e seus periféricos Fonte: Penta Assessoria Ltda.

10 Investimento -unidade completa forno cubilô EQUIPAMENTOS CONSIDERADOS NO INVESTIMENTO DE UMA UNIDADE FORNO CUBILÔ Forno propriamente dito Sistema a seco de limpeza de gases Sistema de pesagem de cargas (não automatizado mas mecanizado) Sistema de elevação de carga Refrigeração da carcaça Granulação de escória Ante cadinho sem aquecimento Ventiladores Sistema de sopro (tubulações, anel de vento, etc.)

11 Investimento -unidade completa forno indução Forno à Indução Chaminé Metálicos Coifa Filtro de mangas Preparação de cargas Escória Exaustor Metal Instalação típica para fusão com forno indução e seus periféricos exceto cabine primária Fonte: Penta Assessoria Ltda.

12 Investimento -unidade completa forno indução EQUIPAMENTOS CONSIDERADOS NO INVESTIMENTO DE UMA UNIDADE FORNO INDUÇÃO Forno propriamente dito Sistema a seco de limpeza de gases Sistema de pesagem de cargas (não automatizado mas mecanizado) Sistema de carregamento do forno Sistema de resfriamento das bobinas Cabine primária Gerador de emergência

13 Investimento -unidade completa forno indução FORNOS TÍPICOS EM FUNDIÇOES BRASILEIRAS E INVESTIMENTO CORRESPONDENTE CAPACIDADE DE Até 300 De 300 à De 1000 a De 2000 a De 3500 a PRODUÇÃO t/mês 1000 t/mês 2000 t/mês 3500 t/mês 6000 t/mês FORNO 1,5 t/h R$ 3 t/h R$ 6t/h R$ 8 t/h R$ 12 t/h R$ FORNO CUBILÔ , , , , ,00 FORNO INDUÇÃO , , , , ,00 VARIAÇÃO % CUBILÔ/INDUÇÃO 55 % 40 % 27 % 20 % 18 % EM AMBOS INVESTIMENTOS É POSSÍVEL OBTER-SE FINAME INVESTIMENTO NO FORNO CUBILÔ É DE 2 A 5 VEZES MENOR

14 Custo operacional comparativo FORNO Custo cubilô (R$/t) Custo indução (R$/t) Diferença R$/t Variação % Cubilô/indução 1,5 t/h 3 t/h 6 t/h 8 t/h 12 t/h 883,00 850,00 830,00 825,00 820,00 984,00 954,00 950,00 925,00 916,00 101,00 104,00 120,00 100,00 96,00 89,7 % 89,1 % 87,4 % 89,2 % 89,5 % Base valor energia elétrica R$ 345,63/kWh Custo operacional do cubilô de 10 % a 12% menor que o do indução

15 Vantagens e desvantagens técnicas - Análise qualitativa. CARACTERÍSTICAS DAS MATERIAS PRIMAS Forno Cubilô Forno Indução Qualidade da sucata de aço e ferro Mais flexível Menos flexível Teor de sujidades Mais flexível Menos flexível Rendimento de adição de ferros ligas Menor Maior Rendimento de carburação Maior Menor QUALIDADE DO METAL OBTIDO Todas as classes de ferro fundido cinzento Boa Ótima Ferro fundido nodular Ruim Ótima Uniformidade de composição química Aceitável Ótima Grau de nucleação do metal Ótima Aceitável Flexibilidade de alteração de liga Menos flexível Mais flexível TIPO DE VAZAMENTO Continuo Viável Inviável Intermitente Viável Viável Cadência de produção Uniforme Com picos

16 Considerando que: Considerações finais 1. O mercado de coque brasileiro tem condições de atender a demanda de coque com um produto de excelente qualidade; 2. Existe um processo de dessulfuração do metal que permite fabricação de ferro nodular a partir de metal. obtido em forno cubilô 3. O mercado dispõe de conhecimento e tecnologia para projeto, fabricação e operação de fornos cubilô; E ainda considerando o estudo comparativo de custo operacional de obtenção de metal liquido realizado pela Penta Assessoria, pode-se afirmar que:

17 Considerações finais O forno cubilô é uma alternativa para redução da vulnerabilidade das fundições frente aos problemas de energia elétrica; O forno cubilô é uma alternativa técnica e ambientalmente viável para as fundições de ferro fundido tanto como simples fusão como para sistema duplex; O custo operacional verificado na fusão em forno cubilô é de 10 % a 12 % menor que o do forno elétrico de indução; O investimento na instalação de fusão baseado em forno cubilô é de 2 a 5 vezes menor que a de igual capacidade baseado em forno de indução.

18 OBRIGADO