ESTUDO E APLICAÇÃO PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM UM PROCESSO DE REFINO DE CELULOSE NA INDÚSTRIA ETERNIT

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA CURSO ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA/ELETROTÉCNICA ANDRYWS WILLIAM CORREIA FABIO SILVA BORA GUILHERME AUGUSTO MEIRA BATISTA ESTUDO E APLICAÇÃO PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM UM PROCESSO DE REFINO DE CELULOSE NA INDÚSTRIA ETERNIT CURITIBA 2014

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA CURSO ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA/ELETROTÉCNICA ANDRYWS WILLIAM CORREIA FABIO SILVA BORA GUILHERME AUGUSTO MEIRA BATISTA ESTUDO E APLICAÇÃO PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM UM PROCESSO DE REFINO DE CELULOSE NA INDÚSTRIA ETERNIT Proposta para Trabalho de Conclusão de Curso do Curso de Engenharia Industrial Elétrica Ênfase Eletrotécnica do Departamento Acadêmico de Eletrotécnica (DAELT) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Eletricista. Orientador: Prof. Dr. Marcelo Rodrigues CURITIBA 2014

LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Fábrica e regional de vendas Colombo (PR)... 6 Figura 2 - Unidade de refino de celulose... 7

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO... 5 1.1 VISÃO GERAL... 5 1.2 TEMA... 5 1.1.1 Delimitação do tema... 6 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS... 7 1.3 OBJETIVOS... 8 1.3.1 Objetivo geral... 8 1.3.2 Objetivos específicos... 8 1.4 JUSTIFICATIVA... 9 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS... 10 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO... 10 1.7 CRONOGRAMA... 12 2. REFERÊNCIAL TEÓRICO... 13 REFERÊNCIAS... 14

5 1. INTRODUÇÃO 1.1 VISÃO GERAL Há muitos anos o amianto vem sendo empregado como matéria prima para fabricação de telhas, caixas d'água, pastilhas e lonas para freios, sendo que no Brasil cerca de 95% do uso é aplicado no fibrocimento: telhas, caixas d'água etc. Dado as leis Lei 9055 de 1/6/95 e Lei 9976 de 3/7/2000 onde essas estabeleceram várias proibições quanto ao uso de qualquer Amianto exceto o tipo crisótilo, mas ainda foram aplicadas várias limitações quanto a aplicação desse último. Com a nova legislação as industrias passaram cada vez mais a buscar soluções para não usar o amianto em seus processos de fabricação, uma das alternativas é o uso de fibras sintéticas, para se obter um produto final com as mesmas propriedades mecânicas e químicas do amianto. 1.2 TEMA A indústria de telhas a base de cimento vem utilizando o amianto como elemento integrante das telhas a base de cimento, este elemento é responsável por influenciar na resistência mecânica, boa qualidade isolante e resistência à ataques químicos biológicos, entre outros. O amianto é encontrado em duas composições, o amianto anfibólio e amianto crisotila. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), diversas formas de doenças pulmonares estão relacionadas com a crisotila. O Critério 203 que foi publicado pelo International Programme on Chemical Safety (Programa Internacional de segurança química) diz que não há um limite seguro para exposição a crisotila (IPCS, 1998). O Amianto anfibólio tem importação, transporte, armazenamento, industrialização, comercialização proibidos pela lei federal nº 9.055 de 1 de junho de 1995, já o amianto crisotila tem seu uso

6 regulamentado pelo Acordo Nacional do uso seguro e responsável do Amianto Crisotila - 2011 a 2013. Segundo a Associação Brasileira dos Expostos ao Amianto, nos estados brasileiros de Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro, Pernambuco, Rio Grande do Sul e Mato groso o uso do amianto em qualquer que seja sua composição é proibido (Banimento do Amianto, 2014). Medida esta que impulsiona as indústrias do ramo a buscarem alternativas para a composição das telhas a base de cimento. A indústria Eternit, optou pelo uso da fibra sintética como alternativa ao uso do amianto, com isso foi detectado a necessidade de implementar o uso de um novo elemento, a celulose refinada. O processo de refino da celulose de fibra curta também chamada de celulose jornal, para aplicação em indústrias de telhas a base de cimento não tem seu processo aprimorado ao ponto de ser altamente eficiente no aspecto energético. 1.1.1 Delimitação do tema Em reunião entre integrantes da equipe elaboradora deste TCC, professor orientador e funcionários da indústria Eternit, foi exposta a alta demanda elétrica consumida pelas quatro unidades refinadoras de celulose da planta industrial de da cidade de Colombo Paraná (PR). Figura 1 - Fábrica e regional de vendas Colombo (PR) Fonte: ETERNIT (2014).

7 Em comum acordo, a decisão foi elaborar um trabalho embasado na eficiência energética no processo específico de refino de celulose para aplicação em telhas a base de cimento sem utilização de amianto na indústria Eternit. O estudo estará voltado a quatro unidades refinadoras da marca ANDRITZ, modelo RTC1000, associada a um motor WEG, modelo HGF de 450cv. Figura 2 - Unidade de refino de celulose Fonte: Autoria própria - Autorizada por Eternit S.A Como o processo em estudo é relativamente novo na aplicação citada anteriormente, deve-se então focar em aprimorar o processo de forma a tornar mais eficiente energeticamente, assim reduzindo os gastos da indústria e tornar o processo mais rentável. Hoje o processo de produção de telhas a base de cimento com amianto é mais rentável para a empresa e oferece um produto final com maior resistência mecânica. Isso ocorre pelo fato de não haver um estudo no ponto de vista energético do processo no processo sem o uso do amianto. 1.2 PROBLEMAS E PREMISSAS Elevado consumo de energia elétrica e custos do desgaste das peças das quatro unidades refinadoras, devido a falta de monitoramento, controle e acompanhamento via interface homem máquina, do processo de refino da celulose

8 de fibra curta (Celulose jornal) para aplicação em telhas a base de cimento sem uso de amianto na empresa Eternit. Supoem-se que o processo pode ser aprimorado em conjunto com a indústria envolvida buscando alternativas para aumentar a eficiência energética com o aperfeiçoamento do processo de monitoramento e posterior controle da potência consumida. Serão analisadas as grandezas que interferem no maior consumo de energia elétrica e consequentemente no desgaste das peças mecânicas associadas ao processo de refino da celulose. 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 OBJETIVO GERAL Implementar um sistema de controle e monitoramento para acompanhar e mensurar os gastos energéticos dos equipamentos de refino de celulose 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar e formular a solução para obter-se a eficiência energética do processo. Estudar características do processo; Levantar curvas de consumo do processo em estudo; Analisar possíveis projetos para controle de funcionamento do processo; Aplicar a solução para controle do processo; Analisar e interpretar os resultados da aplicação, buscando parâmetros que possam ter minimizado os custos.

9 1.4 JUSTIFICATIVA O foco do trabalho estará em reduzir os gastos energéticos da planta refinadora que hoje equivale a 30% do consumo energético consumido pela unidade fabril de Colombo (PR), segundo dados fornecidos pela Eternit. Então surge a necessidade de um acompanhamento detalhado e um estudo visando reduzir o consumo de energia elétrica da indústria Eternit, visto que as unidades que operam com amianto têm gasto com energia elétrica inferiores aos das unidades que operam com celulose. Será utilizado como referência os dados fornecidos pela empresa que mostram que há aumento no gasto elétrico das máquinas em situações que o a fibra de celulose gera um desgaste nos discos responsáveis pelo seu refino, o que leva a mais ciclos no processo, tendo como consequência um maior gasto energético. Outro aspecto que servirá como referência é o fato do filtro se ajustar de forma a demandar mais potência do motor, devido a situação da fibra de celulose, situação esta que hoje não possui monitoramento e supervisão direta devido a falta de um equipamento que permita esta interface. Colocando em prática conceitos adquiridos em sala de aula e torna-se possível contribuir para a melhoria de um processo em aprimoramento na indústria. Obviamente este estudo abre as portas na empresa para que outros estudantes da instituição possam desenvolver projetos em integração com a indústria, pois em nossa reunião, a empresa relatou alto potencial de oportunidades de estudo nas mais diversas áreas de engenharia. A indústria Eternit possui outras três fábricas que podem receber melhorias desenvolvidas pelos alunos da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, levar o nome da nossa instituição e difundir a qualidade do ensino praticado, sendo importante para atuais e futuras relações entre academia e indústria.

10 1.5 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Inicialmente será realizada uma pesquisa de campo e bibliográfica onde será possível entender peculiaridades do processo de refino em questão. Após a etapa de estudo sobre o problema e levantamento de suas características de eficiência energética, será implementado um sistema de medição para coletar os dados referentes as grandezas envolvidas no processo. Após o levantamento dos dados será realizado uma análise estatística para tratamento dos dados coletados, e posteriormente analisar como cada grandeza interfere no processo e realizar um estudo para identificar como é possível atuar no processo para melhorar a eficiência energética e consequentemente diminuir o desgaste prematuro das peças mecânicas envolvidas no sistema. Será implementado um sistema de interface homem-máquina para que o operador tenha controle do processo a todo instante, assim podendo interferir nos momentos que o processo saia dos limites previamente estipulados. Com base nos resultados do processo, será feito um novo levantamento de dados e tratamento estatístico para confrontar os dados pré e pós estudo. Na etapa final, serão apresentadas as conclusões e dados que comprovarão ou não a melhora do processo. 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO Conforme a grade curricular do curso de Engenharia Industrial Elétrica com ênfase em eletrotécnica, este trabalho de conclusão de curso será elaborado em três etapas dispostas da seguinte: forma - Metodologia Aplicada ao TCC: Capítulo 1; - Trabalho de Conclusão de Curso 1: Capítulos 2 e 3; - Trabalho de Conclusão de Curso 2: Capítulos 4, 5 e 6.

11 Capítulo 1: Introdução: Será apresentado uma visão geral de todo o trabalho em formato de uma proposta contendo o tema, delimitação do tema, problemas, objetivos, justificativas e procedimentos metodológicos para a realização deste trabalho. Capítulo 2: Referencial teórico: Será feito um levantamento de referencial teórico que possa servir como base para a análise e entendimento dos dados coletados em campo Capítulo 3: Desenvolvimento de soluções para Sistema com base nos dados coletados: Será feito um levantamento de informações em campo com medições e posteriormente um estudo com auxílio bibliográfico para desenvolver possíveis soluções para o processo. Capítulo 4: Aplicação de solução escolhida: Aplicação na indústria das melhorias e processos estudados no capítulo anterior, e coleta dos dados pós implementações. Capítulo 5: Apresentação de resultados e testes: Serão demonstrados os resultados do estudo realizado em campo traçando um paralelo com o referencial teóricos apresentado no capitulo 2. Capítulo 6: Conclusão: Serão discutidos os resultados obtidos em campo com o embasamento teórico e experiência adquirida ao longo da pesquisa.

1.7 CRONOGRAMA 12

13 2. REFERÊNCIAL TEÓRICO De acordo com o documento Manual de eficiência energética na indústria desenvolvido pela COPEL (Companhia Paranaense de Energia) o termo eficiência energética na indústria está relacionado com a melhora do aproveitamento dos equipamentos, redução do consumo energético e provável aumento da produtividade, assim gerando redução das despesas com eletricidade e tornando o processo como um todo mais competitivo economicamente (Manual de eficiência energética na indústria,2014). O Estudo da ELETROBRÁS Eficiência energética na indústria da, por meio do PROCEL (Programa de Conservação de Energia Elétrica), mostra que em países concorrentes do Brasil no setor industrial há o apoio governamental para desenvolver projetos de eficiência energética (Eficiência energética na indústria, 2009). No Brasil o setor industrial é responsável por 40,7% do consumo de energia elétrica no país (BEN, 2008), é evidente que estudos relacionados a eficiência do consumo energético irão beneficiar indústria e gerar um novo direcionamento do fornecimento de energia no país.

14 REFERÊNCIAS ABREA. Disponível em: <http://www.abrea.com.br/quadro%20atual%20banimento.htm>. Acesso em: 01 Jun. 2014. BEN (Balanço energético nacional). Disponível em: <www.epe.gov.br/imprensa/apresentacaoevento/20080508_1.pdf>. Acesso em 13 Jun. 2014. COPEL. Manual de eficiência energética na indústria. Disponível em: <http://www.copel.com/hpcopel/root/sitearquivos2.nsf/arquivos/manual/$file/manual_eficiencia_ener g.pdf >. Acesso em 13 Jun. 2014. CNI. Eficiência energética na indústria. Disponível em: <http://www.cni.org.br/portal/data/files/00/ff808081234e24ea0123627a07156f8e/eficiencia.pdf>. Acesso em 13 Jun. 2014. IPCS (International Programme on Chemical Safety), 1998. Environmental Health Criteria 203 Chrysotile Asbesto. Geneva.