A solução da Vetta foi utilizada para realizar uma análise detalhada da eficiência energética de uma caldeira aquatubular.
Por Kássio Cançado (Engenheiro de Eficiência Energética) e Lis Soares (Head de Engenharia)
A caldeira, equipamento muitas vezes utilizado na indústria siderúrgica, fornece vapor que serve como fonte de energia para aquecimento, controle térmico de processos e geração de energia elétrica. Muitas vezes, ela também é uma alternativa importante para a recuperação de energia ao queimar gases subprodutos, como o Gás de Alto Forno (BFG).
No entanto, a operação otimizada de caldeiras, especialmente aquelas que utilizam câmaras de combustão com swirl para lidar com a variabilidade dos gases, apresenta desafios complexos. Neste artigo, demonstramos como foi a utilização do Viridis Performance – aplicação da suíte Viridis Energy & Sustainability – para a realização de uma análise detalhada da eficiência energética de uma caldeira aquatubular.
O Paradoxo da Eficiência e a Análise Contextualizada
Historicamente, espera-se que equipamentos térmicos apresentem menor consumo específico e maior eficiência em níveis mais elevados de produção. Contudo, a análise de dados operacionais da caldeira em questão, contextualizada para três patamares de geração (Baixo, Médio e Alto), revelou um comportamento inesperado: a caldeira apresentava menor consumo específico (e maior eficiência) para o menor patamar de geração. Assim, para compreender essa anomalia e identificar a causa raiz, foram utilizados os recursos de análise exploratória de dados do Viridis Performance.
O Fator Chave: A Influência dos Queimadores Auxiliares
A investigação digital revelou o fator crucial: a razão de energia fornecida pelos queimadores auxiliares (pilotos) em relação ao queimador principal possui uma influência direta no consumo energético da caldeira. Foi observado que, nos patamares de geração mais baixos, a proporção de energia fornecida pelos queimadores auxiliares era maior. Os queimadores auxiliares têm o papel de garantir a segurança operacional do equipamento, mantendo a caldeira acesa mesmo em caso de corte de energia.
Definindo o Ponto Ótimo de Operação
Com essa informação, a equipe utilizou o Viridis Performance para avaliar e determinar o ponto ótimo de operação, variando a proporção de uso dos queimadores auxiliares. A análise, que realizou balanços energéticos em períodos históricos que abrangiam os quartis da razão de operação dos queimadores, confirmou que o ponto ótimo varia conforme o patamar de geração, resultando em novos parâmetros de operação.
O Valor da Digitalização Contínua
Os resultados demonstram que a avaliação do ponto ótimo de operação, aplicando contextos operacionais (como o nível de geração), tem grande potencial para reduzir o consumo específico, pois explora características do processo que são imperceptíveis sem a utilização de uma ferramenta digital.
O Viridis Performance, utilizando recursos de inteligência artificial e machine learning, permite o monitoramento em tempo real de centenas de parâmetros. Ao ser implementado na operação, o sistema pode monitorar continuamente o consumo específico contextualizado por diferentes níveis de geração, auxiliando na determinação do ponto ótimo de operação online. Além de definir um padrão de operação otimizado, o sistema possibilita a identificação ágil de desvios, fornecendo suporte à operação por meio de alarmes e checklists, e atua como uma ferramenta fundamental para engenheiros de processo.
Quer saber mais sobre a aplicação do Viridis Performance? Entre em contato com a nossa equipe agora mesmo.
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Este artigo é baseado no trabalho apresentado na ABM Week: "Análise da influência dos queimadores pilotos no rendimento de uma caldeira utilizando ferramenta digital para definição de parâmetros operacionais", de Kássio Nogueira Cançado, Giovanna Nascimento Guzella, Lis Nunes Soares e Marisol Montaña.