Respondo às dúvidas mais frequentes sobre tecnologia que permite ganhos em curto prazo, sem CAPEX e sem aumento de custos.
Nelson Nakamura*
Estes ganhos obtidos com o S-PAA nessas usinas só vêm confirmar os resultados já obtidos em outras plantas. Com destaque para a Usina Terra Rica, do Grupo Santa Terezinha (Usaçúcar), que implementou o software em 2012 e reportou ganhos da ordem de R$ 7 milhões de reais só na safra 2015/16, como resultado das atuações no processo industrial do software, seja em Laço Aberto (PDCA On-Line) ou pelo controle on-line de set-points estratégicos da planta pelo S-PAA, denominado controle em Laço Fechado.
Quando estes ganhos são demonstrados aos gestores de usinas, algumas dúvidas surgem com certa frequência, as quais procuro responder neste artigo.
Como o software propicia estes ganhos? Em que áreas atua? Como atua?
Resumidamente o software modela toda a planta industrial física numa planta virtual, incluindo utilidades (geração de vapor e energia e seus usos, sejam internos ou exportações a terceiros), produção de açúcar, produção de etanol e demais sub-produtos.
Todas as informações de processo disponibilizados pelos equipamentos de medição disponíveis (pressão, temperatura, vazão, etc) e de qualidade (brix, umidade, teor de fibra, etc) são coletados automaticamente pelo sistema, tratados se necessário, e utilizados para fechar o balanco de massa e energia.
Isto é feito com base nas propriedades físico-químicas dos produtos envolvidos (água, caldo, bagaço, etanol, etc) e dos princípios de engenharia. Neste processo, são estimadas as correntes sem medição e calculados os indicadores de eficiência dos equipamentos envolvidos e/ou do processo como um todo.
O S-PAA leva em conta
- as restrições ligados aos equipamentos,
- os limites operacionais e de confiabilidade e a
- qualidade requerida para avaliar e predizer as possibilidades de se obter uma melhoria na eficiência global através de mudanças nos “set points” estratégicos da planta.
Este modo mais eficiente de se operar é repassado para o operador atuar (Laço Aberto – PDCA On-Line) ou pelo controle on-line de set-points estratégicos da planta pelo S-PAA, denominado controle em Laço Fechado.
O quadro que se segue mostra os ganhos obtidos em 4 usinas na safra 2016/17.
Ganhos em eficiência energética acontecem já em 3 meses
Neste texto, iremos nos ater aos ganhos em eficiência energética, pois são mais simples de avaliar e são o resultado da implementação de Laços Fechados que são implantados em operação em apenas 3 meses após o início do projeto. Também é este o motivo dos ganhos em fermentação e na recuperação de açúcar estarem indicados como “em avaliação” no Quadro ‘Ganhos reportados pelos clientes’.
Estes outros ganhos, potencialmente maiores que os obtidos com energia, são mais complexos de serem avaliados na sua totalidade e serão objeto de outro artigo específico.
O quadro indica que obteve-se uma sobra de bagaço ou um aumento de exportação de energia entre 1,23 MWh e 2,9 MWh. Quando este aumento é valorado por R$ 200,00 o MWh, tem-se um ganho mensal da ordem de R$ 177.000,00 a R$ 417.000,00/mês.
Mas como o S-PAA propiciou este ganho em Energia?
O software procura gerar, com os recursos disponíveis, o vapor na qualidade requerida e de forma mais eficiente possível. Uma vez produzido este vapor, procura maximizar o seu uso, reduzindo ao mínimo o seu desperdício. Sempre em tempo real!
Atuando na geração de vapor, o S-PAA define a melhor combinação das cargas entre as caldeiras, identificando e levando a operação para uma região de maior eficiência.
Já quando atua na embebição da moenda, pode maximizar a extração, fazendo inclusive um trade-off entre extração da sacarose versus umidade do bagaço e/ou extração versus consumo de vapor no processo como um todo.
O S-PAA também calcula a todo instante a demanda de energia requerida pelo processo. Desta forma permite o melhor ajuste do vapor de escape de modo a garantir a demanda de energia minima que mantém a eficiência do processo, e o vapor economizado com esta estratégia pode ser direcionado para o aumento da exportação de energia ou sobra de bagaço para geração futura.
Além disso, o software verifica as alternativas existentes à utilização das válvulas redutoras, reduzindo ao mínimo o seu uso. Identifica também os trocadores de calor e outros equipamentos com baixa eficiência, recomendando a sua manutenção e evitando o desperdício de energia térmica.
Este conjunto de atuações propicia o controle da qualidade e da variabilidade do vapor, como ilustram as figuras das caldeiras da Usina Vertente.
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A instrumentação/automação existente e a frequência das análises são suficientes para o gerenciamento em tempo real pelo S-PAA?
As unidades que cogeram, normalmente, possuem instrumentação suficiente na área de utilidades (vapor e energia) para uma implementação do S-PAA. Na fábrica de açúcar e na fermentação e destilaria, em não havendo instrumentação suficiente, serão utilizados príncipios de engenharia para determinar informações faltantes nas correntes.
Naturalmente, quanto maior for número de medidores confiáveis, maior será a precisão do modelo. De qualquer modo o sistema é bastante flexível, sendo que na maioria das vezes são suficientes as informações básicas de medidores de temperatura, pressão e vazão usualmente utilizados para a operação da planta.
Quanto a análises laboratoriais, as informações mais sensíveis estão mapeadas pelo sistema, sendo que poderá haver alguma mudança na frequência de determinadas análises em detrimento de outras, não refletindo em nenhuma sobrecarga adicional para o laboratório.
O sistema sempre irá utilizar a última informação disponível e confiável para executar as suas simulações e otimizações.
O Sistema exige um COI?
O S-PAA é a ferramenta ideal para o líder de COI, pois fornece uma visão global de toda a planta, indicando os pontos de melhoria e atuando em Laços Fechados na otimização global da usina.
No entanto, ela pode ser implementada em usinas sem esta centralização física. Este é o caso, por exemplo, da Estiva e mais recentemente a Baldin, que não possuem um COI, mas operam com o S-PAA com retorno bastante interessante e ainda proporcionando por si só a disseminação da informação do processo como um todo para todos os setores da indústria.
Para isso, o S-PAA busca as informações das diversas ilhas de controle da planta e as consolida para sugerir a atuação para cada uma das ilhas. O único requisito para tal é que haja uma rede interligando as informações de cada uma destas ilhas.
Estes ganhos são sustentáveis? Vou obter ganhos semelhantes na minha usina, visto que o layout, o nível de automação e a equipe de trabalho têm características próprias?
O S-PAA encontra-se instalado em 13 usinas, algumas operando há mais de 9 anos em diversas condições operacionais e com ganhos continuados.
Temos clientes com diferentes tipos de mix de produção, processo de extração com moenda e difusor, fermentação contínua e em batelada, etanol hidratado e anidro, operação de caldeiras utilizando bagaço, palha, cavaco.
Em termos de arquitetura de sistemas, o S-PAA já funciona integrado com diversos supervisórios como Ifix, Rockwell, Emerson e Smar.
Quanto aos ganhos, é possível fazer uma projeção específica para cada usina. A Soteica desenvolveu uma sistemática para estimar os ganhos, considerando a moagem, o layout de utilidades e do processo produtivo, os principais indicadores de rendimento e principalmente na variação observada durante a safra destes indicadores. Os dados são oriundos do tradicional boletim industrial das usinas.
Qual o meu risco em investir e não ter o retorno esperado?
O risco é muito baixo, pois o valor estimado pela ferramenta é bastante aderente com a realidade. Nas 5 usinas implementadas na safra passada, todos os ganhos obtidos foram superiores aos valores inicialmente projetados.
A Soteica tem adotado a estratégia de implementar, após 3 meses do início do projeto, dois laços fechados sem custo adicional. Isto tem permitido que as usinas avaliem os ganhos e, em alguns casos, paguem todo o projeto com a receita adicional gerada pelo software nos primeiros meses.
Quero implementar nesta safra, mas não tenho verba para investimento (Capex)! Existe alguma alternativa?
Caso não haja verba para investimento nesta safra, existem as alternativas de aluguel, com valor das prestações bastante inferior ao ganho mensal propiciado pelo software, e “Success fee”, na qual calcula-se o ganho mensal com base no comparativo do antes e do depois dos laços fechados de energia e embebição e parte dos ganhos fica com a usina e parte retorna como pagamento até o valor de aqusição do software. Neste caso o cliente não terá nenhum desembolso financeiro,e já começa a capturar ganhos econômicos a partir de 3 meses do início da implantação.
Com o S-PPA, a Soteica e o Pró-Usinas mostram que é possível gerar ganhos econômicos resultante da operação mais eficiente da cogeração e da planta industrial, com fornecimento de energia mais estável, maior rendimento na produção de açúcar e etanol, e maior estabilidade e enriquecimento da equipe. E o melhor, tudo isto sem riscos e nenhum investimento financeiro!
*Diretor da Soteica, é engenheiro mecânico com pós-graduação em produção, especialização em engenharia química e PHD em administração de empresas
