Expressiva redução no consumo de vapor está entre os benefícios observados na Usina Tapejara, do Grupo Usacucar Santa Terezinha
O mercado sucroenergético conta uma nova ferramenta para aumentar a eficiência operacional de seu processo produtivo, o SD-PMOL, que é uma inteligência artificial voltada para a operação autônoma de peneiras moleculares produtoras de etanol anidro.
Esta nova ferramenta é fruto da união da Dedini, tradicional fornecedora de equipamentos e plantas de processamento, e da Soteica, empresa desenvolvedora e implementadora do S-PAA, que é hoje o único e mais avançado sistema de Otimização em Tempo Real (RTO) de processos industriais do setor sucroenergético.
A Dedini e Soteica tinham uma relação de cliente e fornecedor, uma vez que a Dedini utilizava os serviços e softwares da Soteica para simular condições específicas no projeto de seus equipamentos. As empresas conjuntamente perceberam que podiam unir competências para desenvolver soluções que melhorassem a operação dos equipamentos, explorando-os em seu máximo, dentro dos limites de confiabilidade e segurança.
Nesta parceria estratégica, a Dedini fornece informações importantes de seu know-how de fabricante e a Soteica utiliza tais informações, juntamente com a sua expertise no desenvolvimento de sistemas utilizando técnicas de simulação, otimização e modelagem de plantas químicas, petroquímicas e sucroenergéticas, para desenvolver uma solução que permite a operação autônoma de equipamentos.
O primeiro equipamento escolhido para a aplicação desta técnica foi a peneira molecular. Esta escolha foi motivada por conta da característica peculiar da zeólita utilizada para a desidratação do etanol. Uma vez que para retirar o potencial pleno do equipamento é importante que a carga de etanol hidratado esteja em condições específicas e que fique em contato com a zeólita por determinado tempo, de modo que a retirada de água do etanol hidratado seja a máxima possível, mas que não sature o leito, o que pode levar a perda da sua capacidade de adsorção e redução de sua vida útil.
Para atingir este objetivo o SD-PMOL calcula on-line a curva de adsorção real da zeólita, potencializando a fases de adsorção e dessorção de acordo com a realidade atual, conseguindo assim encontrar o melhor ponto de operação. Esta abordagem não é possível de ser realizada na operação com automação tradicional, e só uma ferramenta de inteligência artificial, que é capaz de aprender a condição atual de operação, aliada a um algoritmo de otimização que encontra em poucos segundos o melhor ponto de operação, pode realizar tal tarefa e lidar com as inúmeras variáveis de processo envolvidas.
A atuação a partir desta inteligência artificial gera um ciclo de benefícios:
Os principais ganhos da operação com o SD-PMOL são:
1 – Redução da Quantidade de Bateladas
- Quanto mais leito de zeólita é aproveitado em uma batelada, mais água esta batelada irá conter e menos bateladas por hora se necessita.
- Menos bateladas por hora gera menos estresse na zeólita.
- Menos estresse significa uma maior vida útil da zeólita.
2 – Redução do Consumo de Vapor na Alimentação
- Cada batelada gera um montante de reciclo (Flegma), que é a mistura de água e etanol retida no leito para gerar o anidro.
- A alimentação da planta (etanol hidratado) é a soma do etanol da produção com o etanol do reciclo.
- Quanto menos bateladas menos etanol é desviado da produção e, portanto, menos alimentação é necessária para a mesma produção.
- Menos alimentação significa um menor consumo de vapor.
3 – Redução do Consumo de Vapor na Retificação
- Ao diminuir o reciclo, menos Flegma é enviado para a coluna de retificação.
- Menos Flegma necessita ser pré-aquecido.
- Menos Flegma necessita ser retificado na coluna.
- Menos Flegma significa um menor consumo de vapor.
4 – Aumento de Capacidade dos Leitos
- Quanto menos etanol é desviado da produção no reciclo, menos alimentação é necessária.
- Quanto menos alimentação, menor o diferencial de água a ser removido por hora e, portanto, menos zeólita é requerida para a desidratação.
- Menos zeólita trabalhando significa mais capacidade de desidratação dos vasos.
5 – Aumento da Cogeração
- Quanto menos reciclo e alimentação necessitando de energia, menos vapor é requerido.
- Em não se aumentando a produção, esse excedente de vapor pode ser direcionado para a cogeração.
- Menor consumo de vapor significa maior capacidade de cogeração.
Estes são os benefícios que já começam a ser observados na Usina Tapejara, do Grupo Usaçúcar, onde o SD-PMOL está sendo implementado. A Usina Tapejara implementou o SD-PMOL nas últimas semanas de safra e está na fase de integração e ajuste do sistema da sua peneira molecular. Os resultados preliminares são bastante promissores, pois se observou uma expressiva redução no consumo de vapor.
Este e demais ganhos deverão ser comprovados após o início da safra 2018, quando as equipes da Dedini, da Soteica e da Tapejara irão realizar um ajuste fino na aplicação e esperam comprovar na prática os benefícios previstos neste artigo.
Implementação de Inteligência Artificial para controle de processos, com base na união da expertise de fabricantes, empresas de alta tecnologia e tradicionais produtores sucroenergéticos é um exemplo da Industria 4.0 mudando o panorama do setor industrial, reduzindo os custos e trazendo resultados que diferenciem as empresas que estão dando este passo à frente.
Douglas Castilho Mariani, é engenheiro químico e consultor da Soteica Brasil