Os resultados obtidos com o S-PAA são bastante conhecidos pelas usinas e os trade-offs entre geradores de contrapressão e condensação, melhor uso de rebaixadoras, redução drástica de alívios de vapor, entre outros pontos, são bastante claros para aqueles que lidam diariamente com balanço de energia nestas plantas.
No entanto, muitos tinham dúvida sobre o potencial de otimização de uma ferramenta como o S-PAA em uma planta que conta só com uma caldeira, um gerador, e que é muito bem gerida em termos de balanço de vapor. Este é o caso específico de uma das implementações do S-PAA na safra 2019/20, a Usina Rio Dourado da SJC Bioenergia.
A Rio Dourado, localizada em Cachoeira Dourada, no estado de Goiás, é uma destilaria que conta com uma caldeira e um gerador de contrapressão, e seu balanço energético é bastante otimizado, o que em teoria reduz o potencial de otimização neste setor. A implementação do S-PAA contratada foi a dos módulos de Energia e Processos.
A força do algoritmo de otimização híbrida multi-objetivo
O S-PAA é uma ferramenta que permite a modelagem matemática do processo industrial sucroenergético. Sua modelagem se baseia em termodinâmica aplicada na representação digital das operações unitárias de plantas de açúcar e álcool, sendo que nestes modelos cada operação unitária conhece a sua função no modelo da planta industrial como um todo.
Estes modelos matemáticos por princípio tecnológico conseguem definir qual a demanda de entalpia de processo em cada condição de processamento e, utilizando a modelagem detalhada das caldeiras e geradores e um poderoso algoritmo de otimização híbrida multi-objetivo, define qual o melhor arranjo de carga para a entrega de entalpia no escape e/ou via válvulas rebaixadoras.
No caso da Rio Dourado, os modelos matemáticos do S-PAA logo definiram a otimização antecipando as ações junto ao gerador de contrapressão para mitigar as variações de combustível e outros fatores que têm como consequência as variações de combustão da caldeira. Com esta ação típica do S-PAA, a otimização da combustão da caldeira fez com o que a qualidade do vapor produzido por esta fonte primária ganhasse em qualidade da entalpia disponível e com a redução da variabilidade.
Na outra ponta, com o S-PAA calculando apenas a entalpia necessária para manter o vapor de processo V1 estável, obteve-se uma redução média do vapor de escape e com isso uma maximização do salto isentrópico na turbina de contrapressão, reduzindo o seu consumo específico e evitando o desperdício de entalpia, o que resultou uma redução da vazão de vapor da caldeira e consequente aumento da sobra de bagaço.
A otimização padroniza a entrega do vapor de processo
Outro ponto importante de otimização na definição da entalpia mínima para o processo é o consumo de vapor V1 no difusor. O S-PAA padronizou a entrega de vapor para manter os parâmetros de temperatura do difusor e garantir a melhor condição de operação deste equipamento. Com isso estabilizou o consumo de vapor no equipamento e, por consequência, em toda a planta.
Todas essas ações de otimização conjugadas levaram a um aumento na eficiência da planta como um todo e uma redução substancial no consumo de vapor, mostrados no Quadro de Resultados.
Os resultados obtidos pela Usina Rio Dourado respondem a dois grandes questionamentos:
– Existe potencial de otimização em plantas com arranjo mais simples e sem geradores de condensação?
O caso da Usina Rio Dourado mostrou que definir a demanda de energia em tempo real e em cada condição de processamento é muito complexo e exige uma ferramenta que analise o balanço como um todo on-line e com atuação em laço fechado. Atualmente só o S-PAA pode fazer isso, já que é o único RTO (Real Time Optimization) para usinas.
– Plantas bem geridas e com excelentes resultados tem menos potencial de melhoria?
Em plantas em que já está consolidado o modelo de gestão e melhorias contínuas como a Rio Dourado, uma ferramenta como o S-PAA se alia à cultura da empresa e levam o processo a pontos de operação ainda melhores. De fato, somente o uso de um RTO permite transpor as melhorias da gestão para a operação de forma contínua, obtendo o ajuste fino que maximiza a eficiência industrial.
A implementação bem-sucedida na Usina Rio Dourado mostra mais uma vez o vasto potencial de otimização do S-PAA, e o retorno proporcionado apenas com a área de energia (onde se esperava que o potencial fosse menor) pagou todo o projeto e ainda se tem muitos outros pontos de melhoria a explorar na área de processos, em implantação.
**Douglas Castilho Mariani, é engenheiro químico com doutorado em engenharia química na área de simulação e otimização de processos industriais e consultor da Soteica.
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*Josias Messias é jornalista e presidente da ProCana Brasil
Integrar as pessoas com as tecnologias é o desafio da gestão
Conhecido como profissional de excelência e de liderança harmônica, Marcus Andre Lages da Silva, gerente de Processos Industriais da Usina Rio Dourado, do grupo SJC Bioenergia, está liderando o projeto de implantação do S-PAA na Unidade. Para falar sobre o projeto, ele concedeu entrevista exclusiva ao JornalCana.
Como foi a implantação do S-PAA na Rio Dourado?
Na Rio Dourado buscamos diariamente a excelência, de forma que desde o início enxergamos que com o S-PAA daríamos um grande salto na excelência operacional.
Nos primeiros meses de operação do sistema, apenas com o laço fechado de energia, tivemos um ótimo resultado.
Como percebemos que o maior desafio seria a integração da gestão com a operação, e desta com o software, escalamos um engenheiro de processo focado no projeto, fazendo a ponte entre a operação e a Soteica de forma a atualizar rápido todos os pontos de melhoria identificados.
Quais foram os principais desafios?
O desafio da gestão é realmente a mudança de paradigma, porque o operador deixa de fazer uma atuação ativa e passa mais a fazer o acompanhamento da operação. Então, o maior desafio foi a integração da equipe com a ferramenta. Primeiro, focamos no trabalho de esclarecimento e convencimento de todos quanto aos resultados muito maiores proporcionados pela ferramenta. Assim, conquistamos que todos os integrantes – operadores, líderes e coordenadores – acreditem e confiem no sistema porque a busca pela excelência é constante.
Para implantação do laço fechado de energia, por exemplo, nossa equipe passou alguns fins de semana conectados com o pessoal da Soteica para realizar os ajustes necessários. E o bom é que a equipe já enxergou os ganhos, já está bem integrada e recebemos diversos feedbacks de operadores, contribuindo, dando opinião, e a gente passa as observações para a Soteica que tem agido rápido, implantando todas as melhorias.
Quais os próximos passos?
Estamos mais confiantes com a implementação recente do laço de embebição e fluxo de caldo, e o nosso objetivo é integrar a planta inteira, para que até o final da safra estejamos com todos os laços fechados instalados.
Nosso objetivo é ter toda a planta controlada pelo S-PAA, desde a entrada da cana até a produção final do etanol, cuidando de cada processo com excelência.
Em nossa busca incansável pela excelência na operação, a gente enxerga uma oportunidade imensa na utilização do S-PAA e estamos confiantes de que iremos colher muitos frutos ainda com as funcionalidades do sistema. E como não acredito em resultado sem trabalho, estamos trabalhando fortemente para alcançar esta meta.
