Douglas Castilho Mariani* e Josias Messias**
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 termo-dinâmica 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.
Com isso, obteve 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.
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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
**Josias Messias é jornalista e presidente da ProCana Brasil
Conteúdo da edição 309 do JornalCana. Clique aqui para ler
