PROJETO CALDEIRA AQUATUBULAR NA INDÚSTRIA ROYAL ALIMENTOS LTDA

As empresas devem buscar fontes alternativas de energia e equipamentos para atenderem suas demandas operacionais. Tais alternativas devem ser rigorosamente avaliadas tecnicamente para a garantia de êxito da implantação o projeto.

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CARLOS ALBERTO DIAS

Carlositaliano87@gmail.com

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RESUMO

As empresas devem buscar fontes alternativas de energia e equipamentos para atenderem suas demandas operacionais. Tais alternativas devem ser rigorosamente avaliadas tecnicamente para a garantia de êxito da implantação o projeto. Este estudo foi realizado em uma unidade industrial de produção de atomatados, da empresa Royal  Alimentos,  na cidade de Afogados, Pernambuco, PE. O objetivo foi relatar a implantação e vantagens de uma unidade de produção de energia térmica em sistema aquatubular. Os resultados indicaram que a implantação de caldeira aquatubular propiciou uma eficiência na realização dos diferentes processos da empresa, e a geração de excedente de energia adicional com qualidade ambiental assegurada. Palavras-chave: Cogeração de energia. Energia térmica. Projeto de implantação de caldeira.

REFERENCIAL TEÓRICO

A capacidade de produção do vapor de um equipamento instalado é medida em quilogramas de vapor por hora (kg/h) e/ou seus múltiplos (kg/s, ton/h). Mas, para valores distintos de temperatura e pressão, o vapor possui quantidades diferentes de energia, por isso, manifesta-se a capacidade de uma caldeira em forma de calor total transmitido por unidade de tempo (kcal/h). As caldeiras aquatubulares possuem os mesmos objetivos de outros modelos de caldeira, isto é, custo reduzido, ser acessível, tubos com formas simples, boa circulação, coeficiente de transmissão de calor elevado e alta capacidade de produção de vapor. Este modelo possui variadas aplicações industriais, podem ser utilizadas também como caldeiras de reaproveitamento (MARTINELLI, 2002).

Ao fornecer calor à água, a sua energia interna e estado físico são variadas. Quanto maior o calor, maior a temperatura e, conseqüentemente, a diminuição da densidade, tornando-se mais “leve”. Com o fornecimento do calor ao líquido, as moléculas vão somando energia até quebrar a ligação que mantém em forma líquida, a rapidez da formação de vapor é de acordo com a intensidade do calor (MARTINELLI, 2002). Segundo Martinelli (2002) Está descrito na NR-13 que Caldeiras a vapor são equipamentos utilizados para produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, fazendo uso de qualquer fonte de energia. Permite-se utilizar o vapor nas indústrias em diversas condições tais como: baixa pressão, alta pressão, saturado e superaquecido. O vapor poder ser produzido por diversos equipamentos dentre eles as caldeiras aquatubulares que são divididas em três tipos, caldeiras de tubos retos, caldeiras de tubos curvos e caldeiras de circulação forçada. As caldeiras de tubos retos podem possuir tambor transversal ou longitudinal, as mesmas são muito utilizadas devido, fácil acesso aos tubos para limpeza ou troca, menor perda de cargas e pequenas chaminés. As caldeiras de tubos curvos são utilizadas para exigências de grande capacidade de produção de vapor devido sua grande capacidade de produção.

 DESENVOLVIMENTO

A empresa sob estudo, a Royal Alimentos , tem como fonte principal de vapor para atendimento dos processos, o sistema de caldeira fogotubular, o qual está em funcionamento desde 2001. Devido ao tempo extenso de uso, gerou um número elevado de intervenções e inevitavelmente decidiu-se na sua futura substituição. A caldeira atual (fogotubular) só permite o uso de um tipo de biomassa e um número elevado de mão de obra como operadores, e uma capacidade de produção que não atende o pico de demanda do consumo de vapor. Em virtude de se modernizar quanto ao uso mais eficiente de matérias-primas na produção de energia, houve a busca por alternativas técnicas na produção de energia. O modelo de caldeira escolhido, além da alta capacidade de produção, disponibiliza vapor e energia que são essenciais para atender a demanda industrial da fábrica. A caldeira aquatubular  modelo  é composta por diversos componentes em sua estrutura, as quais são fundamentais para o seu funcionamento. A estrutura da caldeira é adequada a necessidade de produção utilizando maior ou menor número de componentes, a utilização de biomassa (cavaco) é de extrema importância devido ao elevado valor do petróleo nos dias atuais, e ao grande impacto ao meio ambiente causado pela queima de combustíveis fósseis. O presente estudo tem como objetivo explorar o projeto instalado na indústria alimentícia Royal Alimentos Ltda., explanando as principais informações, utilizando como motivação o constante crescimento do mercado por energia renovável e os resultados operacionais propiciados pelo equipamento.

Projeto Royal energia

O projeto trata-se de implantação de uma usina termoelétrica e de uma caldeira aquatubular, modelo contêiner, com o objetivo de fornecer vapor para a indústria Royal e energia para às quatro empresas do grupo pelo sistema Mercado Livre. A escolha do modelo aquatubular foi devido à grande capacidade de produção, uma vez que o vapor produzido será utilizado para mais de um fim.

Viabilidade e valores

Segundo os responsáveis pelo projeto, a viabilidade baseou-se na necessidade de consumo de vapor da indústria, e pela dupla utilização do vapor gerado pela caldeira, onde parte do mesmo é utilizado para geração de energia e o restante para consumo direto. Esta atividade proporciona uma diminuição significativa no custo operacional e no custo com energia disponibilizada pelo mercado livre. A caldeira fará uso de biomassa (cavaco) como fonte de energia devido à preocupação com o meio ambiente, valor do petróleo e constante procura do mercado por energias renováveis. A capacidade de produção da caldeira será 40.000kg de vapor por hora, a uma pressão de 67 Bar e 520 °C de temperatura, com geração de 5,0 M Watts de energia. O valor final do projeto é de aproximadamente R$ 35.000.000,00, com um retorno de investimento estimado para 10 anos, dados estes garantidos pela empresa realizadora do projeto, tornando-o viável economicamente.

Ciclo fechado

Um dos principais objetivos do projeto e o total reaproveitamento do vapor, no ciclo fechado , o vapor produzido pela caldeira é chamado de vapor superaquecido. O vapor superaquecido é destinado para a térmica para a produção de energia através de turbina. O excedente de vapor da térmica é destinado para a indústria para uso interno na produção. Caso ocorra sobra desse vapor o mesmo voltará para a caldeira passando pelo separador de partículas, cujo objetivo é a verificação da ausência de contaminantes. Outros excedentes de vapor gerados pela térmica terão como destino o condensador de vapor e as torres de resfriamento para transformação de vapor em água para reutilização na caldeira. Desse modo todo vapor gerado pela caldeira terá um destino e total aproveitamento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Através da análise do projeto implantado determinou-se que o mesmo atenderá as expectativas. A empresa ganhará em eficiência na realização dos processos que requeriam quantidade suficiente de vapor para a devida retirada de excesso de água das matérias-primas para a confecção dos diversos produtos da empresa. Outro aspecto importante, no tocante a questão ambiental será a redução de fuligem expelida para a atmosfera. Este resíduo é separado e coletado de maneira mais eficiente, garantindo assim uma qualidade superior para os gases que são eliminados para o meio externo, sem comprometer o entorno da unidade industrial, uma vez que a empresa tem aglomerado humanos no seu entorno.

CONCLUSÃO

A caldeira utilizada no momento não atende à demanda total em momentos de picos de demanda de energia. Possui elevada necessidade de intervenções e maior número de mão de obra. A implantação de caldeira aquatubular e da termoelétrica propiciará uma eficiência na realização dos diferentes processos da empresa. As necessidades de energia térmica nos momentos mais críticos podem ser atendidas as demandas operacionais da mesma. A geração de excedente de energia propicia uma renda adicional a empresa e uma segurança de amortização do capital investido.

Referências:

ALBERICHI, Mariano. Estudo das instalações e operações de caldeiras de uma indústria de produtos químicos do estado do paraná, sob ótica da nr-13 e nr-28. Curitiba, 2013. Disponível em: <http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/3818/1/CT_CEEST_XXVI_2014_24.pdf>. Acesso em: 02 abril. 2019.

MARQUES, Francisco. Modelagem e controle de nível do tubulão de uma caldeira De vapor aquatubular de uma refinaria de petróleo. Rio de Janeiro, 2005.
MARTINELLI, Luiz. Introdução à maquinas Térmicas. Campus Panambi, 2002. Disponívelem<http://www.saudeetrabalho.com.br/download/gera-vapor.pdf>. Acesso em: 08 abril. 2019.

NOGUEIRA, Luiz. Eficiência energética no uso de vapor. Rio de janeiro, 2005.

OLIVEIRA, Diego. Análise de operação de caldeiras de acordo com a nr-13. Rio Verde: Goiás, 2014. Disponível em: <http://www.unirv.edu.br/conteudos/fckfiles/files/An%C3%A1lise%20de%20opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20caldeiras%20de%20acordo%20com%20a%20NR-13.pdf>. Acesso em: 04 abril. 2019

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Autor: Somática Educar

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