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Nome do programa ou texto auxiliareere.energy.gov Avaliações do processo de aquecimento Michael R. Muller USA Rutgers University, Center for Advanced Energy.

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1 Nome do programa ou texto auxiliareere.energy.gov Avaliações do processo de aquecimento Michael R. Muller USA Rutgers University, Center for Advanced Energy Systems Workshop de Eficiência Energética Industrial EUA - Brasil Rio de Janeiro, Brasil Agosto, 2011

2 2 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •Introdução •Elementos de ESA no Processo de Aquecimento •A ferramenta PHAST •Estudo de caso: Processamento de pó •Estudo de caso: Tubos de ferro fundido Descrição

3 3 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov O que é um processo de aquecimento? Fornalhas Fornos Aquecedores Calcinadores Secadoras Fornecimento de calor para materiais usando Para maior processamento em operações de fabricação

4 4 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Importância do processo de aquecimento Processo de resfriamento 1% Processo de aquecimento 38% Vapor 35% Outros 4% Eletroquímicos 2% Sistemas a motor 12% Instalações 8% Uso da energia em fábricas por tipo de sistema (%)

5 5 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •Quente = Derretimento de metal –Altos-fornos: 900 °C a 1300°C (1600 °F a 2300 °F) Temperaturas do processo de aquecimento

6 6 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •Processos de secagem a baixa temperatura: 70 °C (160 °F) Processos a baixa temperatura

7 7 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Distribuição de energia em um sistema de aquecimento típico Entrada de calor na fornalha Aquecimento em gases de combustão

8 8 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Avaliações de Energia "Save Energy Now” •Avaliações de sistemas industriais específicos realizadas por um Especialista Qualificado usando as ferramentas de software do DOE •Relatório de Avaliações de Energia identificam economias potenciais de custo e energia •As fábricas são selecionadas pelo DOE com base em vários fatores, incluindo:  O consumo de energia da fábrica  A intenção da empresa de incluir outras fábricas similares em sua empresa 8

9 9 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov ESA do processo de aquecimento Realizar uma visita à fábrica Analisar e informar os resultados Reunir Dados preliminares Acompanha-mento Treinar o Pessoal da Fábrica •As equipes são formadas por especialistas em energia e pelo pessoal da fábrica. •As equipes focam somente nos sistemas de aquecimento •O pessoal da fábrica é treinado nas ferramentas de software do Departamento de Energia dos EUA.

10 10 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Perito em energia passa 3 dias no local Dia 1 •Instruções de segurança, tour pela fábrica •Visão geral da Ferramenta PHAST do DOE para o pessoal da fábrica •Acordo sobre oportunidades de investigar potenciais de eficiência energética •Iniciar coleta de dados para oportunidades potenciais Dia 2 •Continuar a coleta de dados •Aplicar ferramenta PHAST para quantificar oportunidades potenciais •Líderes e peritos de fábricas concordam com resultados de oportunidades Dia 3 •Análises da ferramenta de finalização •Líderes e especialistas de fábricas verificam se concordam com resultados oportunos •Reunião de encerramento à tarde para analisar os resultados

11 11 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •A Ferramenta de Pesquisa e Avaliação do Processo de Aquecimento (PHAST) foi desenvolvida pelo Laboratório Nacional Oak Ridge em cooperação com a Associação de Equipamentos Industriais para Aquecimento (IHEA). •Um subcomitê que consiste de membros das principais indústrias (ou seja, refinamento de petróleo, produtos químicos) e fornecedores de equipamentos atuou como assessor durante o desenvolvimento da ferramenta. •As iniciativas de desenvolvimento foram apoiadas pelo Escritório do Programa de Tecnologias Industriais (ITP) do Departamento de Energia (DOE). O que é PHAST? Ferramenta de Pesquisa e Avaliação do Processo de Aquecimento (Process Heating Assessment and Survey Tool - PHAST)

12 12 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •Uma ferramenta que pode ser usada para: –Estimar o uso de energia anual e o custo de energia de fornalhas e caldeiras em uma fábrica –Realizar uma análise detalhada do uso de energia e do saldo de calor que identifique áreas de uso de energia, eficiências e perdas energéticas de uma fornalha –Realizar uma análise what-if ("E se...?"), de possíveis melhorias de eficiência e redução de energia por meio de mudanças na operação, manutenção e retroajustes de componentes/sistemas –Obter informações sobre métodos de economias de energia e identificar os recursos adicionais O que é PHAST? Ferramenta de Pesquisa e Avaliação do Processo de Aquecimento (Process Heating Assessment and Survey Tool - PHAST)

13 13 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov • Onde: Delaware, EUA • O que:Celulose Microcristalina • Como:A pasta de madeira é misturada e aquecida com alvejante, soda cáustica e vapor – em seguida, secada por nebulização Estudo de caso

14 14 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •A celulose reage com produtos químicos a 50°C por 2-3 horas –a reação muda a forma física de fibra para pó •A massa é depois bombeada para uma torre de nebulização onde é secada pelo ar quente –OBS – as secadoras evaporam a água da massa e, portanto, removem a água no ponto de ebulição abaixo •foi necessário fazer ajustes nas entradas PHAST porque a água removida do fluxo de processo deve estar a 100 °C •A energia resultante retém a absorvência da água, o que é muito útil Estudo de caso

15 15 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •Duas de três secadoras tiveram recuperação de calor residual usando um sistema de glicol (Glycol Loop) •A terceira secadora não tinha espaço para pré- aquecer o ar –Mas o calor residual pode ser usado para pré-aquecer duas secadoras!! •A fábrica não incluiu a energia associada à evaporação em sua análise Calor residual das secadoras

16 16 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Resultados do registrador de dados O segundo gráfico mostra as leituras do registrador de dados de outro sistema de resfriamento que não está operando corretamente. Aparentemente o ponto de ajuste e seus resfriadores de ar está ajustado muito alto ou está offline e o processo está relativamente descontrolado. O resfriamento noturno no segundo gráfico é cerca da metade do resfriamento do outro sistema de resfriamento embora as temperaturas estejam mais altas. Suspeita-se que os sistemas de aquecimento nas unidades atendidas não estejam sendo desligados automaticamente após a operação da produção diária. Além disso, a diferença de temperatura entre os dois gráficos mostra a importância do esfriamento do sistema de resfriamento para que sejam alcançados tempos de execução rápidos. Se 260 °F for frio o bastante, manter o outro sistema a 180 °F é desperdício de energia. • Os sensores de temperatura em dois sistemas de resfriamento noturno mostram comportamento correto (superior) e falha total da válvula (inferior) • Foram necessários vários dias para poder ver isso

17 17 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Resultados para processamento de pó

18 18 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov • Onde: NJ, USA • O que:Tubos de ferro fundido para sistemas de água • Como:Fornalha de cúpula e forno de tratamento térmico Estudo de caso

19 19 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov • Ferro fundido é feito de gusa em um forno alto • O ferro fundido líquido é girado em formato de tubo • O concreto é borrifado sobre o tubo e fornece um revestimento • Em seguida, os tubos frios são pintados Estudo de caso

20 20 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •As maiores economias foram identificadas ao tratar termicamente os canos antes que eles resfriem •A fábrica percebeu que misturar tamanhos de canos nos fornos permitia que fossem inteiramente utilizados –Mas para fazer isso havia longos intervalos de espera e os tubos esfriavam chegando a quase atingir a temperatura ambiente Sala de fusão e tratamento térmico

21 21 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •O uso de gás natural foi monitorado de perto por três dias •A comparação entre contas mostrou uma grande quantidade de gás natural desperdiçada •Isso ocorre porque os fornos não são desligados automaticamente quando não estão em uso Uso fantasma de gás natural

22 22 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Resultados da fundição de tubos de ferro

23 23 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov •As avaliações do processo de aquecimento podem identificar excelentes oportunidades de economia para as fábricas •Algumas recomendações importantes necessitam de três dias para serem observáveis •Com a ferramenta PHAST é possível quantificar a economia –Funciona melhor em processos muito quentes •Treinar o pessoal da fábrica para reunir dados e analisá-los pode ter impactos duradouros Conclusões

24 24 | Eficiência energética industrialeere.energy.gov Obrigado!! Perguntas???


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