jan 16, 2020 Go with the flow

Obtendo melhorias na eficiência da celulose e do papel através de um melhor controle de fluxo

George Buckbee
George Buckbee
Head de Performance Solutions
Os resultados das fábricas de celulose e papel dependem totalmente do controle estável e preciso do fluxo de água, vapor, celulose e aditivos químicos. Quando os controles de fluxo apresentam baixo desempenho, há perda de rendimento, eficiência ou produção. É essencial para uma boa operação manter todos os controles de fluxo em perfeitas condições de funcionamento. Garantir a utilização eficiente da energia e matérias-primas também é um pré-requisito para operações sustentáveis.
Válvulas para celulose, papel e bioprodutos

O rolo de papel saindo de uma máquina de papel é como um documento histórico. Tudo o que estava acontecendo no processo durante a produção é capturado na folha a cada momento. Se os fluxos de estoque para a caixa de entrada estavam em ciclo, então haverá ciclos correspondentes no peso de base do produto acabado ao longo do rolo. Se as taxas de fluxo de aditivos químicos não forem mantidas, as propriedades da folha variarão ao longo do rolo.

A variabilidade do fluxo também afeta a fábrica em outras áreas. As fábricas de celulose, as áreas de serviços públicos e os sistemas de preparação de estoque também sofrerão com as perdas de eficiência quando o controle de fluxo não for mantido adequadamente. Os efeitos podem ser abrangentes. Por exemplo, imagine a energia desperdiçada se o fluxo de fontes de água para as caldeiras oscilar. Em vez de produzir um fornecimento contínuo de vapor de pressão constante, a caldeira também entrará em ciclo, fazendo com que as pressões do coletor de vapor entre em ciclo e, por conseguinte, com que todo o consumo de vapor na fábrica entre em ciclo. A perda de eficiência na fábrica pode chegar a 1% do consumo anual de energia – o que significa muita energia desperdiçada e uma grande quantia de dinheiro gasta em razão de um único fluxo com baixo desempenho.

Várias fontes de problemas relacionados ao controle de fluxo

Um bom controle de fluxo depende de uma boa medição, de um bom controle e de um bom desempenho da válvula. Se qualquer um desses componentes tiver problemas, o fluxo não será bem gerenciado e isso afetará diretamente o processo.

A própria medição do fluxo pode ser a fonte de perdas de eficiência. Por exemplo, uma medição de fluxo ruidoso significa que o controlador se moverá muito, forçando também a válvula a se mover muito. Esse movimento da válvula em resposta ao ruído não agrega valor. Na verdade, ele consome muito ar comprimido caro e amplifica o ruído do instrumento, transformando-o em uma real perturbação do processo. A experiência do mundo real mostra que esse tipo de movimento induzido por ruído também pode reduzir a vida útil da válvula em mais da metade.

O ajuste do controlador e a coordenação entre os ciclos de fluxo também são importantes para maximizar a eficiência. Como regra geral, todo controlador oscilante está causando uma perda de eficiência. Quando um controlador gira +/- 5% em torno do ponto de ajuste, ocorre uma perda de 1,7% na eficiência do processo. Portanto, deve ser uma grande prioridade estabilizar os controles e obter os benefícios da eficiência.

O desempenho da válvula também pode impactar diretamente a eficiência. O dimensionamento da válvula afeta diretamente a energia de bombeamento. Problemas nas válvulas mecânicas, como atrito estático, podem induzir ciclos de processo e reduzir a eficiência da mesma maneira que problemas de ajustes do controlador. Sempre que você resolver qualquer um dos problemas mencionados acima, você também afetará positivamente o desempenho ambiental do seu processo.

Localizando a causa raiz dos problemas de controle de fluxo

Com centenas de fluxos de processo para gerenciar, pode ser difícil encontrar e priorizar todos os problemas de controle de fluxo. Felizmente, ferramentas automatizadas como o Expertune PlantTriage da Metso podem encontrar e priorizar os problemas rapidamente. Ao mesmo tempo, essas ferramentas digitais estão nos ajudando a melhorar a sustentabilidade das operações, otimizando o consumo de energia e de matérias-primas.

Também é extremamente importante poder avaliar diretamente a verdadeira causa do problema. A figura abaixo mostra a assinatura da válvula ativa para dois controladores diferentes de ciclo. O da esquerda vem de um controlador de fluxo que oscila devido a um problema de ajuste. O da direita mostra o controlador oscilando devido ao atrito estático da válvula. Ao saber qual é qual, você pode enviar a pessoa certa para corrigir o respectivo problema. Não faz sentido ajustar um ciclo quando é o suprimento de ar da válvula que precisa de atenção!

Diagnóstico de malha - Último período de avaliação

Capturando e medindo os resultados das melhorias no controle de fluxo

Em muitos casos, o impacto de um melhor controle de fluxo é imediato. A estabilidade do processo pode ser vista nas tendências do processo nos visores do operador. Um processo mais estável é, evidentemente, mais seguro, sustentável e eficiente. Mas nem sempre é óbvio como quantificar o benefício comercial.

Para aproveitar completamente os benefícios de um melhor controle de fluxo, as operações e o gerenciamento precisam discutir como explorar a estabilidade adicional. Um método comum é levar o processo mais perto dos limites. Por exemplo, uma maior estabilidade dos fluxos de estoque pode reduzir a variabilidade no controle de peso de base. Isso representa uma oportunidade para economia de produção, ao aproximar os pontos de ajuste do peso de base aos limites de especificação.

Outro método para explorar a estabilidade é reduzir os fluxos químicos e otimizar as taxas de fluxo. Outra abordagem é aumentar as taxas de produção, se o processo for capaz. A decisão sobre onde obter benefícios depende em grande parte das prioridades da fábrica e da capacidade aprimorada do processo.

A Metso está pronta para ajudá-lo em sua busca por eficiência. Nossa equipe de especialistas pode mostrar como encontrar, priorizar e executar essas melhorias, uma por uma. Também fornecemos treinamento abrangente para o pessoal da fábrica, a fim de ajudá-lo a obter todos os benefícios de um controle aprimorado. Por onde você vai começar?

Como válvulas podem melhorar o desempenho do seu processo e negócio?