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Fundada em 1969 na Sardenha, Itália, a Fluorsid S.p.A. desempenha um papel-chave na cadeia de valor do flúor. Seus produtos de gesso e anidrita são essenciais para muitas indústrias, incluindo cimento e construção, enquanto os volumes expressivos de ácido sulfúrico gerado por suas fábricas apoiam outros setores, como a produção de fertilizantes.
- Processo complexo
- Variações na matéria-prima
- Dificuldade em manter a estabilidade do processo e a qualidade consistente dos produtos
- Software de controle preditivo por modelo (Model Predictive Control, MPC) FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®
- Estabilidade do processo
- Uso otimizado de matéria-prima no processo
- Desperdício reduzido em mais de 50%
- Qualidade dos produtos aprimorada
- Consumo de energia e emissões de CO2 reduzidos
O desafio
Processo inerentemente complexo
A fábrica da Fluorsid em Cagliari cria uma série de itens usando diferentes tecnologias de processamento, como reatores e fornos, que devem ser controladas rigorosamente para garantir a qualidade dos produtos, a eficiência do processo e o consumo de energia otimizado.
O principal desafio dos processos de produção é o impacto de diversas variáveis, incluindo a qualidade naturalmente inconstante das matérias-primas e atores externos, que podem afetar a estabilidade do processo e a qualidade dos produtos.
Além de influenciar a qualidade do produto final, essas variáveis do processo também determinam o volume da matéria-prima cara consumida e a qualidade do subproduto da anidrita, que é uma commodity utilizável por si só.
Ajustes manuais do processo
“O controle de processo foi originalmente alcançado usando controladores PID simples, que foram ajustados pelos operadores”, explica Daniele Tocco, diretor da fábrica da Fluorsid em Cagliari. “Mas esse foi um desafio concreto porque as reações químicas em nossos processos raramente são estáveis, devido à influência de vários fatores, como a qualidade da matéria-prima fluorita e a quantidade de energia utilizada no processo.
“Como se trata de um processo que exige inteligência, é um ótimo exercício para uma solução de controle preditivo por modelo (MPC), que pode monitorar o comportamento da fábrica e alterar referências individuais, a fim de aprimorar o controle e otimizar o processo, permitindo alcançar seu verdadeiro potencial a cada minuto.”
A solução
Implementação de controle de processo avançado
A solução de MPC implantada na fábrica de Cagliari é a FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® da Rockwell Automation.
A Pavilion8 implementa uma camada de inteligência sobre o sistema de controle de processo existente, avaliando continuamente os dados operacionais disponíveis e preditivos. Ela compara esses dados com os resultados desejados e aciona novas metas de controle para reduzir a variabilidade do processo, aprimorar o desempenho e impulsionar a eficiência, tudo isso de forma autônoma e em tempo real. Essa metodologia é denominada otimização de malha fechada.
A aplicação de controle do forno foi formulada por uma equipe especializada da Rockwell Automation, que incluiu consultores de dados digitais da Kalypso, o negócio de transformação digital da empresa.
“Garantir o consumo ideal da matéria-prima fluorita, que é cara, foi a justificativa para a implantação da solução de MPC”, acrescenta Tocco. “Se a fluorita é identificada no subproduto, então há um problema no processo de reação. Sabíamos que o processo de reação poderia ser melhorado e estabelecemos a meta de uma redução nos níveis atuais de 2,9%.”
O resultado
Menos perdas e melhor qualidade do produto, além de um processo mais sustentável
Até o momento, a solução tem demonstrado regularmente grandes economias no uso de matéria-prima e no consumo de energia, resultando em um rápido retorno do investimento. “Em poucos meses, observamos benefícios incríveis. Desde a implantação da solução de MPC Pavilion8, a quantidade de fluorita no subproduto caiu para menos de 1,5% e, às vezes, para menos de 1,2%”, diz Tocco. “Isso significa que reduzimos as perdas pela metade, resultando em economias expressivas diante da escala de nossas operações e nossa produtividade.
“E graças ao controle aprimorado da reação, também estamos otimizando o consumo das matérias-primas provenientes das pedreiras. Além disso, devido à estabilidade e à precisão adicionais da linha, estamos economizando energia, que é essencialmente óleo combustível. Na verdade, com o MPC Pavilion8, os principais parâmetros de processo agora estão mais estáveis, demonstrando uma redução clara no desvio-padrão.
“Finalmente, como resultado direto do controle aprimorado da reação, a qualidade do subproduto de anidrita/gesso é muito melhor. A indústria de cimento agora pode usar mais de nosso anidro sintético em vez de extrair gesso natural. Vendemos cerca de 300.000 toneladas por ano, principalmente para indústrias de cimento, e com melhor qualidade, prevemos um aumento na demanda. Até criamos uma nova marca, a Gypsos, para nosso novo produto de gesso aprimorado.”
Vladimir Obrazcov, diretor de negócios digitais para EMEA da Kalypso, detalha: “A implantação de soluções de controle digitalizado sempre será muito vantajosa para setores que utilizam bastante energia e matéria-prima. Mesmo pequenos ganhos em eficiências operacionais se destacam com rapidez, não apenas impulsionando melhorias na fábrica, mas também otimizando o uso de matéria-prima e reduzindo o consumo geral de energia.”
A Fluorsid já está prevendo as próximas aplicações da solução de MPC. Especificamente, a empresa implantará o MPC em suas outras quatro linhas de produção em suas instalações na Itália, bem como em sua unidade na Noruega. “Essa fábrica usa o mesmo processo de reação, mas o hardware é muito diferente”, concluiu Tocco. “Será um trabalho mais exigente, pois essa fábrica já está em 1,5% sem o MPC Pavilion8. Sabemos que será difícil, porém podemos economizar mais.”
Publicado 21 de janeiro de 2025