A Solvay Sodi reduz o consumo de eletricidade em mais de 20 % e reduz as emissões com o PowerFlex 7000

Antecedentes

A indústria química é fortemente legislada em muitas frentes. Não apenas pelos produtos que fabrica, mas também pelos processos de fabricação que emprega, que geralmente são intensivos em ativos de capital.

Além das preocupações óbvias com a segurança, a sustentabilidade também é um alvo principal para muitos dos principais players, especialmente em termos de uso de matéria-prima e consumo de energia. Considerando a escala de algumas fábricas químicas, mesmo pequenos aumentos na eficiência podem levar a economias de energia significativas.

É por isso que muitas empresas químicas estão recorrendo a fornecedores de sistemas de informação e automação de processos para ajudá-las a agilizar as atividades e otimizar as operações.

Ganhos de sustentabilidade

Devido ao tamanho das fábricas e à sua dispersão geográfica, as mudanças na infraestrutura de atacado são menos comuns. Mas uma área em que muitos estão vendo ganhos de sustentabilidade é no controle mais conectado e integrado dos ativos legados existentes. Nesses casos, equipamentos mais antigos, que de outra forma seriam economicamente inviáveis de substituir, podem ser operados e monitorados com mais eficiência usando soluções de controle contemporâneas.

Ao conectar ativos "burros" à tecnologia de automação moderna, as empresas químicas podem explorar os inúmeros benefícios das infraestruturas de comunicação avançadas, o que lhes permitirá aproveitar os dados operacionais recém-descobertos de forma muito mais eficaz; levando a eficiências muito maiores, maiores percepções, maior flexibilidade e tempo de parada significativamente reduzido.

Realização do potencial

Uma empresa que percebeu o potencial das soluções de controle contemporâneas é a Solvay Sodi na Bulgária. A empresa é uma das maiores empresas industriais da Bulgária e a maior fábrica da Europa para a produção de barrilha sintética, com uma capacidade de 1.5 milhão de toneladas de barrilha anualmente. A empresa foi privatizada em 1997 com os principais acionistas – o grupo químico internacional Solvay (75%) e o grupo químico turco Sisecam (25%).

O carbonato de sódio é uma matéria-prima essencial para a indústria de vidro, também usada na produção de detergentes, na indústria química e metalúrgica, silicatos e fibras de vidro, enquanto o bicarbonato de sódio atende aos mercados de produtos alimentícios, ração animal, limpeza de gases de combustão e saúde.

A fábrica da empresa em Devnya gera sua própria eletricidade usando turbinas a vapor alimentadas por caldeiras. O problema que enfrentava era que o fluxo de ar das caldeiras era controlado apenas basicamente, usando três motores síncronos antigos, nenhum dos quais estava conectado a inversores, portanto, funcionavam em carga total continuamente. Isso não apenas criou dificuldades no controle do processo de geração de vapor, mas a fábrica de caldeiras também apresentou instabilidade e tempo de parada regular, juntamente com um consumo significativo de energia e emissões de CO₂.

"A economia de energia é a principal razão por trás dessa atualização de infraestrutura", explica Ognian Ivanov, chefe do departamento elétrico da fábrica da Solvay Sodi Devnya. "Ela está no centro de uma iniciativa de sustentabilidade em toda a empresa em todas as fábricas da Solvay."

A Solvay Sodi procurou a Rotec Ltd., distribuidora oficial de produtos da Rockwell Automation na Bulgária desde 2000. Além de suas atividades de distribuição, a Rotec também oferece suporte aos serviços de engenharia, construção e manutenção de sistemas automatizados, fornecendo um histórico impressionante de suporte a aplicações usando soluções da Rockwell Automation em toda a Bulgária.

Eficiência e controlabilidade

"Mostramos à equipe da Solvay Sodi as eficiências e a controlabilidade que a empresa alcançaria com a incorporação dos inversores de frequência Allen-Bradley PowerFlex® 7000", explica Milen Milev, gerente de vendas da Rotec, "algo que pudemos demonstrar em ação, graças às visitas a outros projetos que apoiamos com sucesso  nos últimos 16 anos. Os inversores PowerFlex 7000 ofereceram à Solvay Sodi um meio de controlar com precisão as velocidades dos motores para corresponder às variáveis de processo e à demanda da turbina."

Os três inversores (6 kV – 900, 1800 e 2400 kW) são conectados ao sistema digital de controle distribuído (SDCD) existente na fábrica por meio do Profibus. Eles são incrivelmente robustos em operação, sendo muito menos suscetíveis a flutuações de energia do que outros equipamentos de média tensão no mercado. Eles podem ser usados para partida suave de grandes motores para limitar a corrente de energização ou para controle de velocidade de vários motores.

Graças à funcionalidade de bypass, a tecnologia do inversor PowerFlex também promove a máxima disponibilidade, fornecendo controle totalmente síncrono no caso de qualquer problema. A transferência síncrona também ajuda a limitar o desgaste mecânico dos componentes, o que, em última análise, prolonga a vida útil do motor e reduz as demandas de manutenção.

"Tínhamos três objetivos principais para este projeto", explica Milev. "Primeiro, tínhamos que garantir uma entrega rápida, tendo apenas três semanas para instalar e comissionar os inversores. Segundo, tínhamos que entregar uma solução com recursos de bypass e, terceiro, precisávamos melhorar a estabilidade de todo o sistema em caso de flutuações de tensão."

Vida útil prolongada do equipamento

Os resultados de desempenho são impressionantes, com picos de economia de energia de 20%, o que equivale a cerca de 1 MW/h! "A Solvay Sodi está muito satisfeita com o que alcançamos na fábrica de Devnya", entusiasma-se Milev. "Só vimos um incidente de possível indisponibilidade em um ano e meio, e isso foi devido a um problema no sistema de energia. Mas o inversor funcionou como deveria, alternando para bypass; em nenhum momento os motores pararam. O controle mais preciso também criou melhores condições de trabalho para os ventiladores, devido aos recursos de partida suave e ao controle de velocidade. Essas condições de operação menos desfavoráveis também estão prolongando a vida útil dos equipamentos auxiliares."

"Se compararmos as leituras de consumo de energia de 2018 com as de 2017, os resultados são impressionantes", explica Ivanov. "Em um sistema de ventilador, economizamos 3158 MWh, no segundo 681 MWh e no terceiro 4333 MWh. Isso representa uma economia total de 8173 MWh nos três, ou 22 MWh por dia! Isso também equivale a menores emissões de CO₂ e está totalmente alinhado com nossa campanha de sustentabilidade corporativa."