Calor: Clientes querem ganhar eficiência para cortar custos

Preço elevado dos combustíveis fósseis faz a demanda pela queima de biomassa aumentar, e também torna os clientes mais atentos à eficiência dos equipamentos térmicos, nos quais pequenos ganhos se traduzem em grande economia a longo prazo.

Química e Derivados: Calor: Caldeira de 4 passes tem chaminé na frente.
Caldeira de 4 passes tem chaminé na frente.

Os compradores de equipamentos térmicos tentam conciliar economia a longo prazo, pela redução do consumo de combustíveis, com a economia imediata no custo de aquisição. Fiéis ao aforismo de John M. Keynes, pelo qual todos estaremos mortos no longo prazo, muitos embasam a escolha do fornecedor pelo peso imediato no caixa da empresa, acrescido dos juros e correção monetária oriundos dos financiamentos bancários. No entanto, ganhos mínimos de eficiência do sistema são capazes de justificar o gasto de alguns milhares de reais a mais no preço de compra, recuperáveis em poucos anos de operação. Isso sem mencionar a necessidade de enquadramento nos limites legais de emissão de particulados e poluentes, como os óxidos de enxofre (SOX) e nitrogênio (NOX).

O preço dos combustíveis segue alto, ainda que o dólar tenha perdido valor frente ao real e a guerra contra o Iraque não mias provoque temores quanto às cotações internacionais do petróleo. Mantida a política de preços internacionais, restou aos consumidores industriais buscar alternativas para redução de custos. No caso das caldeiras, a queima de biomassa (lenha ou resíduos, como o bagaço) tornou-se opção preferencial, onde for disponível o material.

“Quase 80% da demanda atual é representada pelas caldeiras a lenha”, comentou Eder Douglas de Moraes, diretor industrial da Steammaster, fabricante de caldeiras desde 1974 em Varginha-MG. “Quem não tem lenha precisa ter gás natural.” Ele considera a possibilidade de, em poucos anos, o preço da lenha aproximar-se dos combustíveis hidrocarbonetos e já prepara a indústria para fornecer equipamentos voltados para a queima de líquidos e gases. “Porém, nas condições atuais, mesmo que a lenha dobre de preço, o custo de sua utilização para a mesma geração de vapor ainda será um terço da queima de óleo BPF”, calculou.

Química e Derivados: Calor: Andrade - fusão ampliou acesso à tecnologia.
Andrade – fusão ampliou acesso à tecnologia.

“O uso de óleo combustível chega a ser quatro vezes mais caro que o de lenha”, estimou Lourenço J. Andrade, do departamento comercial da Aalborg, empresa que comprou, em 2000, a líder de mercado ATA Combustão Térmica, antes controlada pelo grupo Mitsubishi. A relação histórica entre os combustíveis sempre foi de 2:1, a favor do vegetal. “A lenha precisa ser muito barata para compensar a dificuldade de manuseio e o custo da cadeia logística, que limitam a sua aplicação”, comentou Caio Henrique Eboli, representante comercial da Aalborg e consultor, por meio da Consultherm. Distantes da lenha e das linhas de distribuição de gás natural, consumidores de grande porte procuram consumir óleos mais viscosos para reduzir custos.

O panorama de mercado é semelhante nos aquecedores de fluidos térmicos. A demanda por equipamentos que consomem biomassa já supera à de óleo combustível, perdendo apenas para o gás natural. “No nosso caso, os aquecedores a biomassa também podem usar óleo ou gás, sem grandes alterações”, afirmou Joaquim Luiz de Barros, diretor-superintendente da empresa.

A fornalha de biomassa é colocada sob o aquecedor, em cujo topo pode ser alojado um queimador para óleo ou gás. Segundo o superintendente, a venda de equipamentos térmicos ampliou sua participação no faturamento da Konus-Icesa, onde compete com projetos de equipamentos para siderurgia, segmento econômico muito ativo no País há alguns anos. “De julho de 2002 para cá, a área térmica está respondendo por 50% do faturamento”, comentou, ressaltando tratar-se, em ambos os casos, de produtos fabricados sob encomenda, portanto sujeitos a sazonalidades.

Química e Derivados: Calor: Eboli - eficiência térmica chega a 95%.
Eboli – eficiência térmica chega a 95%.

Os fabricantes de queimadores industriais vivem um período de “ressaca” das fortes vendas de equipamentos para gás natural. “A maior disponibilidade do gás oriundo da Bolívia, embora tenha atraído um grande número de novos fornecedores de baixo custo, permitiu que 2001 fosse o melhor ano em mais de três décadas de atuação da empresa no País”, afirmou Carlos Rico, gerente comercial da Weishaupt do Brasil.

Já os resultados de 2002, pressionados pela ansiedade pré-eleitoral e pela evolução da taxa de câmbio, que encareceu alguns componentes, não foram tão bons. “As vendas de janeiro de 2003 foram boas e a expectativa da guerra do Iraque brecou os negócios em fevereiro, mas o ano deve repetir o desempenho do anterior”, avaliou. Com a protelação dos investimentos, a participação da área de manutenção dos mais de 10 mil queimadores da marca instalados no País nos negócios da empresa torna-se mais significativa.

Comparando os resultados de 2002 com os de 2001, a Weishaupt registrou venda 52% maior de queimadores de óleo combustível, enquanto a de equipamentos para gás (natural e GLP) apresentou queda de 51%. Nas linhas de óleo, as vendas se distribuíram em 33% para viscosos (pesados) e 57% para o diesel, este muito procurado para substituição do GLP. “Os queimadores de óleo leve (diesel) são eficientes, emitem baixos teores de particulados e de NOX”, explicou Johann Braun, diretor-geral da empresa no Brasil. Nos queimadores a gás, a queda nos produtos a GLP chegou a 57%, contra 38% dos a gás natural. “O GLP está caro demais, e o gás natural ainda não conta com uma política de preços bem definida, com variações regionais significativas, capazes até de inviabilizar seu consumo”, disse Rico.

Química e Derivados: Calor: Rico - óleo diesel substitui o caro GLP.
Rico – óleo diesel substitui o caro GLP.

“Já tivemos encomendas para converter geradores de vapor a bagaço de cana-de-açúcar para usar óleo pesado ou gás natural”, comentou José Roberto da Silva, diretor-técnico da Kei-Tek Equipamentos Industriais. Embora o bagaço seja muito mais econômico, atualmente ele encontra vários usos, como alimentação animal, por exemplo, e pode tornar-se escasso. “Nesse caso, colocamos uma lança retirável, sem modificar o desenho da caldeira, permitindo usar o bagaço, quando disponível.”

Embora ofereça linha ampla de queimadores, desde pequenos monoblocos a partir de 50 mil kcal/h, a Kei-Tek concentra negócios nos equipamentos de grande porte, em especial com óleos mais viscosos que o 3A. “Com gás natural, temos vantagens a partir de um milhão de kcal/h”, informou o diretor, confirmando a tendência de substituição dos óleos combustíveis. “Alguns clientes optaram por modelos bicombustíveis, com linhas de óleo diesel junto com o gás; outros nem deixaram no lugar a linha de alimentação de óleo”, afirmou.

A Kei-Tek se destaca pela busca de altos índices de nacionalização de seus produtos. “Com o dólar caro, a importação afasta os clientes”, comentou o diretor-superintendente Koitsi Tokunaga. A empresa conta com contratos de licenciamento tecnológico com empresas internacionais como a Bloom (para siderurgia), Cuenot (queimadores monobloco) e Rotam (bombas de deslocamento positivo), mantendo a importação de alguns itens mais competitivos. “É importante contar com parceiros nos bons e maus momentos”, afirmou.

Química e Derivados: Calor: Braun - sonda de O2 amplia eficiência.
Braun – sonda de O2 amplia eficiência.

Além disso, a empresa conta com o apoio de um consultor internacional, com grande experiência profissional junto a grandes fabricantes mundiais de equipamentos. “Há consultores no Brasil de alto gabarito, mas o mercado muitas vezes prefere um nome estrangeiro”, afirmou. Com o apoio desse especialista, a Kei-Tek – nascida Ipem/Bühler-Miag, na década de 1960, passou ao controle da alemã Kloeckner, em 1977, e depois da norte-americana Tek, em 1996, voltando a contar com sócios nacionais a partir de 1998 – conseguiu desenvolver queimadores a gás para exportação, operando com níveis de emissão abaixo do limite estabelecido pelas normas dos EUA. “Temos certificação ISO 9000, Petrobrás e INPI”, disse. “É um custo a absorver, porque o nosso perfil de clientes exige essas qualificações.”

Flamotubulares renovadas – A aquisição da ATA pela Aalborg representou uma concentração de negócios, mas também abriu novas oportunidades para os demais fabricantes. Comenta-se que, antes, os potenciais compradores cotavam pedidos com ambas. Depois da incorporação, tornou-se necessário buscar novas alternativas para comparação de preços.

A fusão das líderes de mercado em caldeiras flamotubulares obrigou a formação de um comitê interno para melhor aproveitar as tecnologias disponíveis. “Equipes internacionais, desde a Indonésia até a Dinamarca, trocaram idéias e acabaram por aliar as vantagens das linhas WN (da ATA-Mitsubishi) e R4-N (da Aalborg), dando origem à Mission 3P, de três passos”, explicou Lourenço Andrade. Além disso, no Brasil, as equipes das duas empresas foram somadas e transferidas para um novo escritório na Zona Norte de São Paulo. Na área fabril, a bem-montada e ampla fábrica de Petrópolis-RJ levou vantagem sobre a unidade antes operada pela Aalborg, em Itu-SP, que foi fechada e teve transferidas algumas máquinas. A produção local de flamotubulares conta com certificação da Asme e segue a norma de qualidade ISO 9001.

Química e Derivados: Calor: Tokunaga - dólar caro anima produção local.
Tokunaga – dólar caro anima produção local.

“Como o Brasil voltou a investir na construção naval, uma especialidade tecnológica da Aalborg, foi possível conquistar pedidos e dinamizar a produção”, considerou. Além disso, ele considerou que a comunicação entre Petrópolis e a Dinamarca (sede da Aalborg) é melhor do que em relação ao Japão. “O fluxo de informações aumentou muito”, disse.

A linha Mission 3P gera de 2 a 34 toneladas/hora, com pressão até 21 bar, com design compacto, traseira úmida (wet back) e reduzido número de tubos, com eficiência de 91%, segundo a norma DIN. “Com a instalação de um economizador, a eficiência pode chegar a 95%”, afirmou Caio Eboli. Trata-se de um trocador de calor que pré-aquece a água, disponível apenas para equipamentos a gás. Isso é explicado pelo alto teor de enxofre presente nos óleos combustíveis, que exige saída de gases com temperatura sempre superior a 180ºC, de modo a evitar problemas com corrosão. Na queima de gás, a saída dos fumos pode ser ajustada para algo como 220ºC, abatida a menos de 180ºC no pré-aquecedor.

Nem mesmo o anúncio da Petrobrás de baixar o teor de enxofre nos óleos combustíveis de 4% para 1%, no máximo, permitiria o uso do economizador. “A limitação em 1% é significativa do ponto de vista ambiental, mas não elimina o problema da corrosão”, disse.

A mineira Steammaster mantém-se fiel aos padrões norte-americanos de taxa de evaporação da ordem de 29 kg/m² (equivalentes a 5 ft²/HP), produzindo caldeiras de quatro passes de 3 a 35 t de vapor por hora. “Garanto que temperatura de saída dos gases de nossa caldeira de quatro passes é pelo menos 20ºC mais baixa que a saída de qualquer caldeira de três passes de mesma capacidade”, afirmou o diretor-industrial Éder Douglas de Moraes. Segundo informou, a temperatura de saída por volta de 180ºC não acarreta problemas significativos de corrosão, mesmo com óleos combustíveis.

Ele cita as diferenças de conceitos entre os fabricantes dos EUA e os europeus para explicar o resultado. Na Europa, a prioridade é concedia para a produção de equipamentos compactos, capazes de produzir vapor com menor área de troca, por isso optam por taxas de evaporação acima de 50 kg/m². Já os americanos buscam mais eficiência e durabilidade, aproveitando ao máximo a temperatura dos gases.

Um problema, segundo Moraes, é a falta de normas nacionais para definir eficiência em equipamentos térmicos. “Na ausência dela, todos usam as normas DIN (alemã) ou Asme (americana), mas elas usam parâmetros diferentes”, salientou. Um mesmo equipamento poderia alcançar eficiência de 93% pelo sistema DIN e apenas 84% no Asme. “Usávamos a norma Asme, mas era difícil explicar o valor baixo de eficiência para os clientes, então adotamos o padrão DIN”, explicou. A construção segue normas Asme, com fornalha ampla, tubos lisos dotados de anéis de reforço do lado da água, wet back e wet front, que ampliam o aproveitamento do calor.

A Steammaster também produz caldeiras com três passes de fumos, mas, como admite Moraes, “a de quatro passes é superior, desde a concepção, e o preço é o mesmo”. Visualmente, a de quatro passes se identifica por apresentar a saída dos gases pela parte de frente do equipamento. Ambas usam componentes fornecidos por empresas de renome, como bombas KSB e válvulas Sarco. “Nossas caldeiras são até mais caras que as da concorrência, mas são mais eficientes”, afirmou.

Por sua vez, a Konus Icesa evita desenvolver produção seriada de caldeiras flamotubulares. “Preferimos fazer equipamentos engenheirados, sob encomenda”, afirmou Joaquim Luiz Barros. “Não vale a pena vender caldeiras de série.”

A Aalborg estima em R$ 10 milhões anuais o mercado nacional de caldeiras flamotubulares, dos quais responderia por uma fatia de 35% a 40%. As vendas são concentradas no Estado de São Paulo (quase 50%).

Além da Mission, a Aalborg também investiu para acompanhar a demanda por caldeiras a lenha, produzindo a série FAM. Esses equipamentos foram dotados de inversores de freqüência nos motores dos ventiladores, com mais precisão nos movimentos e economia de energia elétrica, além de controle de pressão na fornalha. “As operações de carga são feitas com carrinhos, com rapidez, evitando a perda elevada de calor”, explicou Eboli.

Aquatubulares em fogo baixo – O segmento de geradores de vapor de grande porte foi obrigado a conviver com forte retração de demanda em 2002. “Até o número de propostas foi pequeno em relação aos outros anos”, comentou Rodolfo Rodrigues, assistente comercial e de marketing da CBC Indústrias Pesadas, pertencente ao grupo Mitsubishi. Desde o fim do período de racionamento de eletricidade, as encomendas minguaram. Os projetos de termelétricas, potenciais usuários desses equipamentos, não deslancharam, à exceção de algumas unidades planejadas pela Petrobrás.

A volta das chuvas fez atolar também os projetos de cogeração a partir de resíduos agrícolas ou industriais. “Como não há mercado para energia excedente, fica difícil viabilizar esse projetos”, lamentou Rodrigues. A fábrica de Jundiaí-SP atualmente se dedica à construção de outros tipos de produtos, como trocadores e vasos de pressão para as indústrias de petróleo e petroquímica.

Embora seja globalmente competitiva e promissora, a área de papel e celulose não apresenta novos pedidos. “Eles fizeram grandes investimentos há poucos anos”, explicou, indicando a existência de estudos para novas capacidades produtivas no País.

Rodrigues aponta para outro mercado promissor: a substituição das grandes caldeiras aquatubulares instaladas durante a década de 1970 que já se encontram no final de vida útil. “São equipamentos de boa qualidade, muito duráveis, mas que já deveriam estar sendo trocados”, comentou. “Por enquanto, os usuários ficam só na reforma do equipamento.”

Enquanto aguarda definição dos investidores, a CBC registra demanda frouxa pelos geradores de vapor. Em 2002, apenas três caldeiras de porte médio foram vendidas. A previsão para 2003 não passa de quatro unidades. “É preciso considerar que leva onze meses para fabricar cada caldeira dessas, pelo menos”, afirmou.

Além da lenta maturação dos projetos, os fabricantes de equipamentos ainda convivem com o problema da majoração dos custos de produção, principalmente do aço. “O aço já subiu de preço e ainda não conseguimos repassar a diferença para os clientes”, afirmou. “Estamos acumulando uma defasagem de 25% no preço final.” Como se não fossem poucas as dificuldades, Rodrigues ainda destaca a competição com fabricantes de outros países, normalmente dentro de projetos do tipo turn key.

O encarecimento do aço preocupa os demais fabricantes de equipamentos. “Os tubos de aço subiram 80%, de junho de 2002 até fevereiro de 2003, enquanto as chapas ficaram 20% mais caras, de outubro de 2002 a fevereiro deste ano”, informou Andrade. “E ainda há restrições de abastecimento.” Segundo relatou, as siderúrgicas repassaram encomendas para suas revendas regionais, movimento que significou um acréscimo de 30% no preço do material. “A Abimaq já reclamou junto ao governo, mas nada adiantou até agora, porque o aço tem bom mercado na exportação”, disse.

Aquecedores de fluido – Líder na produção nacional de aquecedores de fluido de transferência térmica, com portfólio de 580 unidades vendidas no Brasil, a Konus-Icesa mantém a média de vendas anuais de 24 a 36 aquecedores. “Em 2002 foram vendidos 24 unidades, enquanto em 2003, apenas até abril, já foram negociados sete aquecedores”, informou Barros.

Segundo o superintendente, a demanda por aquecedores é muito pulverizada, com 35% dos negócios voltados para a indústria têxtil; 35% para o químico; 10% para alimentos; e o restante dividido por várias aplicações. “Estamos exportando também para a Nigéria e para o México, pois temos qualidade e tecnologia iguais às da Alemanha, porém preços mais baixos devido à taxa cambial”, comentou. A empresa mantém acordos de tecnologia com consultores na Europa e nos EUA, e está fechando uma parceria com empresa alemã na área de recuperadores de calor.

Do ponto de vista tecnológico, o que mais avançou nos aquecedores foi a área de controle. Painéis dotados de controladores lógico-programáveis, associados a sistemas supervisórios, oferecem grande volume de informação sobre a produção e consumo do aquecedor, além de históricos variados de desempenho, número de horas trabalhadas e as paradas executadas. Esses controles permitem usar melhor as bombas de circulação, equilibrando o desgaste. A operação de baterias de aquecedores também fica simplificada, com partida e desligamento coordenados com os requerimentos da linha de produção. “O cliente pode programar como ele quiser a operação das bateriais”, explicou Barros. A estratégia de trabalho pode visar ao equilíbrio da bateria, de modo a usar o mesmo número de horas em cada aquecedor, ou concentrar o trabalho em um só, que sofrerá manutenção mais cedo que os demais.

Barros chama a atenção para os estudos de recuperação de calor nas indústrias. “As empresas percebem que não conseguem ganhar mais nada no preço final dos produtos, mas podem melhorar os resultados administrando custos de produção”, explicou. Com o título de mestre em administração de negócios (MBA) recentemente conseguido, ele aponta os trabalhos de recuperação de calor como área de bom potencial de crescimento na Konus. Um exemplo foi a construção de uma grelha refrigerada com fluido térmico aplicada a um forno de lixo construído no Estado do Rio de Janeiro. “Havia a necessidade de refrigerar a grelha, e o fluido quente é usado para pré-aquecer o ar que entra no forno, aumentando a sua eficiência”, afirmou.

Outro exemplo de economia dentro de empresas foi um sistema de geração de vapor a partir de fluido térmico. “Esse cliente possuía instalação de fluido com grande capacidade, mas passou a precisar de uma pequena quantidade de vapor”, comentou. “Gerando o vapor com o fluido aquecido, ele evitou a compra de uma caldeira.”

Entre os novos projetos da Konus se inclui um aquecedor de sais fundidos, com saída de fluido a 480ºC. “É uma aplicação especial, que requer altíssima segurança”, afirmou.

A área de fluidos térmicos também é vista com interesse pela Aalborg, embora limitada pela característica do sistema. “O aquecedor vale a pena para temperaturas acima de 200ºC”, disse Caio Eboli. Na opinião dos técnicos da Aalborg, é difícil manter a temperatura estável em equipamentos dependentes da queima de biomassa, a coqueluche atual do mercado. “Há a alternativa de usar sistemas de aquecimento indireto, usando vapor com sistema de retorno, embora sempre exista uma perda nas purgas e descargas, mas é econômico”, disse Lourenço Andrade. Na área de alimentos, por exemplo, é comum a procura por sistemas de água aquecida em vez do vapor.

Isso se dá apesar da redução paulatina dos preços dos fluidos de transferência térmica, que têm vida útil determinada, exigindo troca após certo número de horas de serviço, mesmo em equipamentos bem operados. A Aalborg deixa a critério do cliente a escolha do fornecedor de fluido, embora possa vender o equipamento pronto para uso, se assim for encomendado. “O mesmo vale para as caldeiras: apenas indicamos os fornecedores para tratamento da água e os requisitos mínimos para operar com segurança e durabilidade”, comentou Andrade.

Queimadores evoluídos – “O queimador rende ou perde dinheiro todos os dias”, afirma Johann Braun, diretor-geral da Weishaupt, aconselhando os compradores a buscar equipamentos mais eficientes em vez ficar com os mais baratos. Aliás, a eficiência de conversão térmica precisa ser avaliada no conjunto caldeira (ou aquecedor)/queimador. “No exterior desenvolvemos muitos trabalhos em conjunto com fabricantes de caldeiras, mas, no Brasil, essas parcerias são mais raras”, comentou. Dessa forma, o cliente da Weishaupt quase sempre são os usuários finais, que selecionam o queimador ao encomendar a caldeira/aquecedor.

Há exceções. “Usamos os queimadores Weishaupt nos nossos aquecedores de fluido térmico, a menos que os compradores prefiram outro”, afirmou Joaquim Luiz Barros, da Konus-Icesa. A empresa não produz queimadores próprios, por não considerar essa atividade um core business. Barros entende que o preço do queimador pesa bastante no preço final do conjunto, mas o item é fundamental para o desempenho global da instalação.

Como a conversão de queimadores de óleo para gás natural tornou-se responsável pela maior fatia de negócios, muitas empresas passaram a oferecer o serviço, nem sempre com os cuidados recomendáveis. “Um queimador projetado para usar óleo não tem nada a ver com um para gás natural”, alerta Braun. Segundo informou, a conversão é muito radical, com requisitos muito maiores de segurança, sendo preferível fazer a troca completa. O recomendável é transformar o equipamento a óleo em dual. “Nesse caso, ficam dois queimadores em um só, com uma câmara única de mistura”, explicou. A operação é simples, bastando desligar um combustível e acionar o outro, sem regulagens e ajustes, feitos apenas durante a instalação. Através do sistema Weishaupt, quando ocorre a queda da pressão de gás, o queimador entra em bloqueio e alarme, cabendo ao operador apenas a troca de combustível na chave do painel e reset do queimador no novo combustível.

Como a linha de óleo pesado exige manter uma cara estrutura paralela, como as linhas aquecidas para evitar o endurecimento do material, além do problema da evaporação dos compostos leves, tornando o óleo um “asfalto inaproveitável”, a recomendação de Braun é trocá-lo pelo óleo diesel. “Com o diesel, não é preciso nem manter estoque, pois se faltar o gás natural, basta buscar o óleo em qualquer posto de combustível”, explicou.

Além disso, a Weishaupt oferece um diferencial aos clientes do serviço de conversão. “Os equipamentos nos quais fazemos a conversão são registrados e considerados por nós como novos, com direito a garantia integral”, disse Carlos Rico. Ao contrário, os equipamentos da marca alterados por terceiros perdem todas as garantias oferecidas pelo fabricante, que se isenta de responsabilidade em caso de perda de desempenho ou acidentes.

Química e Derivados: Calor: Silva - exportação até para os EUA.
Silva – exportação até para os EUA.

Segundo Braun, embora tenham mantido o aspecto externo, os queimadores passam por evoluções internas que lhes proporcionam melhor desempenho. “As câmaras de combustão foram modificadas, tanto pra gás quanto para óleo, principalmente para atender aos requisitos de low NOX sem a instalação de equipamentos adicionais”, explicou. A Weishaupt conta com laboratório próprio de pesquisa e desenvolvimento, instalado na Alemanha, que mantém contato direto com as filiais espalhadas pelo mundo. A empresa segue as normas ambientais da Suíça, as mais rígidas do mundo.

No caso brasileiro, a empresa foi obrigada a “tropicalizar” seus queimadores a óleo, cuja composição é muito diferente dos padrões internacionais. “O mais viscoso combustível internacional, o bunker C, tem características físico-químicas superiores às do menos viscoso óleo combustível pesado vendido no Brasil, o 1A/1B”, disse. Os desenvolvimentos precisaram ser aprovados pela matriz. “Hoje, quando alguma filial procura informações sobre a queima de óleos pesados, a matriz recomenda que venha buscá-las na filial brasileira”, comentou Braun. A empresa não entra nos ultra-viscosos, atuando na faixa de 1A a 2A, sempre usando atomização mecânica, dispensando a adição de vapor de arraste.

Segundo o diretor, a maior pressão de desenvolvimento é representada pela preocupação ambiental. O segundo fator é a busca de economia de combustível. “Quase sempre quando se lida com um desses fatores se obtêm resultados que favorecem também ao outro”, comentou Braun. O projeto dos bicos influenciam diretamente o tamanho das gotículas, que serão espalhadas pelo fluxo de ar corretamente direcionado. Com isso, a queima é total, com baixa formação de resíduos.

Os queimadores são ajustados no melhor ponto de funcionamento, dispensando regulagens freqüentes. O conceito tradicional dos queimadores compreende um sistema de ajuste mecânico da relação ar/combustível. Dessa forma, quando a passagem de combustível é aumentada, também se abre, proporcionalmente, a passagem de ar. Alguns modelos também alteram a geometria da câmara de combustão. “O problema é a necessidade de deixar excesso de ar para compensar variações de qualidade de combustível, condições de operação e, principalmente, o acúmulo de sujeira na admissão de ar ao longo do tempo”, explicou Braun. É comum deixar excesso de ar da ordem de 30% na queima de óleos pesados, por exemplo. Estimativas do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo indicam que a cada 1% de excesso de ar reduzido obtém-se um ganho de 2% na eficiência do sistema, guardados os devidos cuidados com o teor de monóxido de carbono e particulados produzidos.

Há dois anos, a Weishaupt lançou no Brasil o sistema WFM-100 (de Weishaupt Fire Management), composto de um microprocessador que se responsabiliza por manter constante a relação ar/combustível, atuando por meio de servomotores muito precisos. Uma possibilidade avançada do sistema é tornar o queimador totalmente auto-ajustável, mediante a instalação de uma sonda medidora de oxigênio nos gases de saída, programando o equipamento para manter 1,6% de excesso de O2, que correspondem a 9% de excesso de ar. “O processador vai manter o 1,6%, compensando variações de pressão atmosférica, temperatura ambiente e fuligem”, explicou o diretor. Ele citou como exemplo os queimadores de gás natural, que usualmente prevêem excesso de ar de 15% a 20%, que pode ser reduzido para 9% com o WFM-100 com a sonda de oxigênio.

Quanto ao custo da adoção do sistema, Braun e Rico alertam para a necessidade de análise mais extensa. O WFM-100, por exemplo, dispensa a colocação de regulador de temperatura, além de testar a estanqueidade do sistema. O microprocessador (linha Siemens) facilita a interligação com sistemas supervisórios, permitindo a troca de informações com toda a planta. “Usamos microprocessador duplo, para maior segurança”, explicou Braun. O sistema troca informações, mas a operação do queimador só é controlada pelo microprocessador interno, prevenindo a ocorrência de falhas. “O sistema pode se autodesligar, caso identifique algum problema”, disse.

Apesar das vantagens, a Weishaupt ainda mantém a linha de queimadores com com hastes mecânicas. “Elas funcionam bem, estão presentes em mais de 90% dos equipamentos instalados por nós no Brasil, e são mais baratas, mas o WFM-100 é mais eficiente”, comentou Rico. O índice de nacionalização dos queimadores da empresa varia conforme o modelo. “Alguns são 98% nacionais, enquanto outros são 98% importados”, disse.

Especializada em queimadores de grande porte, a Kei-Tek identifica grande demanda pela automação dos equipamentos. “Fazemos tanto a parte de hardware, quanto a de software, incluindo sistema supervisório e interface para sistemas de controle central”, informou José Roberto da Silva. Relés e fotocélulas já contam com fornecedores locais, enquanto os controladores são obtidos junto a Honeywell ou Rockwell (Allen Bradley). Os sistemas usam o conceito de limites cruzados, conseguindo baixo excesso de ar (1% a 1,5%), segundo comentou.

As novidades são sutis. Segundo o diretor-técnico, a etapa de mistura ar/combustível é alvo de modificações. “No caso do óleo, buscamos melhor atomização, modificando a aerodinâmica do queimador”, explicou. Os bicos são calculados no Brasil e avaliados por especialistas internacionais, com bons resultados. A injeção de vapor se faz necessária nos óleos pesados, exigindo cuidados com a temperatura e umidade, de modo a não prejudicar a queima. “Acompanhamos toda a montagem, partida e regulagem dos queimadores, e ainda podemos desenvolver contratos de manutenção periódica”, explicou.

A conversão de equipamentos de óleo para gás natural também responde por grande parte dos negócios atuais. “Não fazemos reforma, mas a atualização completa do queimador”, disse Silva. Recentemente, a Kei-Tek construiu um queimador para queima, na chaminé de exaustão, de vapores de tanques de combustíveis, com especificação para baixos teores de NOx, uma preocupação crescente junto aos usuários.

A Aalborg aposta no seu novo queimador próprio para gás, desenvolvido com tecnologia internacional. “O queimador antigo para gás era projetado para facilitar a conversão de óleo para gás”, comentou Caio Eboli. A nova linha conta com vários bicos, com melhor distribuição do gás e incorporação de ar. A partir de 2003, todas as caldeiras a gás e mistas da empresa estão sendo equipadas com o novo queimador, a menos que o comprador selecione outro fornecedor. “É um mercado muito disputado, com muitas opções de preço e qualidade”, afirmou Lourenço Andrade. Segundo eles, o queimador próprio combina vantagens de eficiência e custo, além de facilitar o trabalho do cliente, que só precisará consultar um fornecedor caso necessite de orientação ou assistência técnica.

A Steammaster fabrica queimador próprio no conceito usual norte-americano, de chama rotativa e bloco refratário no acoplamento. “O queimador gera um vácuo, fazendo circular a mistura na frente do queimador”, explicou Eder Douglas de Moraes. Todos os queimadores da empresa fornecidos para queima de óleo são duais. No entanto, os queimadores a gás são específicos para esse combustível. “Também não fazemos mais os monoblocos”, comentou.

Os modelos da empresa acima de 5 t/h contam com programador de combustão da Honeywell, para gerenciar os tempos de partida. Controladores de combustão não são disponíveis. “Usamos um damper com regulagem precisa, muito durável, que é o sistema mais usado em todo o mundo”, disse. Ele admite a possibilidade de automatizar totalmente o equipamento, porém avalia como inviável o custo. “Uma sonda de zircônio custa de R$ 10 mil a R$ 12 mil, e também descalibra”, criticou. A queima de óleo pesado corrói e contamina as sondas com fuligem, prejudicando a qualidade das leituras e a durabilidade do material.

Com o sistema disponível, Moraes garante operar com excesso de ar de 2% na queima de gás natural, enquanto as linhas a óleo ficam entre 25% a 35% de excesso. “O problema maior do óleo é a emissão de particulados, o excesso de ar está ligado à eficiência”, disse. Com óleos mais viscosos que o 3A, ele não acredita ser possível operar sem a instalação de acessórios, como lavadores de gases ou ciclones, para atender os requisitos ambientais.

Química e Derivados: Calor: Salmazo - norma exige treinamento periódico.
Salmazo – norma exige treinamento periódico.

Treinamento – Os fabricantes de equipamentos oferecem aos clientes programas periódicos de treinamento de operadores e de pessoal especializado, como forma de garantir o desempenho de seus produtos e ampliar a satisfação dos usuários. “Nossa preocupação é de orientar os clientes quanto à automação do sistema, com reflexos econômicos, e também quanto à segurança operacional”, explicou o gerente geral de assistência técnica em São Paulo da Aalborg, Marcelo José Salmazo. A empresa estruturou cursos de quatro, seis ou oito horas, todos ministrados em um único dia.

O curso completo aborda desde a composição dos combustíveis e seu poder calorífico, até detalhes construtivos e operacionais das caldeiras e aquecedores, passando por itens como o tratamento de água. “Queremos formar vetores para difusão de conhecimentos”, afirmou. Segundo Salmazo, está em vigor a Norma Regulamentadora (NR) nº 13, relacionada à Portaria 3.214 do Ministério do Trabalho, revisada em 1994, que estabelece inspeção rigorosa em caldeiras com mais de 25 anos de operação. Além disso, prevê treinamento periódico e reciclagem dos profissionais que operem equipamentos térmicos, mesmo os totalmente automatizados, em equipamentos iguais aos de trabalho usual. Até por causa da norma, ele percebe o aumento da conscientização dos clientes na seleção de empresas de manutenção das caldeiras, área que já responde por 15% do faturamento da Aalborg, apenas na linha de produtos industriais. A procura por treinamento está aumentando, mas os especialistas receiam que ainda seja pequena, principalmente em face da elevada rotatividade dos operadores nas empresas.

A cada três meses a Weishaupt promove cursos de um dia para grupos de clientes, abrangendo conceitos teóricos no período da manhã, seguindo pelo treinamento prático à tarde. Contando com uma bancada sofisticada de testes, é possível reproduzir defeitos e erros comuns de operação, mostrando as correções necessárias. “Essa iniciativa evita chamadas irrelevantes do serviço de assistência técnica, evita paradas desnecessárias e também incentiva o operador a cuidar melhor do equipamento”, afirmou Braun. Ele salientou que o curso não têm por objetivo vender novos equipamentos, nem de “doutrinar” os participantes a fortalecer a marca.

A Kei-Tek também oferece treinamento para operadores, preferindo fazê-lo nas instalações do demandante, usando o equipamento existente. “O problema é que, muitas vezes, os clientes não solicitam o treinamento quando mudam o operador”, disse Silva, salientando que a empresa sempre ensina o profissional a fazer pequenas manutenções quando instala seus queimadores.

Apoio tecnológico para melhorar combustão

O Instituto de Pesquisas Tecnológicas conta com técnicos especializados e bancada específica para avaliação de sprays atomizadores, item fundamental para o desenvolvimento e avaliação de queimadores. Montado em 1998, com apoio da BR Distribuidora e recursos do instituto, o laboratório pertence ao agrupamento de energia térmica, da divisão de mecânica e eletricidade, e está situado na Cidade Universitária, em São Paulo.

Química e Derivados: Calor: Messias - corpo técnico tem alta qualificação.
Messias – corpo técnico tem alta qualificação.

“Começamos a estudar o assunto na década de 1980, em meio à crise energética provocada pelo aumento dos preços do petróleo”, explicou o engenheiro mecânico Laiete Soto Messias. A idéia inicial era apoiar o desenvolvimento de programas de conservação de energia, cujo resultado inicial foi a publicação de vários manuais de orientação dedicados a diversos setores industriais. A prioridade foi concedida paras as áreas siderúrgica, petroquímica e de papel e celulose, nas quais o Estado brasileiro possuía forte participação acionária.

Desse primeiro esforço, identificou-se a importância de estudar a combustão em si, em vez de acompanhar processos inteiros. “Descobrimos que os equipamentos térmicos eram, muitas vezes, feitos com base em parâmetros inadequados, retirados de literatura estrangeira não-adaptada às circunstâncias locais”, comentou. As especificações de óleos combustíveis, por exemplo, sempre indicavam baixos teores de enxofre e impurezas. Como as normas ambientais no País se tornaram mais rigorosas, foi preciso adaptar os equipamentos à realidade local.

“A partir de crise do petróleo, a Petrobrás alterou o perfil do refino, adotando óleos mais pesados, com aproveitamento intensivo de subprodutos para gerar mais gasolina e óleo diesel, porque não havia alternativa”, recordou-se Messias. Com isso, os óleos combustíveis passaram a ser formulados a partir dos resíduos de vácuo e do Rasf (resíduo asfáltico), diluídos com frações leves. “Os óleos até melhoraram, têm no máximo de 1% de enxofre, mas o teor de asfaltenos ainda é elevado”, avaliou.

Química e Derivados: Calor: Feixe de laser mede gotículas em spray.
Feixe de laser mede gotículas em spray.

A nebulização do combustível interfere na qualidade das emissões após a queima. A rigor, mantida a viscosidade, a distribuição das gotas será a mesma nos bicos atomizadores, desde que a composição do óleo seja idêntica à do padrão. “Como no caso brasileiro isso não se verifica, é preciso melhorar a nebulização, não bastando esquentar o combustível para acertar a viscosidade”, explicou.

Na bancada de spray, o bico do queimador é instalado em um sistema de injeção de óleo e ar comprimido, na pressão de serviço. “Simulamos o comportamento do queimador em trabalho real”, disse Messias. O óleo usado nos teste é um lubrificante, cuja viscosidade pode ser ajustada ao ponto do combustível desejado. O ar comprimido facilita o trabalho, substituindo o vapor de arraste, usado nos óleos pesados. A capacidade da instalação vai a 1.500 kg/h de vazão de óleo, podendo ensaiar, com artifícios, bicos até 5 t/h de vazão.

O bico é colocado na posição vertical, dentro de uma cabine fechada, com recirculação do líquido bombeado. Um feixe de raio laser de 18 mm atravessa a secção transversal da névoa formada, a uma distância entre 250 e 300 mm do bocal, atingindo uma rede de sensores ópticos. “Medimos o espalhamento da luz, pois quanto maior a gota, menor o espalhamento, permitindo calcular a distribuição do tamanho nessa secção”, explicou. Também o perfil de vazão ao longo da secção pode ser determinado.

Os dados obtidos e tratados permitem analisar o comportamento do bico atomizador, calcular a quantidade de vapor a injetar para a nebulização adequada, ou recomendar novo desenho para o bocal. Um dos trabalhos mais freqüentes do laboratório tem sido o desenvolvimento de novos bocais para óleos ultraviscosos, com patrocínio do CTPetro.

Aprovado na nebulização, o bico é colocado em uma caldeira para verificar seu desempenho operacional. Isso também permite caracterizar as condições ideais de trabalho do bocal, para orientação dos usuários. “Muitos operadores regulam o queimador apenas olhando para o formato da chama, insuficiente para garantir o melhor desempenho”, comentou.

O IPT possui também equipamentos especiais, capazes de analisar a temperatura e a composição da chama, verificando os fenômenos de troca térmica e a formação de poluentes. “Ao comprar queimadores, a Petrobrás já exige dos fornecedores a garantia de teores baixos de emissão de particulados e gases de enxofre”, comentou.

Química e Derivados: Calor: IPT faz ensaios em fornalhas especiais.
IPT faz ensaios em fornalhas especiais.

Uma fornalha vertical, construída com investimento de US$ 250 mil, oriundos da Petrobrás, empresas privadas e órgãos oficiais, permite avaliar o desempenho de queimadores em fornos de pirólise de nafta. “Nesse caso, o problema é a velocidade dos gases de queima para não elevar demais a temperatura da superfície dos tubos internos, que provocariam a formação de coque, paralisando a operação”, afirmou Messias. Segundo informou, só existem três fornalhas desse porte, com essa configuração, em todo o mundo.

Na década de 1980, o IPT também foi pioneiro nas pesquisas para gaseificação de biomassa, inicialmente em leito sólido e, depois, em fluidizado. Isso permitiu o avanço da queima de bagaço de cana, cavacos de madeira e outros resíduos.

Os serviços do IPT estão à disposição das empresas interessadas tanto no desenvolvimento de equipamentos térmicos, quanto na conservação de energia. Messias adverte, porém, que o instituto não é adequado para testes de rotina, como a mediação de emissão de particulados ou CO. “Nossa mão-de-obra e instalações são extremamente qualificadas, custam caro, sendo recomendadas para estudos mais complexos”, afirmou. Os interessados devem apresentar uma consulta, para a qual o instituto elaborará uma proposta de estudo completa, incluindo cláusulas de sigilo. Caso o interessado aprove o estudo e assuma os custos, será preciso definir um cronograma de trabalho compatível com os serviços já em andamento.

Cursos – Além da prestação de serviços, o IPT ministra cursos na área térmica. Normalmente no mês de agosto, é apresentado o curso de Combustão Industrial para profissionais de nível superior, abrangendo estequiometria das reações de combustão, expansão de jatos e combustão de gases, combustão de líquidos e de sólidos, geração de poluentes em processos industriais de combustão, variáveis de interesse, trocas de calor entre chamas e superfícies, modelagem numérica aplicada à combustão e visita ao laboratório de combustão industrial do IPT. Esse curso começou a ser ministrado em 1986, e também pode ser realizado para grupos fechados in company.

Em outubro, realiza-se o curso de balanço de massa, energia e controle de emissões atmosféricas aplicados a processos industriais de combustão, incluindo a realização de experimento no laboratório do instituto. Já o uso de energia na indústria: otimização e racionalização, normalmente é apresentado em dezembro, visando capacitar profissionais de nível superior atuantes em projetos, operação ou gerenciamento de equipamentos ou unidades industriais a usar melhor a energia. Mais informações sobre os cursos do IPT na área de energia térmica podem ser encontradas no site www.ipt.br/dme/aet.

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