Calor – Indústrias buscam opções mais sustentáveis

Caldeiras evoluem para melhorar a sustentabilidade dos provessos

A inovação em sistemas de combustão embute a preocupação da indústria com o meio ambiente.

Cada vez mais, as melhorias nos projetos das caldeiras trazem na sua constituição conceitos de sustentabilidade. Aliás, não é por acaso que a vedete do momento são os modelos para biomassa.

Além disso, grandes investimentos foram retomados, sobretudo no setor de papel e celulose, que tem alavancado os negócios e incentivado o desenvolvimento de equipamentos de alto desempenho.

Mas, mesmo diante desse cenário positivo, os fabricantes precisam se desdobrar para driblar os efeitos deletérios das constantes evoluções do preço do aço.

Após um 2020 estagnado, o primeiro semestre deste ano trouxe novos investimentos à indústria de equipamentos térmicos.

Química e Derivados - Caldeiras evoluem para melhorar a sustentabilidade dos provessos ©QD Foto: Divulgação
Caio Henrique de Santana Eboli, proprietário da Consultherm

“O mercado está se recuperando bem nesse momento; vários segmentos já retomaram ou mesmo superaram os níveis de atividade anteriores à pandemia”, atesta o engenheiro Caio Henrique de Santana Eboli, proprietário da Consultherm, empresa que representa a Alfa Laval Aalborg Indústria e Comércio.

Uma das demandas mais representativas tem sido a dos equipamentos para a indústria de celulose e papel.

Com menos vigor, porém ainda assim importantes para os fabricantes de caldeiras, são os segmentos de açúcar e álcool, de embalagens, têxtil e de bebidas.

Sobre o perfil de compra, Eboli aponta que o mercado quer equipamentos com alto nível de automação, menor necessidade de interferência de operadores, máxima segurança e economia no consumo de combustível.

Além disso, hoje, há uma grande procura por caldeiras de alta performance (maior ou igual a 90 bar e 500°C), conforme observa Rodolfo Rodrigues, do departamento comercial da CBC Indústrias Pesadas.

Apesar da demanda em expansão, os fabricantes de caldeiras enfrentam as constantes variações do preço do aço. Desde o início do ano, o valor do insumo aumentou seis vezes.

Para agravar a situação, a sua oferta foi reduzida, dificultando assim a produção, que é baseada essencialmente no aço.

“Materiais e componentes elétricos também tiveram aumento, em menor escala; o fornecimento de energia elétrica é preocupante, porém ainda não chegou a impactar muito fortemente nossos custos”, avalia Eboli.

Outro fator de impacto nos negócios têm sido os custos de transporte, sobretudo quanto ao frete internacional na aquisição de matérias-primas e insumos essenciais.

Além desse entrave, o setor também não pode mais contar com os grandes investimentos da Petrobras, que em outros tempos, sustentavam as vendas de caldeiras.

Química e Derivados - Caldeiras evoluem para melhorar a sustentabilidade dos provessos ©QD Foto: Divulgação
Rodolfo Rodrigues, do departamento comercial da CBC Indústrias Pesadas

“Pelo andar da carruagem, isso não voltará mais”, afirma Rodrigues, referindo-se à estatal. A saber: hoje, os principais projetos estão em clientes da iniciativa privada.

Papel e Celulose – Prova disso se vê nos negócios da CBC. A companhia está envolvida com um grande projeto para a indústria de papel e celulose.

Trata-se de duas aquatubulares de alta pressão e de temperatura elevada. Uma delas é para queima de licor preto (black liquor) e outra para biomassa com tecnologia de combustão em leito fluidizado borbulhante (BFB).

As caldeiras foram desenvolvidas para a LD Celulose S.A., uma joint venture, entre a austríaca Lenzing e a brasileira Duratex, formada para implantar uma das maiores fábricas de celulose solúvel do mundo.

Com investimento de R$ 5,2 bilhões, a planta está localizada no Triângulo Mineiro, entre os município de Indianópolis e Araguari, e deve iniciar as operações no ano que vem.

“Juntas contribuirão para a geração de 144 MW de energia limpa”, enfatiza Rodrigues, referindo-se às caldeiras de recuperação química e de biomassa.

Aliás, entre os modelos do portfólio da CBC, os destaques ficam por conta justamente das caldeiras de recuperação química para queima de licor preto, destinadas ao mercado de papel e celulose.

Esse segmento, segundo Rodrigues, cada vez mais tem requerido grandes capacidades e com pressão superior a 100 bar e temperatura acima de 500°C.

E antecipa que o mercado já demanda equipamentos de capacidade igual ou superior a 2.000 t/hora de vapor superaquecido.

“Nossa tecnologia tem acompanhado a evolução desse setor”, afirma Rodrigues.

Com os negócios a todo vapor, a fabricante investiu em infraestrutura. Entre o final de 2020 e os quatro primeiros meses deste ano, a CBC ampliou em cerca de 20% sua área construída (agora são 80 mil m²).

Além disso, adquiriu uma tecnologia de última geração para o processo automático de solda (welding robot) para os coletores de vapor das caldeiras.

A companhia atende também o mercado de geração de energia em equipamentos para UTE 50 MW (Unidades Termelétricas), com caldeiras a partir de 200 t/hora de vapor, com alta pressão e temperatura igual ou superior a 490°C. A CBC é uma companhia do grupo Mitsubishi Power, do Japão, e sua fábrica localizada em Jundiaí-SP produz caldeiras aquatubulares de alta pressão e temperatura, sem limitação de capacidade, para a queima de diversos tipos de combustíveis.

Além das caldeiras, a CBC também oferece trocadores de calor de grande porte. Rodrigues explica que esse segmento, para a companhia, é voltado para a área de refino de petróleo.

No entanto, os negócios têm estado em baixa, com poucas consultas e mais voltados para a manutenção do parque existente.

Flamotubulares – A Alfa Laval Aalborg, por sua vez, é considerada a maior fabricante de caldeiras flamotubulares do país. A planta de Petrópolis-RJ tem capacidade para produzir vinte modelos por mês.

A saber: a companhia descontinuou a fabricação de equipamentos aquatubulares no Brasil e, na fábrica, hoje, só são terceirizados os sistemas de recepção e transporte da biomassa.

Os destaques do seu portfólio ficam por conta das caldeiras para queima de biomassa, sobretudo os modelos FAM e LHC.

O primeiro é uma caldeira do tipo ambitubular de alta performance para queima de lenha, cavaco, briquetes e bagaço.

Seu projeto contempla três passes de gases, com fornalha aquatubular, totalmente imersa, e possui capacidades de 12 t/hora até 28 t/hora, com pressão de projeto até 21 bar.

A caldeira LHC também é ambitubular com três passes de gases, fornalha constituída de painéis de tubos aletados, circulação natural e tiragem induzida, fornecida para queima de lenha em toras e cavaco.

Suas capacidades vão de 6,5 t/hora até 10 t/hora e 30 t/hora (sob consulta), com pressão de projeto até 21 bar.

Fundada em 1938, como ATA, a empresa dedicou-se, naquele momento, à produção de queimadores industriais para óleo combustível.

Em 1954, passou a fabricar caldeiras flamotubulares, para em 2000, a dinamarquesa Aalborg Industries adquirir da Mitsubishi Heavy Industries o controle da ATA.

Onze anos depois, a Alfa Laval comprou a Aalborg e voltou a produzir as caldeiras em Petrópolis-RJ, onde sua história começou.

Biomassa – Cada vez mais, o combustível renovável tem a primazia do mercado e, justamente por isso, as caldeiras de biomassa estão em alta.

Segundo Rodrigues, a tendência é o apreço por este tipo de tecnologia, pois é capaz de contribuir não somente para reduzir as emissões de gases de efeito estufa e gerar economia de consumo de combustível, como também auxiliar em soluções de eficiência e distribuição energética.

O engenheiro especialista da CBC, Ronaldo Flávio Faria, acrescenta que a utilização de combustíveis renováveis para geração de energia limpa e segura já é uma realidade no mercado e deverá se tornar cada vez mais importante à medida que a sociedade avance nas metas estipuladas nos acordos globais para redução dos gases de efeito estufa e descarbonetação da matriz energética.

Para Faria, nesse contexto, os diversos tipos de biomassa disponíveis no mercado brasileiro, com grandes volumes e fornecimento garantido em contratos de médio e longo prazo, são uma escolha natural para substituir e/ou reduzir significativamente o uso de combustíveis fósseis.

“Desta forma, pode-se dizer com certeza que a geração de vapor a partir da queima deste combustível renovável em caldeiras de biomassa será a grande vedete do mercado”, diz.

Ele comenta que a queima de biomassa para cogeração de energia é uma prática bastante conhecida da indústria, desde as tradicionais caldeiras equipadas com grelha fixa até as mais modernas que operam em leito fluidizado.

No quesito construtivo, este tipo de equipamento é diferente do modelo tradicional.

Em geral, elas são caldeiras mais complexas, com estruturas metálicas de sustentação para os diversos componentes, com aparelhos e sistemas auxiliares, sistema de combustão em leito de areia que, segundo Rodrigues, requer maiores cuidados e especificações, tanto em combustível quanto na operação do equipamento, além de componentes e sistemas de automação e controle bem mais amplos, diversos e sofisticados.

Segundo Eboli, essas caldeiras têm uma maior área de troca térmica, em relação às caldeiras a gás ou a óleo, por exemplo. Aliás, para ele, o equipamento para queima de biomassa também tende a ser a vedete do mercado, e elenca algumas vantagens deste tipo de tecnologia.

Ele destaca o baixo custo, o fato de ser uma fonte renovável, a sua capacidade de reaproveitamento de resíduos e por gerar menos poluição, se comparada às tradicionais fontes não renováveis, como o carvão e o petróleo.

Sobre a linha de caldeiras para biomassa da Alfa Laval Aalborg, ele cita que houve uma série de melhorias nos sistemas de alimentação, controle, segurança, automação e limpeza.

“Na automação, temos hoje o que existe de mais moderno com o nosso Sistema Supervisório AI-VIEW”, afirma Eboli.

Como explicou, essa tecnologia traz vantagens como a operação da caldeira feita por um computador convencional; a visualização da operação em um monitor de 21,5 polegadas e a facilidade no gerenciamento, controle e análise da operação, entre outros.

Outro destaque é o sistema de limpeza de tubos de gases com ar comprimido, que funciona sem interromper a operação da caldeira, requererendo uma limpeza ao ano, por exemplo.

Gás Natural – Os equipamentos que operam com gás natural já tiveram a preferência do setor. Segundo Rodrigues, espera-se que a partir do novo marco regulatório do gás natural (Lei 14.134, de 2021) os projetos com equipamentos que operam com gás natural ganhem força e viabilidade financeira.

Atualmente, os modelos mais requisitados têm sido para combustíveis de fontes renováveis, como o caso da biomassa (cavaco, restos de madeira e bagaço-de-cana), sobretudo nos projetos de Unidades Termelétricas.

Segundo Eboli, as caldeiras a gás ainda têm seu espaço, pois em algumas regiões (principalmente os grandes centros) é praticamente impossível a queima de biomassa, seja pela baixa disponibilidade ou pelos limites de emissão de particulados.

Ele explica que, para cada tipo de combustível, a companhia disponibiliza um tipo de caldeira.

Basicamente, os equipamentos a óleo e gás possuem a mesma configuração, alterando-se o queimador e alguns acessórios.

Enquanto as caldeiras de biomassa também possuem vasos de pressão semelhantes, sendo alterados os sistemas de grelhas em função do tipo da matéria.

Vale dizer que é o combustível que determina a configuração da caldeira e o sistema de combustão, podendo ser queima em suspensão, grelha, pulverizado ou em leito fluidizado borbulhante ou circulante.

Segundo Rodrigues, a fonte de combustível escolhida traz consigo variáveis de projeto e aplicações dos materiais construtivos para os equipamentos, além do uso de aparelhos e componentes auxiliares diferenciados para se adaptarem aos requisitos resultantes da combustão que libera energia na forma de calor.

“É necessário considerar as reações químicas resultantes da queima de determinado combustível sobre toda a cadeia do processo, nas emissões de gases e, em especial, as reações sobre os materiais construtivos, tais como corrosão, incrustação, superaquecimento, entre outros”, reforça Rodrigues.

Sustentabilidade – O compromisso com a energia limpa movimenta o setor também com a procura por acessórios capazes gerar menores índices de emissões atmosféricas.

Não por acaso, equipamentos periféricos, como analisadores de gases de saída e economizadores são considerados imprescindíveis para o desenvolvimento da tecnologia das caldeiras hoje.

Segundo Rodrigues, sem manter o foco na sustentabilidade os fabricantes de caldeiras não persistirão no mercado.

As normas regulamentadoras requerem que os novos equipamentos sejam projetados para atender quesitos como a redução do consumo de energia, a menor emissão de particulados e a diminuição de ruídos, entre outros fatores de eficiência ambiental.

Eboli destaca que as caldeiras já são produzidas com toda a tecnologia para poluírem o mínimo possível. “Isso é obtido com um eficiente projeto de queima, bem como sistemas de controle de emissões, tipo multiciclones e lavadores de gases”, exemplifica.

Nos últimos anos, o mercado nacional de componentes evoluiu muito, porém não produz tudo localmente. Na parte de componentes de elétrica, automação e controle ainda há forte participação de importados.

De qualquer forma, hoje, os fabricantes conseguem desenvolver caldeiras capazes de queimar os mais variados tipos de resíduos gerados nos processos, como lodo biológico, resíduos sólidos urbanos, biomassa, entre outros, com alta eficiência e o menor índice de emissões atmosféricas.

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