Análise energética de uma indústria metalomecânica: balanços detalhados dos fornos de cementação e têmpera

Abstract

A presente dissertação tem como objetivo genérico a caracterização energética dos principais consumidores de gás natural da empresa SRAMPORT – Transmissões Mecânicas, Lda., sendo estes os fornos contínuos de têmpera/cementação e revenido. No estudo realizado com vista ao alcance do objetivo anteriormente enunciado foram estimados os custos de operação, identificadas as principais ineficiências e propostas medidas de melhoria que incluem uma análise custo/beneficio. Para que isso fosse possível foram caracterizados, no local, de forma detalhada, os fluxos de energia e massa, as condições de funcionamento dos queimadores dos fornos e estabelecido o seu balanço mássico e de energia. Foram identificadas como principais fontes de ineficiência as perdas pela chaminé, associadas ao elevado excesso de ar com que os queimadores estão normalmente a operar (cerca de 33%) e as perdas pelas paredes do forno, que representam cerca de 27 % do consumo total de gás, atribuíveis, em princípio a um insuficiente isolamento. As propostas de melhoria da eficiência do funcionamento dos fornos inclui: a) Diminuição do excesso de ar com que operam os queimadores, o qual não acarreta qualquer custo de investimento e corresponde a uma poupança anual de 1 974€ e b) Reforço do isolamento térmico, com uma poupança anual estimada em 4 808€. Esta dissertação inclui ainda a apresentação de uma ferramenta que ilustra o uso de matrizes na análise e previsão de consumos energéticos e de indicadores energéticos. Aplicou-se esta metodologia a um caso prático de produção de alumina, com o intuito de demonstrar funcionalidades, tais como a capacidade de prever alterações de consumos e custos energéticos face a variações dos preços de energia, da produção e de alterações na eficiência energética de determinados equipamentos.

The main aim of this dissertation is the energetic characterization of the leading natural gas consumers of the company SRAMPORT – Transmissões Mecânicas, Lda., the continuous annealing/quenching and tempering furnaces. The study developed to achieve the specified goal estimated the costs of the operation, identified the main inefficiencies and proposed measures of improvement, including a cost/benefit analysis. Therefore, the flows of energy and mass and the functioning conditions of the furnaces burners were characterized, in detail, and their mass and energy balances were established. The flue gases losses, related to the excess of air with which the burners are usually functioning (about 33%), and the losses through the walls of the furnaces, representing about 27 % of the global gas consumption, probably due to an insufficient thermic isolation, were the main causes for inefficiency identified. The improvement suggestions for the efficiency of the furnaces include: a) The decrease of the excess air with which the burners operate, a measure that does not imply any cost and that corresponds to annual savings of 1 974 €, b) The reinforcement of the thermic isolation, with annual savings of 4 808€. This dissertation also includes the presentation of an energetic analysis tool that illustrates the use of analysis matrices and the prediction of energetic consumption and energetic indicators. We applied this methodology to a practical case of alumina production, with the aim of showing its functionalities, such as the ability to predict the alterations of energy consumption and costs considering the variations in energy prices, in production and in the energetic efficiency of certain equipment.