Consumo energético na produção de plásticos, de onde vem?

A indústria de processamento de polímeros é uma das mais energo-intensivas indústrias de transformação atualmente. O processo de conformação das resinas em produtos finais (ou intermediários) requer alta quantidade de energia elétrica que é convertida em energia térmica no processo para atingir o ponto de fluidez necessário dentro de cada combinação entre tipo de processo e material. Nesse artigo vamos explorar a fonte de consumo energético na produção de transformados plásticos, mais especificamente, dentro de uma operação de transformação de resinas poliméricas em produtos finais.

Pra inicio de conversa é importante reconhecer os diferentes tipos de operação que o trabalho com processos e materiais diferentes demandam. É evidente que o processo principal de uma operação de injeção será diferente do processo principal de uma operação de extrusão-sopro. No entanto, igualmente relevante é a diferença em todo o resto da operação, nos equipamentos periféricos e serviços prediais (utilidades) necessários para suportar cada tipo de operação industrial. Vamos analisar aqui quatro tipos de processos: 

  1. Extrusão de perfis;
  2. Extrusão filme;
  3. Extrusão de monofilamentos;
  4. Injeção. 

Dentro de cada um desses processos vamos dividir as cargas elétricas em 4 tipos:

  1. Carga de suporte técnico e pré-processamento;

Envolve sistemas de água gelada, ar comprimido, processo de secagem, transporte por bombas de vácuo e outras utilidades.

  1. Processo principal;

Está limitado ao processo principal de transformação da resina. Em uma ponta entra pellet, flake ou resina micronizada e de outro lado saem peças semi-acabadas.

  1. Pós-processamento;

Tratamentos do produto transformado após sair do processo principal como refile, corte e dobra ou tratamentos térmicos.

  1. Outros;

Linhas de embalagem, iluminação e outros.

consumo energético produção plásticos

Em geral, os dados mostram a predominância na utilização de energia no processo principal induzida pela alta carga necessária para aquecer e moldar a resina através das resistências e motores da rosca principal. A exceção fica por conta do processo de extrusão de monofilamentos. Já a carga utilizada no pré-processamento e suporte técnico deixa claro algumas diferenças inerentes dos processos. Por exemplo, na extrusão de filmes e na injeção o sistema de compressores é o principal ofensor. No caso da extrusão de filmes o ar comprimido é usado para manter o balão inflado, já na injeção, os periféricos robotizados pneumáticos também fazem com que os compressores tenham grande representatividade nessa categoria. 

No pós processamento a extrusão de monofilamentos chama a atenção não só pela quantidade de processos que o fio ainda passa, mas também pela quantidade energética demandada nos sucessivos tratamentos térmicos.

Ao analisar o consumo específico de cada processo de transformação de resinas, é perceptível a homogeneidade dentro de uma mesma especialidade, o que resulta em variações típicas não maiores que 12% do consumo específico médio. Esse fato demonstra a alta competitividade dessa indústria e também que, possivelmente, variáveis climáticas e regionais influenciam apenas marginalmente no consumo específico na produção de transformados plásticos (o que também diferencia a indústria de plásticos de outras empresas de transformação no cenário nacional).

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Este é apenas um exemplo para demonstrar que existem diferentes camadas de profundidade a serem exploradas sobre o consumo energético na operação industrial de transformação de plástico. Saber quais são os sistemas que estão consumindo energia é fundamental para os próximos passos: a gestão e priorização de investimentos em eficiência energética. Nos próximos artigos vamos falar exatamente desses próximos passos e como eles acontecem na indústria de transformação de plásticos no Brasil. Por enquanto o importante é entender a importância de estar munido de dados para tomar decisões.

Por que você deve monitorar seu uso de energia?

Acho que já ficou claro que avaliar o consumo energético na sua produção de plásticos e buscar reduções no uso de energia irão melhorar a rentabilidade da operação. Mas antes de iniciar e já pular para o passo de tomar ações é fundamental que sejam coletadas informações precisas e objetivas informando como e quando a energia é usada.

O monitoramento de energia e outros recursos fornece informações que permitem gestores industriais reduzir custos operacionais por meio de conhecimento e análise sobre como uma fábrica ou processo utiliza eletricidade, gás, água e outros recursos.

Um sistema competente de monitoramento de energia fornecerá o seguinte:

  1. Coleta automática de dados de uso de energia;
  2. Exibição de dados em tempo real;
  3. Sistema de alertas sobre consumo e demanda atípico ou próximo a limiares;
  4. Facilita análise de performance entre máquinas gêmeas;
  5. Faz o rateio de custos entre produtos de acordo com horário e consumo de energia ou setores;
  6. Audita a fatura da distribuidora de energia ou do seu locador.

Como eu começo a avaliar o consumo energético da produção de plásticos?

Antes de tudo, os medidores em questão precisam ser fisicamente instalados. Todos os medidores das distribuidoras fornecendo em alta tensão já possuem uma saída de dados para a leitura em tempo real dos parâmetros de consumo. 

Já no caso de cargas ou setores em específico, a medição acontece por meio de medidores que precisam acessar de fato o fio pelo qual a corrente a ser monitorada está passando. Aqui existem dois tipos, os medidores de painel simples e os medidores conectados (ou conectáveis). Os medidores de painel são aqueles que apenas exibem as grandezas como corrente e tensão instantânea na porta do painel elétrico. Já os medidores conectados (ou conectáveis) possuem características que permitem que esses dados sejam enviados à bancos de dados para que um histórico de dados seja armazenado e analisado/exibido posteriormente ou em tempo real, é possível que esses medidores também tenham mostradores na porta do painel para visualização de parâmetros instantâneos. 

Ler fisicamente o medidor e analisar manualmente as informações em um intervalo de tempo “regular” está longe de ser eficiente e não é garantido que seja suficientemente preciso para desenvolver análises.

Monitoramento CUBi
Quadro elétrico monitorado por sensores da CUBi

Por onde eu começo?

É essencial que os medidores sejam instalados nos locais adequados. Para determinar esses locais, é necessário que se desenvolva uma análise ponderada dos propósitos para os quais as informações coletadas serão usadas e dos benefícios possíveis dos esforços aplicados.

Se você não sabe exatamente quais áreas devem ser monitoradas, o uso de um medidor portátil temporário fornecerá uma visão valiosa sobre o padrão e o nível de uso de cargas específicas. Com esse tipo de equipamento, às vezes também é possível obter informações relacionadas à qualidade da rede elétrica. Usando essas informações, os melhores locais para a instalação permanente do medidor podem ser facilmente determinados.

Este post é o segundo de uma série focada no mundo de gestão de energia para a indústria de plásticos. Você pode acessar o primeiro da série neste LINK

Ricardo Dias

Engenheiro ambiental e urbano pela UFABC e mestre em Sistemas Sustentáveis com ênfase em Energia pelo Rochester Institute of Technology. É co-fundador da CUBi e atualmente CEO.

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