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Projeto Audit Furnace | Projeto de I&DT Empresas em Copromoção (aviso 33/SI/2015)

A combustão de hidrocarbonetos assume-se como uma atividades mais relevantes nos processos industriais atuais, não se perspetivando a sua substituição massiva por tecnologias emergentes. A melhoria contínua dos sistemas de queima, visando a sua otimização energética, continua hoje em dia, um vetor  de desenvolvimento de inúmeras teses e artigos científicos na prossecução dos objetivos para uma sociedade mais sustentável.

Os fornos industriais utilizados para aquecer ou fundir peças, têm uma preponderância fundamental no panorama operacional das  indústrias um pouco por todo o mundo, não sendo Portuga exceção. São vários os setores que partilham esta necessidade de usar este tipo de equipamentos como o metalúrgico, cerâmico ou vidreiro, constituindo, a sua utilização, uma parcela significativa do   consumo  energético da instalação onde se encontram. Existe por isso a preocupação em tornar fornos energeticamente mais  eficientes  que  resultam numa diminuição dos gastos com a energia. 

Uma parte da eficiência energética, no caso dos fornos, está do lado da fabricação de novos equipamentos. O uso de materiais,  queimadores ou dispositivos de controlo mais eficientes permitem obter uma combustão  mais eficiente e consequentemente  poupanças de energéticas.

Estes fatores, que muitas vezes não são controlados pela instalação que vai usar o forno, terão de ser  complementados por estratégias adicionais  para identificação de outros parâmentros operacionais que permitirão melhorar a eficiência dos mesmos. O alcance deste objetivo prende-se normalmente com requisitos próprios da instalação, com controlo dos parâmetros  de queima ou mecanismos de recuperação  de calor, como pré-aquecimentos.  

A atividade de auditoria energética a estes sistemas revela-se como uma oportunidade de caraterização energética, permitindo o estudo de otimização de parâmetros de funcionamento, constituindo um passo importante no caminho para a eficiência energética. No entanto, os requisitos produtivos tornam-se em sistemas muito resistentes ao ajuste dos parâmentros de funcionamento pelo desconhecimento dos impactos que as suas alterações possam ter na produção. A realidade industrial não permite muitas vezes  a realização de estudos e experiências para a identificação dos parâmentros ótimos de funcionamento. 

 

Uma possível solução para este problema reside na elaboração de modelos computacionais passíveis de efetuar a simulação do funcionamento dos fornos, permitindo a manipulação de variáveis para identificação da combinação ótima de fatores que levam as melhores condições de funcionamento. Este é, contudo, um domínio extremamente complexo e especializado devido aos fenómenos de transferência de calor que ocorrem nestes sistemas e que permitem sustentar esta abordagem. 

Visando o desenvolvimento de uma ferramenta mais ágil de caraterização e otimização energética destes sistemas a ccenergia reuniu-se em consórcio com a Universidade de Évora e com Instituto Politécnico de Setúbal num projeto de Investigação e Desenvolvimento intitulado de "Audit Furnace", apoiado por fundos da União Europeia no âmbito do programa Alentejo 2020, Portugal 2020.

Neste projeto, direcionado para a avaliação de fornos insdustriais, pretende-se aprofundar a abordagem técnico-científica das auditorias energéticas através da investigação e desenvolvimento de modelos físico-matemáticos de simulação inteligente incorporados numa ferramenta informática acessível via web que permita uma análise expedita dos processos de combustão, mecânica de fluidos e trensfeência de calor, assim como a análise do impacto de uma ou mais medidas de melhoria da eficiência energética.

O modelo será finado na adaptação a geometrias diferenciadas de fornos e na modelação física os diferentes processos, recorrendo a dados de medições em ambiente real e simulações detalhadas de CFD - Computational Fluid Dynamic para casos de testes selecionados. Com recurso a modelos matemáticos de aprendizagem, o modelo será validado com a modelação dos desvios dos resultados e o ajuste de parâmetros relevantes.

 

Revista Fundição | Publicação Trimestral | Nº282 | Setembro 2017
Autor: 
Pedro Lima 
DIDF Direção de Inovação, Desenvolvimento e Formação ccnenergia 

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