A moagem úmida é um dos processos mais importantes da unidade da Imerys de Brás Cubas, em Mogi das Cruzes (SP), que produz carbonato de cálcio para mercados como tintas, papel, plásticos e alimentos e que consumia cerca de 37% do custo total de energia da planta. Com o objetivo de otimizar o consumo de dispersante e microesferas e otimizar o consumo de energia elétrica, a empresa investiu no Projeto Flash, com controles automáticos, e conseguiu reduzir o gasto energético.
A moagem úmida é um dos processos mais importantes da planta, representando cerca de 68% do total produzido. O consumo de energia elétrica representava, na época da implementação do Projeto Flash, cerca de 10% do custo variável da planta – só o consumo da moagem úmida atingia 37% do custo de energia total. A Imerys avaliou que “uma boa produtividade aliada com um processo enxuto contribuiria para redução de custos na unidade”, alinhando à meta global da empresa de ser 2% mais eficiente energeticamente do que no ano anterior.
O processo consistiu da micronização/moagem do slurry (carbonato de cálcio em suspensão com água e dispersante) com moinhos verticais tipo SMD. São produzidos desde produtos muito finos até produtos mais grossos. Os principais parâmetros de qualidade dos produtos são: tamanho de partícula, viscosidade e teor de sólidos. Por ser um processo muito crítico em relação à operação e ao consumo energético, o time do projeto identificou oportunidade de automatizar algumas etapas do processo com objetivo de otimizar o consumo de dispersante e microesferas – alguns dos insumos mais relevantes para a planta de BC, além de otimizar o consumo de energia elétrica.
O processo não possuia controle automático e dependia de muitas intervenções humanas, resultando em alta variabilidade de processo e qualidade – e, consequentemente, gerando baixa capabilidade do processo. Neste sentido, o escopo do projeto foi elaborado para aprimorar tais controles e garantir um processo mais estável. Antes do projeto, as alterações de processo só eram realizadas após as análises de qualidade, realizadas a cada quatro horas, além de dosagem única de água para controle de teor de sólidos.
O Projeto Flash foi composto por quatro controles automáticos que, além de permitirem alterações do processo em tempo real, contribuiram para o acesso aos dados do processo em tempo real: dosagem de dispersante, viscosidade, teor de sólidos e eficiência energética.
O controle de dosagem de dispersante tem como função manter constante a proporção de dispersante em função da vazão de alimentação – o dispersante tem grande importância no processo de moagem por auxiliar na moabilidade do carbonato, garantindo melhor dispersão de carbonato, água e esferas. Além disso, trata-se de um insumo fundamental para controlar a viscosidade do produto final. A vazão de alimentação na cascata pode aumentar ou diminuir, então automaticamente a dosagem de dispersante por moinho altera para manter o consumo específico estável. Essa melhoria permitiu uma economia anual de 3% no consumo de dispersante.
O controle de viscosidade é um ajuste fino do controle da dosagem de dispersante: ao atingir a proporção relativa de dispersante desejada (kg/ton), o controle passa a ler a viscosidade do processo, que é convertida para a viscosidade medida em laboratório. A dosagem de dispersante passa a ser variada em função da viscosidade medida e de quão longe está da qualidade desejada. Para corrigir a viscosidade, foi necessário fazer análises no laboratório e correlacionar os valores com a viscosidade medida no processo.
O principal objetivo era determinar a viscosidade do produto final a partir da viscosidade do processo, garantindo menor consumo de dispersante possível e maior estabilidade nos valores de viscosidade. O controle de teor de sólidos – ou a diluição em cascata – atuou na manutenção constante da quantidade de água no slurry que passa pelos moinhos, já que o processo de moagem, por ser exotérmico, faz com que o teor de sólidos ao longo da cascata aumente devido à evaporação da água.
Foram realizados estudos onde concluiu-se que, para obter maior estabilidade no processo de moagem e a maior durabilidade das esferas, o teor de sólidos ao longo da cascata deve ser constante. Para esse controle, houve uma economia anual de 10% no consumo deste insumo. Por fim, o controle de eficiência energética precisa para manter constante o consumo específico de energia elétrica por produto (kWh/ton): se o consumo de energia aumentar, a vazão de alimentação na cascata aumenta (e vice-versa), de modo que a qualidade do produto seja garantida.
A moagem, por ser um processo físico, é totalmente dependente do consumo de energia para micronizar o produto, então é muito importante manter um consumo constante de energia elétrica, garantindo a qualidade e o custo do material. Este controle proporcionou uma economia anual de 5% em energia elétrica.
Autores: Cassiano Vargas Raad (coordenador de excelência operacional), Carolina Enge de Carvalho (engenheira de processos), Fernando Benedito da Silva (analista de processos), Rogério Miranda (gerente de planta) e Paulo Rebechi (gerente de engenharia)
