Integração e otimização de processos na indústria de prensados de madeira

Abstract

A integração energética e a produção de utilidades são de vital importância nos processos químicos, em diferentes setores industriais, desde a petroquímica, aos têxteis, à cerâmica, entre outros. Os processos devem estar energeticamente balanceados, e a viabilidade económica da unidade industrial depende da otimização simultânea dos fluxos energéticos e dos fluxos de produção. Este caso de estudo visa melhorar o desempenho económico de unidades industriais de prensados de madeira, situadas em Tomar e na Nazaré, através da análise de diferentes configurações para produzir as utilidades quentes necessárias. Num enquadramento de sustentabilidade energética, as necessidades térmicas devem ser geradas numa fornalha de biomassa que recorre aos resíduos produzidos em diversas operações do processo (casca, aparas de placas e pó). As unidades industriais utilizavam o fuelóleo, como um dos recursos energéticos, em particular durante os meses de inverno. Neste estudo pretende-se avaliar diferentes configurações de um novo sistema energético das unidades industriais que recorram somente à queima de biomassa. Nos processos industriais as utilidades podem ser geradas de forma direta ou indireta, respetivamente, a partir dos gases de combustão ou através de um termofluido intermédio. Assim, os modelos de investigação operacional podem ajudar a decidir qual a melhor configuração para o sistema energético que permita satisfazer as necessidades de utilidades quentes que o processo requer. As alternativas foram comparadas atendendo aos equipamentos selecionados e seus atributos: a potência requerida para a fornalha e o consumo de biomassa, o número de permutadores/geradores de vapor e área total de transferência de calor, assim como a eficiência global do sistema energético. Para apoio à decisão, foi desenvolvido um modelo de Programação Não-Linear Inteira Mista (MINLP) que considera os detalhes operacionais. A introdução de variáveis binárias permitiu modelar a combinatória das diversas alternativas. Foram ainda, consideradas restrições de caráter prático e/ou baseadas na experiência real de unidades industriais desta natureza.