Modelagem energética do processo de calcinação da Alcoa Poços, utilizando o Excel para estudo de impacto das principais variáveis de processo em energia

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo geral realizar o balanço de energia do processo de calcinação de alumina da unidade da Alcoa em Poços de Caldas, comparar os resultados com a simulação industrial desenvolvida no software Aspen Plus e avaliar quantitativamente os impactos das principais variáveis de controle no consumo energético. A metodologia consistiu na modelagem matemática do calcinador, seguida da execução de diferentes cenários operacionais em ambas as plataformas (Excel e Aspen Plus), utilizando taxas de produção típicas de 7 ton/h e 16 ton/h para a comparação dos dados. Os resultados demonstraram que a temperatura do forno é o parâmetro de maior impacto na energia do processo, seguida pela umidade do hidrato, comportamento coerente com a dependência do poder calorífico do gás natural e da entalpia de vaporização da água. Em contrapartida, as vazões de ar de transporte, fluidização e combustão apresentaram as menores influências no consumo energético global. A comparação das simulações evidenciou que os desvios da modelagem analítica variam conforme a taxa de produção, apresentando uma diferença média de 28% para o cenário de 7 ton/h e de apenas 8% para o cenário de 16 ton/h em relação aos valores do simulador industrial. Conclui-se, a partir da proporção entre os impactos, que os resultados mantiveram-se consistentes em ambas as metodologias, indicando que ambos os modelos respondem de forma qualitativamente idêntica às alterações de carga, validando o direcionamento das curvas. Dessa forma, comprova-se a estabilidade física do equacionamento.