FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
PEDRO HENRIQUE CARPINETTI COSTA
RONALDO FENILI
CINTEC 2014
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
Cenário - futuro da energia elétrica no Brasil
MAIOR PREOCUPAÇÃO DA INDÚSTRIA ENERGIA ELÉTRICA
Crescimento da economia Demanda
Disponibilidade agora e futura
Crescimento da economia Demanda
Baixo nível de água reservatórios e mudança regime de chuvas
Necessidades de uso de fontes alternativas (térmica e eólica) � custo?
Novas usinas e novas linhas de transmissão e distribuição
Preço do kWhReajustes normais e repasses atrasados
Uso intensivo de termoelétricas � custo geração >>>> hidroelétricaUso intensivo de termoelétricas custo geração >>>> hidroelétrica
Valor do Kwh hoje (04/09/14) futuro
Brasil � R$ 345,63 ............. ???EUA � R$ 128,23 Europa � R$ 338,00
EUA � Sem indícios de problemas de abastecimento e custo hoje bastante menor
DISTRIBUIÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA NA INDÚSTRIA DE FUNDIÇÃO
Outros, utilidades, ar comprimido 12%
Acabamento 6%
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
Tratamento térmico 3%
3%
Moldagem e macharia 7%
Fusão e Manutenção
72%
Perfil de distribuição do consumo de energia nos diversos processos na indústria de fundição.
Fonte: US DEPARTMENT OF ENERGY - THEORETICAL/BEST PRACTICE ENERGY USE IN METALCASTING OPERATIONS - J. F. SCHIFO AND J.T. RADIA.
Histórico do forno cubilô na fundição
Inicialmente principal fonte de metal líquido
(quase 100%) era
NO EUA e EUROPA
Atualmente cerca de 50% a 60% do
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
(quase 100%) era derretido no forno cubilô
de 50% a 60% do ferro fundido é
derretido no cubilô
100 %
50 %
Modernização do cubilô
Dessulfuração do metal
Problemas ambientais
Surge industrialmente forno indução a
cadinho
Crescimento do nodular
Forno ElétricoForno a Arco e outros
Histórico do forno cubilô na fundição
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
Forno Elétrico
à Indução
Distribuição de fusão por tipo de forno na indústria de fundição de ferro nos Estados Unidos.
Fonte: US DEPARTMENT OF ENERGY - THEORETICAL/BEST PRACTICE ENERGY USE IN METALCASTING OPERATIONS - J. F. SCHIFO AND J.T. RADIA.
Forno Cubilô
Histórico do forno cubilô na fundição
Inicialmente principal fonte de metal líquido
NO BRASIL
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
fonte de metal líquido (quase 100%) era
derretido no forno cubilô Atualmente menos de 30 % do
ferro fundido é derretido no
cubilô
100 %
30 %
Dessulfuração do metal
Problemas ambientais
Surge industrialmente forno indução a
cadinho
Crescimento do nodular
Abastecimento e qualidade do
coque brasileiro
Avanços tecnológicos do forno cubilô
• Projeto considerando a fluidodinâmica, a termodinâmica e a cinética.
• Campanha variável (diária até uma semana) – refratários e projeto especial.
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
• Campanha variável (diária até uma semana) – refratários e projeto especial.
• Sistemas de limpeza de gases ambientalmente corretos.
• Granulação da escória para uso como agregado ou clínquer de cimento.
• Qualidade do metal – controle na preparação de carga e operacional.
• Dessulfuração do metal – Processo continuo na saída do forno (consolidado) e processo batch em panela de vazamento (em final de desenvolvimento).desenvolvimento).
• Automação do forno – Carregamento, equipamentos periféricos, sopro.
Avanços tecnológicos do forno cubilô
• Qualidade do coque brasileiro – Melhores blends e maior controle
Mercado de coque
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
• Qualidade do coque brasileiro – Melhores blends e maior controle operacional na coqueificação:
� Menor teor de cinzas� Menor teor de enxofre� Maior PCI� Melhores propriedades mecânicas� Melhores propriedades térmicasMelhores propriedades térmicas
• Disponibilidade – Coquerias hoje com ociosidade e com possibilidade de rápido crescimento da capacidade de produção
Investimento - unidade completa forno cubilô
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
Instalação típica para fusão com forno cubilô de vento frio e seus periféricos Fonte: Penta Assessoria Ltda.
Investimento - unidade completa forno cubilôEQUIPAMENTOS CONSIDERADOS NO INVESTIMENTO DE UMA UNIDADE FORNO CUBILÔ
� Forno propriamente dito
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
� Forno propriamente dito
� Sistema a seco de limpeza de gases
� Sistema de pesagem de cargas (não automatizado mas mecanizado)
� Sistema de elevação de carga
� Refrigeração da carcaça
� Granulação de escória
� Ante cadinho sem aquecimento
� Ventiladores
� Sistema de sopro (tubulações, anel de vento, etc.)
Investimento - unidade completa forno indução
ChaminéForno à Indução
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
Preparação de cargas
Metálicos
Exaustor
Filtro demangas
Escória
Coifa
Metal
Instalação típica para fusão com forno indução e seus periféricos exceto cabine primáriaFonte: Penta Assessoria Ltda.
Investimento - unidade completa forno induçãoEQUIPAMENTOS CONSIDERADOS NO INVESTIMENTO DE UMA UNIDADE FORNO INDUÇÃO
� Forno propriamente dito
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
� Forno propriamente dito
� Sistema a seco de limpeza de gases
� Sistema de pesagem de cargas (não automatizado mas mecanizado)
� Sistema de carregamento do forno
� Sistema de resfriamento das bobinas
� Cabine primária
� Gerador de emergência
Investimento - unidade completa forno induçãoFORNOS TÍPICOS EM FUNDIÇOES BRASILEIRAS E INVESTIMENTO CORRESPONDENTE
CAPACIDADE DE Até 300 De 300 à De 1000 a De 2000 a De 3500 a
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
PRODUÇÃO t/mês 1000 t/mês 2000 t/mês 3500 t/mês 6000 t/mês
FORNO1,5 t/h
R$
3 t/h
R$
6t/h
R$
8 t/h
R$
12 t/h
R$
FORNO CUBILÔ 550.000,00 1000.000,00 1.200.000,00 1.400.000,00 2.200.000,00
FORNO INDUÇÃO 1.000.000,00 2.500.000,00 4.500.000,00 7.000.000,00 12.000.000,00
VARIAÇÃO %
CUBILÔ/INDUÇÃO55 % 40 % 27 % 20 % 18 %
EM AMBOS INVESTIMENTOS É POSSÍVEL OBTER-SE FINAME
INVESTIMENTO NO FORNO CUBILÔ É DE 2 A 5 VEZES MENOR
Custo operacional comparativo
FORNO1,5
t/h
3
t/h
6
t/h
8
t/h
12
t/h
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
t/h t/h t/h t/h t/h
Custo cubilô
(R$/t)883,00 850,00 830,00 825,00 820,00
Custo indução
(R$/t)984,00 954,00 950,00 925,00 916,00
Diferença
R$/t101,00 104,00 120,00 100,00 96,00
Variação % Variação %
Cubilô/indução89,7 % 89,1 % 87,4 % 89,2 % 89,5 %
Base valor energia elétrica R$ 345,63/kWh
Custo operacional do cubilô de 10 % a 12% menor que o do indução
Vantagens e desvantagens técnicas -Análise qualitativa.
CARACTERÍSTICAS DAS MATERIAS PRIMAS Forno Cubilô Forno Indução
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
CARACTERÍSTICAS DAS MATERIAS PRIMAS Forno Cubilô Forno Indução
Qualidade da sucata de aço e ferro Mais flexível Menos flexível
Teor de sujidades Mais flexível Menos flexível
Rendimento de adição de ferros ligas Menor Maior
Rendimento de carburação Maior Menor
QUALIDADE DO METAL OBTIDO
Todas as classes de ferro fundido cinzento Boa Ótima
Ferro fundido nodular Ruim Ótima
Uniformidade de composição química Aceitável ÓtimaUniformidade de composição química Aceitável Ótima
Grau de nucleação do metal Ótima Aceitável
Flexibilidade de alteração de liga Menos flexível Mais flexível
TIPO DE VAZAMENTO
Continuo Viável Inviável
Intermitente Viável Viável
Cadência de produção Uniforme Com picos
Considerações finais
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
Considerando que:
1. O mercado de coque brasileiro tem condições de atender a 1. O mercado de coque brasileiro tem condições de atender a demanda de coque com um produto de excelente qualidade;
2. Existe um processo de dessulfuração do metal que permite fabricação de ferro nodular a partir de metal. obtido em forno cubilô
3. O mercado dispõe de conhecimento e tecnologia para projeto, fabricação e operação de fornos cubilô;projeto, fabricação e operação de fornos cubilô;
E ainda considerando o estudo comparativo de custooperacional de obtenção de metal liquido realizado pela PentaAssessoria, pode-se afirmar que:
Considerações finais
�O forno cubilô é uma alternativa para redução da vulnerabilidade das fundições frente aos problemas de energia elétrica;
FORNO CUBILÔ – ALTERNATIVA PARA A CRISE DE ENERGIA
energia elétrica;
�O forno cubilô é uma alternativa técnica e ambientalmente viável para as fundições de ferro fundido tanto como simples fusão como para sistema duplex;
�O custo operacional verificado na fusão em forno cubilô é de �O custo operacional verificado na fusão em forno cubilô é de 10 % a 12 % menor que o do forno elétrico de indução;
�O investimento na instalação de fusão baseado em forno cubilô é de 2 a 5 vezes menor que a de igual capacidade baseado em forno de indução.