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Título: Melhoria da eficiência energética em sistema de evaporadores: uma análise de custos com variações de parâmetros
Título(s) alternativo(s): Improving energy efficiency in evaporator system: a cost analysis with variations in parameters
Autor(es): Santos, Henrique de Oliveira
Orientador(es): Mariano, Carlos Henrique
Palavras-chave: Energia elétrica - Consumo
Evaporadores
Six sigma (Padrão de controle de qualidade)
Processos de fabricação
Eficiência industrial
Electric power consumption
Evaporators
Six sigma (Quality control standard)
Manufacturing processes
Efficiency, Industrial
Data do documento: 31-Jul-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SANTOS, Henrique de Oliveira. Melhoria da eficiência energética em sistema de evaporadores: uma análise de custos com variações de parâmetros. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Especialização em Lean Six Sigma - Certificação Black Belt) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: Este estudo aborda a otimização da eficiência energética em sistemas de evaporadores utilizados na produção de Valina, um aminoácido essencial obtido por fermentação e evaporação. Os evaporadores do processo, formados por Evaporadores de Filme Descendente (FFE) e Evaporadores de Circulação Forçada (FCE), são cruciais nesse processo, empregados para concentração e purificação de compostos gerados durante a fermentação. O elevado consumo de vapor nos evaporadores resulta em altos custos operacionais. A empresa, devido à sua produção segmentada e à alta rotatividade entre campanhas, enfrenta desafios na manutenção de condições operacionais eficientes, o que leva a um desperdício de recursos e a uma ineficiência no processo produtivo. Para solucionar esses problemas, propõe-se a alteração dos parâmetros de vácuo do sistema de evaporadores, avaliação das condições operacionais e a implementação de um plano de ação que visa otimizar o uso de vapor, reduzindo assim os custos associados, feita no trabalho através da alteração dos set-points de vácuo do sistema de controle dos evaporadores. Utilizam-se técnicas de extração de dados, cálculos de balanço de massa e energia, e análise sob diferentes condições de vácuo para identificar ajustes que possam melhorar a eficiência operacional e reduzir custos. Ferramentas Lean Six Sigma, como os <5 porquês=, são aplicadas para identificar ineficiências, causas-raiz e promover melhorias contínuas nos processos industriais. Com a aplicação da solução eleita, espera-se uma redução de 10% no consumo de vapor e, consequentemente, uma diminuição de 10% nos custos operacionais relacionados ao uso de vapor. O estudo visa não apenas aumentar a competitividade industrial e reduzir o consumo de energia, mas também contribuir para a mitigação de impactos ambientais ao minimizar emissões de carbono.
Abstract: This study addresses the optimization of energy efficiency in evaporator systems used in the production of Valine, an essential amino acid obtained by fermentation and evaporation. The process evaporators, formed by Falling Film Evaporators (FFE) and Forced Circulation Evaporators (FCE), are crucial in this process, used for concentration and purification of compounds generated during fermentation. The high steam consumption in evaporators results in high operating costs. The company, due to its segmented production and high turnover between campaigns, faces challenges in maintaining efficient operating conditions, which leads to a waste of resources and inefficiency in the production process. To solve these problems, it is proposed to change the vacuum parameters of the evaporator system, evaluate the operating conditions and implement an action plan that aims to optimize the use of steam, thus reducing the associated costs, carried out in the work through changing the vacuum setpoints of the evaporator control system. Data extraction techniques, mass and energy balance calculations, and analysis under different vacuum conditions are used to identify adjustments that can improve operational efficiency and reduce costs. Lean Six Sigma tools, such as the <5 whys=, are applied to identify inefficiencies, root causes and promote continuous improvements in industrial processes. With the application of the chosen solution, a 10% reduction in steam consumption is expected and, consequently, a 10% decrease in operational costs related to the use of steam. The study aims not only to increase industrial competitiveness and reduce energy consumption, but also to contribute to the mitigation of environmental impacts by minimizing carbon emissions.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35514
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