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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36246| Título: | Avaliação do indicador de desempenho “Frequência de efeito anódico” na indústria de alumínio |
| Título(s) alternativo(s): | Performance evaluation of the indicator “Anodeeffect frequency” in the aluminum industry |
| Autor(es): | Coelho, Caroline de Oliveira |
| Orientador(es): | Rocha, Lucas Bonfim |
| Palavras-chave: | Ânodos Alumínio Energia - Consumo Controle de Qualidade Anodes Aluminum Energy consumption Quality control |
| Data do documento: | 18-Jan-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | COELHO, Caroline de Oliveira. Avaliação do indicador de desempenho “Frequência de efeito anódico” na indústria de alumínio. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025. |
| Resumo: | O alumínio é o terceiro elemento mais comum na crosta terrestre e o metal mais abundante. Suas principais características incluem leveza, boa condutividade elétrica, alta resistência à corrosão e baixo ponto de fusão, o que facilita seu uso em diversos produtos. O alumínio é central na economia global, sendo utilizado em setores como transporte, construção, embalagens, tintas, produtos químicos e farmacêuticos, além de ser importante na busca pela transição energética e por materiais leves e recicláveis necessários na produção de veículos elétricos. Ao longo do processo de obtenção do alumínio, o óxido de alumínio é consumido progressivamente e, quando sua concentração reduz abaixo de 2%, começa a ocorrer o fenômeno de efeito anódico, devido ao favorecimento de reações paralelas, resultando na formação de gases perfluorcarbono que se aderem ao anodo e formam uma fina camada isolante de gás e elevam a tensão na cuba, o que gera impactos ambientais e energéticos. Este estudo de caso, realizado na Companhia Brasileira de Alumínio, visa analisar o efeito anódico na produção de alumínio primário, buscando entender suas causas, consequências e métodos de gerenciamento. Para isso, investigou-se como monitorar e controlar a frequência do efeito anódico abaixo de 0,55 e estimou-se seu impacto no consumo de energia e na emissão de poluentes. A metodologia utilizada foi o ciclo PDCA, em formato de relatório A3. Foram realizados, ao longo do estudo, dois relatórios A3, o primeiro em outubro de 2023 e o segundo em abril de 2024, que tiveram como ações as análises da influência dos parâmetros de processo na frequência de efeito anódico, plano de conscientização de técnicos e operadores, com direcionamento à realização de funil de resolução de problemas, criação de aplicativo para realização desses funis e análise e acompanhamento da granulometria do óxido de alumínio. O método PDCA foi uma ferramenta eficaz para a análise da frequência de efeito anódico na indústria de alumínio, uma vez que se atingiu o objetivo de mantê-la abaixo de 0,55. O último mês obteve frequência de 0,52, mostrando uma redução de 36% em comparação ao início do estudo, com frequência de 0,81 em abril de 2023. O consumo de energia por efeito anódico foi estimado em 960 MWh por mês, o que idealmente seria em torno de 320 MWh, aumentando o custo de produção em R$400 mil. As emissões mensais de gás carbônico foram estimadas em 5,5 mil toneladas. Além disso, os gases perfluorcarbonos, apesar de serem gerados em menores quantidades, possuem alto potencial de aquecimento global e são responsáveis diretos pelo aumento de tensão e consumo de energia na ocorrência de efeito anódico. |
| Abstract: | Aluminum is the third most common element in the Earth's crust and the most abundant metal. Its main characteristics include lightness, good electrical conductivity, high resistance to corrosion, and low melting point, which facilitates its use in several products. Aluminum is central to the global economy, being used in sectors such as transport, construction, packaging, paints, chemicals, and pharmaceuticals, as well as being important in the search for the energy transition and for lightweight and recyclable materials needed in the production of electric vehicles. Throughout the aluminum emission process, aluminum oxide is progressively consumed and when its concentration reduces below 2%, the anodic effect begins to occur due to the favoring of parallel reactions, resulting in the formation of perfluorocarbon gases that adhere to the anode and form a thin layer of gas insulation and increase the voltage in the tank, which generates environmental and energy impacts. This case study, carried out at Companhia Brasileira de Alumínio, aims to analyze the anode effect in the production of primary aluminum, seeking to understand its causes, consequences and management methods. To this end, was investigated how to monitor and control the frequency of the anode effect below 0.55 and estimated its impact on energy consumption and pollutant emissions. The methodology used was the PDCA cycle, in A3 report format. During the study, two A3 reports were carried out, the first in October 2023 and the second in April 2024, which included analyzes of the influence of process parameters on the frequency of the anode effect, an awareness plan for technicians and operators aimed at carrying out problem- solving funnels, creating an application to carry out these funnels and analyzing and monitoring the granulometry of aluminum oxide. The PDCA method was an effective tool for analyzing the anode effect frequency in the aluminum industry since the objective of keeping it below 0.55 was achieved. In the last month, there was a frequency of 0.52, a 36% reduction compared to the beginning of the study, with a frequency of 0.81 in April 2023. Anode effect energy consumption was estimated at 960 MWh per month, which ideally would be around 320 MWh, increasing the production cost by R$400 thousand. Monthly carbon dioxide emissions were estimated at 5.5 thousand tons. Furthermore, perfluorocarbon gases, despite being generated in smaller quantities, have a high global warming potential and are directly responsible for the increase in voltage and energy consumption in the event of the anode effect. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36246 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia Química |
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