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Sistema de monitoramento controla qualidade do óleo usado em termelétricas

Tecnologia, baseada em sensores e softwares de inteligência artificial, e desenvolvida a partir de pesquisas do ITP e do PEP/Unit, já foi aplicada em termelétrica de PE

às 21h08
Esquema do sistema de monitoramento do óleo combustível usado em termelétricas, desenvolvido em pesquisa do ITP e do PEP/Unit
Esquema do sistema de monitoramento do óleo combustível usado em termelétricas, desenvolvido em pesquisa do ITP e do PEP/Unit
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As usinas termelétricas vêm sendo mais utilizadas no Brasil como alternativa imediata para diminuir o impacto da crise hídrica que pode afetar a produção de energia, principalmente no Centro Sul do país. No entanto, elas também são apontadas como desvantajosas, pois utilizam combustíveis, em sua maioria fósseis, para a produção de energia, e a queima deles acaba aumentando os níveis de poluição. Mas uma pesquisa criou uma nova tecnologia para monitorar a qualidade do óleo combustível utilizado na indústria, minimizando os impactos causados ao meio ambiente pelas usinas.

O trabalho foi realizado pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos (PEP), da Universidade Tiradentes (Unit), e pelo Instituto de Tecnologia e Pesquisa (ITP), ligado ao Grupo Tiradentes. Durante cerca de quatro anos, os pesquisadores desenvolveram um sistema de monitoramento on-line da qualidade do óleo utilizado nas termelétricas, derivado do petróleo, que é utilizado normalmente para geração de energia. Esse monitoramento acontece graças a um sistema desenvolvido com sensores infravermelhos orientados e operados junto com modelos matemáticos de calibração e modelos baseados em inteligência artificial. 

O professor Gustavo Rodrigues Borges, responsável pela pesquisa, disse que esse sistema torna possível obter e analisar dados e informações sobre as propriedades físico-químicas do óleo utilizado, como teor de água, densidade, viscosidade e poder calorífero. “O grande diferencial desta tecnologia é a possibilidade de realizar o monitoramento da qualidade do óleo combustível de maneira on-line e sem coleta de amostras, pois o sensor/sonda está conectado diretamente na tubulação por onde escoa o óleo combustível. Sem a presença da tecnologia desenvolvida, as amostras seriam coletadas e enviadas para um laboratório, para serem analisadas. Este procedimento de coleta e envio para um laboratório demanda tempo [no mínimo dois dias] e impossibilita que ações corretivas sejam executadas no processo quando amostras fora das especificações são encontradas”, explicou. 

O combustível é monitorado por um equipamento chamado espectrofotômetro de infravermelho próximo (NIR), conectado por fibra ótica a um conjunto de sondas de imersão. “Estas sondas são como sensores que irão captar as informações físico-químicas do óleo combustível através da interação da amostra de óleo com a radiação de infravermelho. A radiação passa pela amostra e é refletida para o equipamento, onde as interações químicas na presença do feixe luminoso são computadas e transformadas em um sinal chamado de espectro”, detalha o professor, acrescentando que o sistema tem ainda um software desenvolvido pela equipe, com base em algoritmos de inteligência artificial, o qual processa os espectros coletados e obtém as informações sobre como está a qualidade do óleo. “Estes espectros podem ser coletados/processados a cada 30 segundos, possibilitando o monitoramento on-line da qualidade do óleo combustível”, assinala Gustavo.

O objetivo do novo sistema, ainda de acordo com o pesquisador, é melhorar o processo de produção de usinas termelétricas movidas a óleo combustível, minimizando a poluição do ambiente e os custos com danos provocados aos equipamentos. “É possível estabelecer a configuração adequada aos motores a combustão, de acordo com as características de cada tipo de óleo combustível consumido. Este fato torna os motores mais eficientes, tanto para gerar mais energia por volume de óleo consumido, quanto para diminuir a emissão de gases tóxicos (NOx) e material particulado. Ademais, o uso de óleos combustíveis fora da especificação pode causar danos aos motores durante o seu funcionamento. Portanto o sistema de monitoramento on-line poderá identificar e emitir alertas aos operadores da planta quando um óleo combustível de baixa qualidade for detectado, evitando assim danos aos motores e paradas intempestivas da planta”, destacou ele.

Na indústria

O sistema foi aplicado inicialmente na Usina Termoelétrica Suape II S/A, em Cabo de Santo Agostinho (PE), que participou da pesquisa do ITP e do PEP/Unit a partir de uma parceria com a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel). Isso permitiu que, após a fase de testes no Núcleo de Estudos em Sistemas Coloidais (Nuesc), do ITP, a nova tecnologia fosse implementada de modo prático na usina. 

“Após a instalação do equipamento e das sondas, os modelos matemáticos de calibração desenvolvidos em laboratório foram testados em situações reais e apresentaram ótimo desempenho, possibilitando o monitoramento das propriedades do óleo combustível de maneira on-line no processo industrial. Além disso, os responsáveis técnicos da indústria passaram por treinamento sobre o funcionamento, operação e limpeza dos competentes que constituem o sistema de monitoramento”, afirma Gustavo. 

A pesquisa gerou a criação de uma patente para o processo de desenvolvimento e validação da metodologia proposta para calibração do equipamento NIR e desenvolvimento dos modelos matemáticos responsáveis pelo tratamento dos espectros. Ela ainda se desdobrou em uma tese de doutorado, apresentada ao PEP/Unit, artigos científicos publicados em duas revistas internacionais e a apresentação do projeto em dois congressos internacionais, realizados em Córdoba (Argentina) e Lima (Peru), respectivamente entre 2018 e 2019. 

Asscom | Grupo Tiradentes

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