A manutenção e operação eficiente de incineradores industriais são cruciais para a segurança das operações de empresas químicas. Neste artigo, exploraremos um caso de sucesso da Figener, que solucionou falhas recorrentes nas paredes refratárias de um incinerador de organoclorados de uma das maiores petroquímicas do mundo. Através de uma investigação detalhada e estudos de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), a Figener identificou e corrigiu problemas operacionais complexos, garantindo a integridade e eficiência do equipamento.
Contexto do Problema
A empresa em questão, que como já destacamos é uma das principais no segmento de petroquímicas do mundo, enfrentava um desafio significativo em suas operações. Após aumentar a demanda da planta e redirecionar uma quantidade maior de organoclorados (resíduos industriais) para um incinerador existente, a empresa começou a observar falhas sérias e frequentes na parede refratária do equipamento.
Julio Pieri, coordenador de projetos da Figener, explica. “A empresa aumentou a demanda da planta e passou a precisar incinerar mais organoclorados. Eles direcionaram tudo para esse incinerador existente, que tinha uma capacidade de projeto inferior à nova demanda.”
Com o tempo, diversos problemas começaram a surgir, incluindo vazamento nos dutos de gases, deterioração da estrutura metálica dos equipamentos ao redor, falha no refratário e corrosão nos tubos. Inicialmente, acreditava-se que o problema estava relacionado à escolha inadequada do material refratário e seus suportes. Embora a correção desses pontos tenha ajudado, não resolveu completamente o problema.
Investigação detalhada
A Figener foi chamada para realizar uma consultoria geral, em que a equipe conduziu uma investigação profunda de todo o sistema de incineração, incluindo queimadores, trocadores de calor, quenches e scrubbers.
Julio detalha o processo. “Levantamos inúmeros documentos, visitamos a planta algumas vezes e conversamos longamente com a operação. Ao analisar os dados, alguns problemas operacionais ficaram claros. A partir daí, levantamos hipóteses e as testamos em cálculos.“
Foram realizadas visitas e medições na planta, tanto com o equipamento em operação quanto durante uma parada programada. A equipe da Figener entrou no incinerador, analisou fotos e conversou extensivamente com a equipe de manutenção. Depois dessa extensa análise, ficou claro que o problema não era apenas na parede do refratário.
“A equipe de manutenção já tinha alguma ideia do que poderia estar acontecendo. Levantamos algumas hipóteses que testamos e verificamos em modelos – sejam cálculos no Excel ou CFD“, conclui.
Estudo de CFD
Uma parte crucial da investigação foi o uso de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) para analisar o problema específico do refratário. Julio esclarece: “Usamos as simulações CFD para verificar uma das nossas principais hipóteses: a chama da combustão encostava no refratário bem no local de falha.“
O estudo de CFD envolveu diversas etapas e incrementos de complexidade para simular todo o forno. Inicialmente, o queimador foi isolado para extrair o comportamento do fluxo e da combustão na entrada do forno.
Julio explica a importância dessa abordagem. “É fundamental tratarmos o problema em degraus de complexidade. Ou seja, começar com um problema simplificado e ir caminhando progressivamente para o problema completo. Isso porque são simulações complicadas e pesadas“, complementa o coordenador.
A simulação do queimador isolado permitiu à equipe testar e investigar caminhos diferentes para chegar a um mecanismo representativo e simplificado da combustão, com destaque para o desafio devido à natureza complexa dos compostos organoclorados sendo incinerados.
Esses resultados serviram como condições de contorno para a simulação de todo o incinerador, uma estratégia que economizou 70% do tamanho da malha e permitiu a execução de mais casos no mesmo período. Isso possibilitou testar diferentes cenários e aprofundar a análise do problema.
Descobertas e soluções
Os estudos de CFD apontaram vários problemas na operação do incinerador, incluindo:
- Dimensões incompatíveis das câmaras de combustão com o fluxo de resíduos
- Nebulização inadequada dos resíduos
- Potenciais problemas de expansão térmica do invólucro do equipamento
- Chama da combustão em contato com o refratário no local de falha
Com base nessas descobertas, a Figener fez algumas recomendações à empresa cliente. Julio Pieri detalha as principais, especificamente referente aos estudos realizados de Dinâmica dos Fluidos Computacional. “Recomendamos mudar a geometria do queimador superior (próximo à região de falha no refratário), aumentando e alargando um pouco sua pré-câmara. Com isso, a chama não entraria tanto na câmara principal do incinerador, evitando que pudesse ser fletida e encostasse na parede superior do refratário (região de falha)“, explica.
Além disso, a equipe sugeriu ajustar a distribuição de resíduos entre os queimadores: “Ao invés de mandar quantidades iguais para os dois, tentar mandar um pouco mais no de baixo do que no de cima“, acrescenta.
Resultados
Embora as soluções ainda não tenham sido implementadas, elas se mostraram consistentes com outros problemas e hipóteses antigas que a equipe de manutenção da empresa enfrentou.
As recomendações da Figener garantem resultar em uma operação mais estável e segura do incinerador, eliminando as falhas recorrentes na parede refratária e melhorando a confiabilidade do equipamento.
Conclusão
Este caso de sucesso demonstra a importância de uma abordagem multidisciplinar e detalhada para resolver problemas operacionais complexos em equipamentos industriais. Através de uma investigação minuciosa e do uso de tecnologias avançadas como o CFD, a Figener conseguiu identificar falhas críticas, garantindo a continuidade segura das operações da gigante do segmento petroquímico.
A combinação de expertise técnica, metodologia rigorosa e tecnologia de ponta permitiu à Figener oferecer soluções personalizadas e eficazes.
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