Auditoria e optimização energética à secção de impregnação de uma indústria têxtil

Mestrado em Engenharia Química

O consumo de energia de forma irracional acarreta desvantagens a nível económico para o consumidor e problemas ambientais, para toda a sociedade, uma vez que grande parte das energias é de proveniência fóssil (derivados de petróleo e gás natural) contribuindo para uma escassez de recursos naturais e para um aumento da poluição. Neste contexto, a optimização energética na indústria, e em particular no sector têxtil, é indispensável de forma a utilizar racionalmente a energia e assim contribuir para a viabilidade das empresas. Este trabalho, efectuado na Indústria Têxtil do Ave, S.A., teve como objectivos efectuar uma auditoria energética à máquina de impregnação e sugerir alternativas de forma a reduzir o consumo de gás natural da mesma. A auditoria energética efectuada permitiu concluir que durante o processo de impregnação, é necessário um caudal térmico de 4411 kW, em que 88% deste valor corresponde ao caudal térmico de gás natural. A auditoria permitiu também concluir que as perdas de energia na secção de impregnação atingem um valor de 24%. Foi sugerida a aplicação de uma optimização processual que consiste na implementação de 4 alternativas: (i) redução das exaustões; (ii) aumento da temperatura do ar de aquecimento com a concepção de um compartimento isolado; (iii) aumento da temperatura da solução de activação através de um permutador de placas e (iv) aquecimento do ar de combustão através do aproveitamento dos gases de combustão e exaustão. A redução dos caudais mássicos dos gases de combustão e exaustão (i) permite reduzir o consumo de gás em 3,8%. A implementação de painéis isoladores (ii) acarreta um investimento de 30.350€ e retorno do investimento de cerca de 7 meses. Esta aplicação permite reduzir o consumo de gás natural na ordem dos 5,5%. A terceira alternativa (iii) envolve um investimento de 1.246€ e um tempo de retorno do investimento de 11 meses. A redução do consumo de gás natural é de 0,1%. A última alternativa (iv) estudada neste trabalho consiste na aquisição de 2 unidades de permuta de calor, uma de ar-água e outra de água-ar, além da bomba circuladora. A instalação deste sistema necessita de um investimento de 17.831€ e permite uma redução de 1,3% do consumo de gás natural. O tempo de retorno do investimento é de 18 meses aproximadamente.

The irrational consumption of energy motivates economic disadvantages for the consumer and environmental issues throughout society since the main energy source is fossil fuel (petroleum and natural gas) contributing to a shortage of natural resources and increasing pollution. In this context, optimizing the way how the energy is used in industry, particularly in the textile sector, is essential in order to use energy rationally and contribute to the viability of enterprises. The main goals of this work, which was realized in “Indústria Têxtil do Ave, S.A.”, were to perform an audit to the impregnation machine and to propose suitable alternatives to reduce natural gas consumption. The performed energetic audit allowed concluding that a heat rate of 4411 kW is needed during impregnation. 88% of this value corresponds to the heat rate of natural gas. Total energy losses in this section were determined as 24%. In order to optimize the impregnation process, four alternatives were suggested, namely, (i) reducing the combustion and exhaustion gases mass rate; (ii) increasing the temperature of the heating air by the utilization of an isolated compartment; (iii) increasing the temperature of the activation solution with a plate heat exchanger and (iv) heating the combustion air by reuse of combustion and exhaustion gases. Reduction of the combustion and exhaustion gases mass rate (i) can diminish the consumption of natural gas in 3.8%. The application of isolator panels (ii) requires an investment of 30.350€ and 7 months of payback time. This option can promote a reduction of 5.5% in natural gas consumption. The third alternative involves an investment of 1246€, ca. 11 months of payback time and 0.1% reduction of natural gas consumption. The last alternative (iv) is related to the acquisition of two units for heat exchange, one for air-water and the other for water-air, and a circulator pump. The installation of this system requires an investment of 17,831€ and allows a reduction of 1.3% of consumption of natural gas. The payback time is about 18 months.