Edição 278 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 278 – 2023

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Processos continuamente passados em revista

Aprimoramento contínuo em tecnologia e em processos, aplicação dos preceitos da indústria 4.0, e checagem da própria eficiência são princípios norteadores da indústria de Papel e Celulose, no Brasil.

Como consumidor de destaque de energia no sentido amplo, e não apenas relacionado à energia elétrica, o setor de Papel e Celulose comemora a reversão de usual importador de energia para exportador de recursos renováveis, uma vez que vem utilizando os resíduos da produção, como biomassa, tornando-se autossuficiente em energia, e disponibilizando o excedente na rede.

Essa mudança de posicionamento – explica Luís Eduardo Rubião, sócio de Financial Advisory da Deloitte – premia com ganhos econômicos, resultantes da venda de energia no mercado livre, os investimentos focados na melhoria da eficiência energética das plantas de produção de celulose, papel e reciclados.
Além disso, “essa indústria busca crescimento de eficiência no rendimento das fibras e da digestão. Também tem trabalhado tecnologia para floresta e processamento dos cavacos, redução do consumo de químicos e do uso da água”, frisa Rubião.

A IBÁ quantifica as conquistas, principalmente com relação a energia e água. De toda energia que o setor produz no sistema fabril, 88% vêm de fonte renovável, com o setor produzindo 74,6% da energia elétrica que consome. Desse modo, além de serem autossuficientes, por meio de geração de energia renovável, algumas fábricas exportam o excedente para a rede. Ou seja, tem energia verde chegando a muitas fábricas. Relativamente à água, desde a década de 1970, o segmento de celulose e papel diminuiu em 75% o uso desse recurso em seu processo fabril.

Os investimentos no setor também englobam florestas, P&D, modernização de unidades e construção de novas fábricas. Tanto em âmbito nacional, quanto no cenário internacional, os investimentos são expressivos, diretamente relacionados à importância das indústrias de papel e celulose na economia, “devido à receita gerada, aos elevados investimentos, ao impacto que esse setor tem sobre os outros, tanto para os que se encontram antes quanto depois de sua cadeia produtiva, assim como sua influência na geração e consumo de energia, e ao impacto social e ambiental positivos”, resume a publicação “A indústria de Papel e Celulose no Brasil e no Mundo”, elaborada em conjunto pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) e a International Energy Agency (IEA), com contribuição da Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ).

Busca crescente pela maximização da performance

Reforçando esses dados e visões, Cesar Cassiolato – presidente & CEO da Vivace Process Instruments – lista os diversos processos envolvidos para o produto de papel, como preparação de matérias-primas, polpação, lavagem e peneiramento de polpa, branqueamento, preparação de massa, fabricação de papel e recuperação química. Em todas essas fases, ocorre a utilização intensiva de energia e água, assim como de produtos químicos, requerendo “grandes intervenções na adoção de tecnologias verdes e limpas”.

“Todos os processos estão enfrentando questões relacionadas à eficiência do processo, qualidade do produto, consumo de energia e água, custo e meio ambiente”, destaca Cassiolato. Melhorias e atualização das tecnologias são fundamentais, na opinião do executivo, “mas a escala das operações, a obsolescência tecnológica e o custo de implementação de novas tecnologias são alguns dos principais problemas dessa indústria, com mais de 100 anos”.

Ao longo do tempo, frente às mudanças na disponibilidade de recursos e ao imenso progresso da tecnologia, houve “a necessidade de continuar melhorando e mudando os processos, à medida que as condições que impulsionam a indústria foram atualizadas”, resume o presidente da Vivace. Essa necessidade, na atualidade, materializa-se no que Cassiolato define como “abraçar a indústria 4.0, que também abrange a necessidade de automação de processos na indústria de papel, e a habilitação da inteligência artificial e aprendizagem de máquina, assim como automonitoramento. É o momento de explorar o potencial de transformar toda a indústria, desde o fornecimento de matérias-primas, até a entrega do produto final aos clientes”.

Os grandes movimentos de digitalização e evolução das tecnologias da Indústria 4.0, como Internet Industrial das Coisas, Machine Learning, Cloud, Digital Twin, são lembrados por Flavio Hirotaka Mine, coordenador da Comissão Técnica de Transformação Digital da ABTCP – Associação Brasileira Técnica de Celulose e Papel.

A contribuição da inteligência artificial e da automação

A automação, em qualquer de seus níveis, mais do que favorecer a execução de inúmeras tarefas – desde o controle de parâmetros críticos dos processos e qualidade do produto final, até a realização de tarefas manuais de manuseio de guindastes, rotulagem e empilhamento de produtos –, permite monitorar a integridade do sistema, e prever as interrupções necessárias dentro das disponibilidades aceitáveis no interior das operações de produtividade. Assim, melhora a eficiência, e ajuda a tornar o sistema em sustentável, o consumo de energia e água pode ser drasticamente otimizado, há redução de emissão de carbono e possibilita à indústria aumentar o uso de fontes renováveis e o melhor uso e reuso dos recursos, como a água.

Esse cenário, para Cassiolato, conduz o setor de papel e celulose pelo mesmo caminho percorrido pelos principais segmentos industriais: “Estamos vivendo o próximo salto de produtividade, e isto também ajudará a indústria de papel e celulose nesta direção de maximização de performance. Amostragem em tempo real, tomada de decisão baseada em modelos estatísticos, e dosagem química integrada com inteligência artificial, ajudarão as fábricas de papel a impulsionar a eficiência e a sustentabilidade. Assim, podemos deduzir que a indústria de papel colherá imensos benefícios, ao adentrar neste movimento da transformação digital, o que gerará impulsionadores, cuja vantagem levará o segmento a ser mais competitivo, globalmente”.

Dessa forma, o uso da Inteligência Artificial, do Machine Learning, da Computação em Nuvem com Segurança Cibernética, gêmeos digitais, simulações, analytics, geração de cenários, predição de falhas em equipamentos e comportamentos de processo, tudo isso vem crescendo exponencialmente, na medida em que os ganhos são obtidos, relata Flavio Hirotaka Mine.

O comprometimento com a sustentabilidade do setor também norteia a busca por fábricas autônomas e o reaproveitamento dos resíduos gerados no processo de fabricação de celulose e papel, na construção civil (cimento, argamassa, concreto, cerâmica), pavimentação de estradas e adsorventes, e no agronegócio, com o aproveitamento dos resíduos na produção de adubos organo-minerais e/ou combustíveis orgânicos para utilização na própria fábrica, reforçando o ciclo de sustentabilidade do negócio. Instrumentos e sistemas que garantam a exatidão das atividades e medições permeiam as plantas e a tendência observada é a evolução dos sensores de diagnóstico de equipamentos e controles avançados de processo “embarcados” nas novas linhas.

Rubião também defende a aplicação da Inteligência Artificial a tecnologias de processo, contudo, vincula essa ferramenta ao que já é conhecido do modelo de processo, criando um ambiente híbrido: “O modelo de produção de celulose é complexo, e precisa da inteligência da máquina misturada ao modelo rigoroso, que é a inteligência humana. Essa combinação com a aprendizagem da máquina preenche e complementa o processo. Essa é a grande pegada, e uma frente de trabalho que já está conseguindo resultados muito interessantes”.

A Inteligência Artificial híbrida – garante o executivo da Deloitte – “é o caminho para o setor de Papel e Celulose conseguir a melhoria das suas plantas, pois, as máquinas não precisam aprender o que o ser humano já aprendeu . O hybrid AI é uma mistura de AI (machine learning), com modelos rigorosos da engenharia química. Você só usa a inteligência artificial para complementar esses modelos. E a gente faz isso porque a indústria de processo (incluindo papel e celulose), na sua parte de dados, não é exatamente um exemplo de big data. Ela pode ter cara de big data, quando se fala da vibração de motores, por exemplo, mas não quando se pensa nas temperaturas, pressões, vazões e concentrações de processo. Isso porque a gente tenta operar as unidades da maneira mais estável possível. Ou seja, a indústria de papel e celulose faz uso da inteligência artificial híbrida, justamente por não ser exatamente um exemplo de big data, e por ser regida em suas operações unitárias por leis da química, da física e da biologia”, explica Rubião.

Exatidão das atividades e qualidade nas medições: focos da indústria

A estabilidade da planta citada por Rubião, numa fábrica de papel e celulose, soma, à performance e à otimização, aspectos dependentes de instrumentos que garantam a exatidão das atividades e medições. Isso vale também para a nova fábrica da Bracell em Lençóis Paulista, “considerada a maior e mais verde fábrica de celulose do mundo, com parque de instrumentos instalados que seguiu uma especificação técnica desenhada na fase de implementação, seguindo premissas de qualidade e confiabilidade para as medições”, conta Geraldo Rodrigues de Souza, gerente Sênior de Manutenção da Bracell SP.

Como explica Souza, “em função das variáveis de processo, identificamos os melhores equipamentos que atendam a essas especificações. Diante disso, e após elaboração de um memorial detalhado, vamos ao mercado, em busca de produtos que nos entreguem qualidade, incluindo tecnologia que nos permita a antecipação às falhas. Internamente, possuímos um laboratório de metrologia para aferir os nossos instrumentos. Além disso, escolhemos equipamentos que atendam normas nacionais e internacionais, e nos permitam executar boas práticas de manutenção. Associado a isso, contamos com um time capacitado e treinado, que garante as instalações desses instrumentos, evitando a ocorrência de acidentes com pessoas ou com o meio ambiente”

O atendimento a normas técnicas nacionais e internacionais, como garantia dos critérios de segurança e qualidade, por meio de um processo técnico de qualificação de seus fornecedores, também é critério técnico que permeia as especificações dos instrumentos utilizados pela Klabin, em especial no Projeto Puma II – que vem computando recursos de R$ 12,9 bilhões, injetados para construção de duas inovadoras máquinas de papel (a primeira já em operação), o maior investimento da história da Klabin cuja segunda etapa de expansão será entregue este ano. “Essas especificações somam-se à preferência por equipamentos que têm maior tecnologia embarcada, o que permite um monitoramento do processo mais eficaz”, relata João Braga, diretor de Projetos e Engenharia da Klabin.

A empresa, nessa seleção, como realça Braga, leva em consideração “a qualidade do desenvolvimento do instrumento, pois, são ferramentas que proporcionam mais segurança em relação ao ponto de aplicação, bem como análises e diagnósticos que auxiliam na interpretação das análises preditivas. Faz parte da avaliação, ainda, a capacidade de fornecimento, prazos de entrega e a estrutura de suporte técnico. O DCS – Distributed Control System, que incorpora a tecnologia de hiperconvergência, utilizando a solução Dell Vx RAIL, garante a segurança operacional e traz, cada vez mais, o mundo da tecnologia para dentro da automação; faz a interface entre os instrumentos de medição em campo e a equipe de operação da fábrica. Some a isso o MES (Manufactoring Execution Plan), que é responsável pelo controle da produção das máquinas de papel e celulose, além de Controle & Instrumentação Nº 278 | 2023 gerenciar os processos do chãode-fábrica, e atuar, desde o momento da colocação da ordem de produção pelo time de planejamento, até a entrega final para o cliente, respondendo também pela classificação automática de produtos; na coleta de dados, são utilizados os sistemas QCS (Quality Control System) e WIS (Web Inspection System). Essa reunião de soluções escolhidas via processo técnico, com análise e equalização das propostas pelo corpo técnico, permite classificar as bobinas sem necessidade de intervenção humana”, explica o diretor de Projetos e Engenharia da Klabin.

No caso das inovações aplicadas à fábrica da Bracell, destaca-se um simulador OTS (operator traning simulator) para as principais áreas de processo. “Esse equipamento foi um diferencial na aceleração da curva de aprendizado dos nossos operadores. Hoje é utilizado para simular estratégias de controle, desenvolver e capacitar novos profissionais”, comemora Souza

Investimentos fi nalizados recentemente, em andamento e previstos, ultrapassam R$ 54 bi

A Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ) informa que os investimentos em andamento e/ou anunciados, entre 2023 e 2028, são da ordem de R$ 54,2 bilhões, originados de empresas de celulose e papel, e também de painéis de madeira.

Enquanto a Dexco – fabricante de painéis de madeira – realiza em São Paulo investimentos na casa dos R$ 500 milhões, em celulose e papel, destacam-se a Klabin, que, somando os projetos em celulose e papel, nas plantas de São Paulo e do Paraná, injeta R$ 14,7 bilhões; e a Suzano, direcionando R$ 19,3 bilhões à unidade de celulose no Mato Grosso do Sul, e R$ 600 milhões em planta de papel no Espírito Santo.

Já a Arauco, em Mato Grosso do Sul, e a CMPC, no Rio Grande do Sul, investem em suas plantas de celulose, R$ 15,0 bilhões e R$ 2,75 bilhões, respectivamente.

Em papel, agregam-se ainda os projetos da Carta Fabril, no Rio de Janeiro, no valor de R$ 350 milhões; Papirus, em São Paulo, da ordem de 3 milhões; e a Irani, de Santa Catarina, com R$ 950 milhões.

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