ESTUDO DE CASO

Instalações de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) na América do Norte estão em uma encruzilhada. Construídas entre 20 e 40 anos atrás, a maior parte está operando com guindastes que podem estar perto ou já no final de sua vida útil. A questão que essas usinas enfrentam hoje é como substituir ou modernizar seus guindastes antigos sem interromper o serviço aos clientes ou o fluxo de energia que produzem.

Quando a Cidade de Quebec, no Canadá, construiu sua planta de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) na América do norte em 1974, esta foi projetada para incinerar o lixo municipal de Quebec em uma proporção de 280.000 toneladas por ano e gerar uma receita anual de US$10 milhões através da venda de vapor para uma fábrica de celulose e papel das proximidades.

Avanço rápido para 2006. As primeiras ferramentas de qualquer planta de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) são seus guindastes, e os dois antigos guindastes de Quebec custaram à cidade mais de US$ 400.000 por ano em manutenção. Projetados antes das modernas tecnologias como controle de oscilação de carga estarem disponíveis, os guindastes eram difíceis de operar e pesados para ficarem em movimento. Componentes importantes como cabos metálicos eram trocados a cada duas semanas, falhas estruturais eram frequentes e o tempo de inatividade ascendente. E, quando os guindastes estavam parados para conserto, a usina era incapaz de receber, misturar ou queimar os resíduos.

De acordo com Joseph Botros, da Konecranes, os problemas de Quebec não eram exclusivos: eles eram compartilhados por quase todas as antigas plantas de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) na América do norte.

"O foco crescente na indústria está nessas velhas usinas - e em como elas pretendem avançar para o próximo século", afirma Botros, diretor da Konecranes para EFW para Américas e Ásia-Pacífico. "Sua maior preocupação é como substituir ou modernizar os guindastes sem interromper a produção."

Felizmente, há soluções. Tanto na Europa como na América do norte, a Konecranes demonstrou sua capacidade para substituir ou modernizar os guindastes que operam nas plantas de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) sem afetar o rendimento. A avançada tecnologia que a Konecranes incorpora aos guindastes atuais, modernos e automatizados, pode infundir uma nova vida em uma velha planta e aumentar a rentabilidade

KONECRANES RESPONDE À NECESSIDADE DE SUBSTITUIR GUINDASTES EM USINAS EM OPERAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS DERIVADOS DE RESÍDUOSA Cidade de Quebec alcança importante redução dos custos substituindo seus guindastes de 34 anos de idade por versões modernas automáticas da Konecranes.

CIDADE DE QUEBEC

final. E, como a Cidade de Quebec descobriu, os guindastes certos do fornecedor certo podem realmente se pagar com o tempo.

O engenheiro projetista-chefe da Cidade de Quebec, Yves Frechet, está envolvido com as instalações de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) de Quebec desde 1991 e foi fundamental na orientação do processo de renovação. "Nossos guindastes originais passaram por dois milhões de ciclos ao longo de sua vida útil, e os operadores que precisam trabalhar rapidamente, muitas vezes, os tratavam com brutalidade", disse Frechet. "A fadiga dos guindastes é compreensível, mas é um problema importante para a produtividade."

Além disso, os guindastes operando sem controle de oscilação colidiam constantemente com as paredes do poço, danificando tanto o edifício e sua integridade estrutural como os próprios guindastes. "Todo o edifício foi pressionado pelo movimento dos guindastes, e houve muitos consertos necessários na estrutura", conta Frechet. "Tivemos que reparar as paredes de concreto do poço repetidas vezes porque eram danificadas pelo balanço das garras. Era um grande problema que ficava pior a cada ano."

Os velhos guindastes tinham alguma automação rudimentar, uma modificação interna feita por

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um dos funcionários da usina. Um dos guindastes recebia um sinal avisando que era hora de alimentar a tremonha, e o guindaste pegava a carga de resíduos e a levava até a tremonha para incineração. Mesmo que isso não fosse a solução perfeita, o trabalho era feito. Mas, para a renovação, a Cidade de Quebec desejava ter guindastes automatizados de última geração que fossem integrados com a tecnologia das instalações com mais a oferecer em termos de informação e feedback, mais estratégias para reduzir os gastos com manutenção e prolongar a vida da usina e de seus equipamentos. Frechet entrou em contato com a Konecranes, líder em automação de guindastes, em 2006 para conversar sobre formas de reprojetar a interface de elevação para toda a usina.

FAZENDO MAIS COM MODERNOS GUINDASTES WTE (WASTE TO ENERGY) De acordo com Joseph Botros, a solução envolveu muito mais do que dois guindastes novos. Foi um projeto importantíssimo que envolveu modernização, automação e reprogramação de praticamente de toda a usina, reprojetando-a para eficiência e produtividade máximas. Os novos guindastes automatizados de Quebec fazem muito mais do que os antigos guindastes. Eles gerenciam o recebimento dos resíduos, a alimentação, a relocação (uma forma de pegar e empilhar os resíduos de um local para o outro) e a mistura para incineração correta.

O pacote de automação e guindastes de Quebec se baseou na tecnologia Konecranes, que foi desenvolvida para este fim e entregue com sucesso em várias instalações de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) na Europa. A Konecranes especificou dois novos guindastes totalmente automatizados CMAA de classe "F", com alimentação CA, com acionadores de frequência variável para eficiência energética e garras hidráulicas mais fáceis de operar. Os guindastes são idênticos e têm capacidade para 10 toneladas com guinchos auxiliares para 2,5 toneladas, operando em uma ponte de 55 metros. Cada guindaste está equipado com uma garra hidráulica que capta mais de duas vezes a quantidade de resíduos alcançada pela garra mecânica operada por cabo e também tem a capacidade de comprimir e recolher mais resíduos.

Quando se trata da segurança e da facilidade para operar, a diferença é palpável. "Os novos guindastes dão a partida de forma muito suave, acelerando e desacelerando gradualmente, sem se chocar com a estrutura do edifício", diz Frechet. A tecnologia antioscilação DynAPilot da Konecranes também reduz o desgaste da usina evitando as colisões da garra com os muros do poço. "Desde que substituímos os guindastes, o problema acabou", disse ele.

De acordo com Frechet, os novos guindastes podem operar manualmente, no modo semiautomático ou de forma totalmente automática, semelhante a um robô. "Quando operamos no modo automático, ninguém pode entrar na área de operação, então é extremamente seguro", conta ele.

AUTOMATIZANDO O PROCESSO DE DESPEJOOs novos guindastes são capazes de "falar" com o sistema DCS da planta, que é o software de gestão de todo o incinerador. A Konecranes instalou os guindastes e toda a fiação no edifício, juntamente com sensores que funcionam como os "olhos" dos guindastes. Esses sensores a laser detectam os caminhões de lixo quando estes chegam na plataforma de oito compartimentos. Através de um sistema de luzes de tráfego integrado com a automação do guindaste, os sensores direcionam os caminhões para o local onde devem despejar o lixo, assim como indicam quando devem fazê-lo. Verde indica aos motoristas que o despejo é permitido. Luz vermelha indica aos motoristas que não devem despejar em um compartimento onde o guindaste está ativo na zona de recepção.

"O operador do caminhão respeita as luzes, e eles colaboram muito bem... de maneira geral, funciona muito bem", revela Frechet. "Temos câmeras para ver os operadores dos caminhões e eles sabem que estão sendo supervisionados, assim eles respeitam todos os procedimentos", concluiu.

OS GUINDASTES QUE SE PAGAM Vários componentes importantes contribuíram para a

redução dos custos que as usinas de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW)

podem esperar da substituição ou modernização de antigos guindastes. Baseado na experiência

da Cidade de Quebec com seu novo equipamento automatizado da Konecranes, a redução

potencial dos custos pode incluir o seguinte:

CUSTO DE MANUTENÇÃO DO GUINDASTE: REDUÇÃO DE 80%

CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA DA USINA: REDUÇÃO DE 12%

CUSTO DO OPERADOR DO GUINDASTE: REDUÇÃO DE 40%

CUSTO DO OPERADOR DA USINA: REDUÇÃO DE 16%

ESTUDO DE CASO

INSTALANDO NOVOS GUINDASTES EM UMA USINA EM OPERAÇÃO Originalmente, a usina só tinha estacionamento para um de seus guindastes, o outro sempre estava posicionado sobre o poço, vulnerável em caso de incêndio. Um elemento importante do novo projeto foi o acréscimo de uma área de manutenção para o segundo guindaste. Essa nova característica tornou possível, pela primeira vez, usar os dois guindastes da usina de maneira igual, estendendo a vida útil de ambos. E mais importante ainda, isso permitiu que a Konecranes substituísse os guindastes sem interromper a produção.

"Foi um desafio importante para a usina", conta Frechet. "Não era possível transferir o resíduo para um aterro. Tínhamos, então, que continuar a incinerar o lixo enquanto mudávamos os guindastes. Também tínhamos um cliente para a energia produzida por incineração. O cliente era uma fábrica de papel próxima do incinerador. Nosso acordo exigia que continuássemos entregando o vapor à fábrica sem interrupção. Então, tínhamos que substituir os guindastes com a usina em operação e continuar entregando o vapor", continuou.

A Konecranes trabalhou com Frechet para desenvolver uma estratégia para substituir um guindaste de cada vez. A cidade construiu um local de manutenção adicional para o guindaste adjacente ao depósito para resíduos, o que permitiu que um guindaste pudesse ficar estacionado fora do caminho e substituído enquanto o outro continuasse operando.

Como parte da renovação, a usina substituiu todos os trilhos e estruturas de apoio e modernizou as estruturas para ficar de acordo com as novas regulamentações de segurança. O novo local de manutenção deu à Konecranes uma área segura para realizar a instalação. Eles instalaram o primeiro guindaste novo, depois retiraram o velho, o que permitiu que a usina operasse com um guindaste novo e um velho.

"Depois disso, instalamos o segundo guindaste novo, e depois retiramos o segundo guindaste velho, antes de recolocar o telhado do novo anexo do edifício", explica Frechet. A Konecranes instalou os dois guindastes em quatro semanas no total.

"Recebemos e processamos todos os resíduos que precisávamos receber durante este período. Não estávamos no auge da temporada de recebimento de resíduos. Fizemos o trabalho entre novembro e dezembro, e durante esses meses recebemos as menores quantidades de resíduos do ano. Conseguimos receber todos os resíduos que a cidade enviou e manter total operação da usina durante a substituição dos guindastes", conta Frechet.

PROTEGENDO A INFRAESTRUTURAUm objetivo importante da novo projeto da usina e da substituição dos guindastes era proteger melhor as pessoas e a infraestrutura, melhorando os resultados. Uma importante tecnologia da Konecranes, conhecida como "Áreas protegidas", é pré-programada no software, controlando os guindastes para criar áreas "proibidas", assim como destinos predeterminados para as cargas de resíduos. Para a Cidade de Quebec, a cabine do operador, as estações de água e as escadas de acesso são algumas das áreas "fora dos limites" para as garras do guindaste. Outros elementos dessa característica facilitam o posicionamento, assim as cargas de lixo destinadas à tremonha terminam dentro da tremonha, e não perto dela. Na verdade, o software de automação evita que o guindaste se desvie da tremonha.

"Uma garra pode pesar entre dois e oito toneladas, dependendo de seu tamanho e tipo", diz Joseph Botros. "Para entender a magnitude desse problema, imagine uma garra com oito toneladas batendo na parede de concreto de um poço, como uma bola de demolição. As "áreas protegidas" da Konecranes são projetadas para proteger a infraestrutura. Quando a garra se aproxima de um destino aprovado, ela reduz a velocidade e para até não haver oscilação da carga, o que poderia danificar as paredes do poço ou outras estruturas importantes.

Ao mesmo tempo em que as áreas protegidas oferecem benefícios de segurança, é surpreendentemente fácil operar como parte do conjunto de automação geral do guindaste. "A Konecranes forneceu treinamento para os operadores neste quesito, o que significou apenas algumas horas", disse Yves Frechet. "Mas era muito mais sobre o equipamento. Os operadores disseram que operar os novos guindastes era mais fácil do que operar os antigos. Foi muito fácil migrar para o novo equipamento."

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OS GUINDASTES QUE SE PAGAMApós instalar os novos equipamentos da Konecranes, os custos dos guindastes relacionados com a manutenção caíram 80 por cento em relação aos US$ 400.000 que a usina gastava com os guindastes originais no último ano de serviço. Nos nove anos posteriores, a melhoria no custo de manutenção dos guindastes permaneceu neste nível. A maior capacidade da usina de vencer o cronograma de manutenção dos guindastes sem afetar os resultados de produção é outro benefício do novo local de manutenção, e espera-se que ajude a Cidade de Quebec a manter os guindastes em boa forma por um longo tempo.

Além da economia em manutenção, o consumo de energia elétrica dos novos guindastes é significativamente menor. O operador contratado da usina, a TIRU Canada, registrou uma queda de 12 por cento no consumo de energia elétrica para toda a usina imediatamente após os novos guindastes começarem a operar em 2008. "Os velhos guindastes eram muito pesados e, quando você tem alguma coisa muito pesada para mover, consome mais energia", conta Frechet.

Desde 2012, Yves Frechet deixou a usina para desenvolver uma nova planta de digestão anaeróbica para receber os resíduos orgânicos da Cidade de Quebec. Esse projeto de 100 milhões de dólares criará um produto parecido com o gás natural que pode ser utilizado pelos ônibus e caminhões da cidade.

Seu sucessor, Vincent Pouliot, engenheiro da Cidade de Quebec, opinou sobre a redução contínua dos custos atribuída à substituição dos guindastes e à remodelagem da usina. Pouliot contou que, como resultado das mudanças, o operador contratado da usina de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) de Quebec, a TIRU Canada, se tornou mais eficaz no que se refere aos custos. Em 2008, quando o contrato do operador precisou ser renovado, a TIRU conseguiu novamente ganhar a licitação com uma proposta firme e competitiva, e cuja redução de 16 por cento sobre seu contrato anterior refletia, pelo menos parcialmente, o quanto as despesas de operação da usina haviam caído. De acordo com Pouliot, o dinheiro gasto anteriormente em manutenção dos guindastes agora beneficia outras áreas.

"A redução dos custos foi redirecionada para outros equipamentos, incluindo o forno, a caldeira, o sistema de automação e todos os outros equipamentos na usina. A substituição dos guindastes gerou benefícios significativos para a usina como um todo, já que o dinheiro da manutenção é usado em outras partes do processo", disse ele.

AUTOMAÇÃO AJUDA USINAS A USAR MELHOR A MÃO DE OBRA As reduções também foram estendidas aos gastos com pessoal. Originalmente, era necessário uma equipe de cinco pessoas para operar os antigos guindastes em três turnos, com dois operadores trabalhando no turno do dia, e um durante à noite. Agora, os novos guindastes funcionam no modo totalmente automático a maior parte do tempo à noite, excluindo a necessidade de um operador para realizar tarefas adicionais. Durante o dia, os guindastes exigem apenas um operador por turno, o que permite que a TIRU desloque dois funcionários para apoiar outras áreas da planta. Portanto, um benefício direto da instalação de guindastes modernos e automatizados é o custo anual de dois funcionários capacitados.

De acordo com Pouliot, quando a usina de Quebec começou a operar em 1976, ela tinha três fornos queimando 10 toneladas por hora. Hoje, ela queima quatro fornos no verão do hemisfério norte, com um aumento de 25 por cento. Como os operadores de guindastes de Quebec também operam os fornos, automatizar os guindastes forneceu mão de obra para operar o forno adicional, dando à usina conjuntos capacitados sobressalentes para ambas as áreas.

"Isso é uma boa notícia para todos os operadores de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW)", revela Joseph Botros da Konecranes. "Muitas usinas de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) antigas estão funcionando com programas rudimentares, assim automatizar os guindastes poderá capacitá-las a redistribuir a mão de obra em outras áreas mais necessárias. Isso ajuda toda a usina."

Hoje, a usina de combustíveis derivados de resíduos (energy-from-waste, EFW) da Cidade de Quebec está colhendo os benefícios de uma tecnologia automatizada mais eficiente e de um ambiente de trabalho mais seguro. Os custos operacionais caíram tanto que, em menos de uma década após sua instalação, os guindastes já tinham sido pagos. A melhor notícia: os lucros financeiros inesperados gerados pelo baixo custo de manutenção, consumo de energia elétrica e custos de pessoal, devem continuar a se refletir por anos nos resultados da cidade.

Olhando para trás, Yves Frechet fez uma relação com a importância que foi trabalhar com um parceiro que tinha experiência na substituição de guindastes em uma usina em operação. "A experiência do fornecedor foi uma de nossas principais exigências", diz Frechet. "A confiabilidade foi outra. Era muito importante para nós que os guindastes trabalhassem 24 horas por dia, sete dias por semana, todo o ano. E continua sendo importante ano após ano. Estou feliz em dizer que estamos muito satisfeitos com o equipamento que temos agora."