Estudo de Caso: Medição Online de Umidade de Carvão na Siderurgia

O que você encontrará neste artigo:

• Como a transição para a medição online gerou um retorno de investimento em menos de 6 meses.

• De que forma a leitura no núcleo da carga (200 mm) eliminou as falhas causadas pelo efeito de borda e por sensores superficiais.

• O método utilizado para reduzir em 75% as coletas manuais de laboratório e automatizar o balanço de massa via PLC.

• Como a escolha dos materiais corretos (Cerâmica, POM e PTFE) garantiu a operação contínua nos pontos mais agressivos da planta.

O que é a Medição de Umidade Online de Carvão por Ondas Eletromagnéticas?

É uma tecnologia desenvolvida para automatizar e garantir o controle térmico rigoroso em altos-fornos. Em vez de depender de análises laboratoriais demoradas, o sistema SCS3000 da Mütec Instruments utiliza ondas eletromagnéticas de alta penetração. Isso permite medir o núcleo do carvão em pleno movimento nas esteiras ou silos, superando de vez as limitações dos sensores superficiais comuns e entregando leituras instantâneas da umidade real da carga.

Medição de Umidade de Carvão: O Próximo Nível com a Tecnologia SCS3000

A busca por eficiência na indústria siderúrgica passa, invariavelmente, pela precisão no controle de matérias-primas. Embora o mercado ofereça diversas opções de medidores de umidade para carvão, a transição para uma operação de alta performance exige soluções que transcendam o básico.

Neste estudo de caso, detalhamos como a tecnologia do SCS3000 transformou os resultados operacionais da principal produtora de aços inoxidáveis e especiais da América Latina, elevando o padrão de medição de umidade de carvão a um patamar de precisão laboratorial em tempo real.

Precisão em Umidade de Carvão Industrial: O Diferencial do SCS3000

Diferente dos sistemas convencionais, o sistema SCS3000, composto pela unidade eletrônica SCS3000 e sensores de alta resistência como o FMS410, utiliza o princípio de ondas eletromagnéticas para penetrar no material.

Vantagens Competitivas e Tecnologia

• Tecnologia: O campo de medição atinge até 200 mm de profundidade no produto. Isso garante que a leitura não seja apenas superficial, mas 100% representativa do volume real do material.
• Exatidão de Alta Performance: O sistema oferece precisão de até 0,02% (dependendo das condições do material), com um tempo de resposta de apenas 1 segundo para decisões instantâneas no processo.
• Robustez e Versatilidade: Com proteção IP67 e faces variam entre cerâmica, POM ou PTFE, e interfaces de proteção em nylon, PP ou UHMW, os sensores suportam os ambientes mais agressivos. São ideais para instalação em silos, redlers, chutes, roscas e correias transportadoras.
• Processamento Inteligente: A unidade eletrônica gerencia a calibração de até 24 produtos diferentes, permitindo a troca rápida de perfis de material sem qualquer perda de confiabilidade ou necessidade de recalibração manual.

Por que um Sistema com Ondas Eletromagnéticas e não Sensores Infravermelho (NIR)?

Diferente de tecnologias superficiais, como o infravermelho (que lê apenas a "casca" do material), o SCS3000 utiliza ondas eletromagnéticas de alta penetração.

Enquanto os métodos convencionais sofrem com o "efeito de borda" em esteiras, onde as paredes metálicas da estrutura e o ar ao redor distorcem o campo magnético dos sensores comuns, nossa tecnologia ignora essas interferências. O campo penetra até 200 mm na camada de carvão, garantindo que a leitura represente o núcleo real da carga. Como o sistema mede o volume e não a superfície, ele é totalmente imune a variações de cor, poeira ou luz ambiente, resultando em uma exatidão extrema de até 0,1%.

Performance na Siderurgia de Aços Especiais

A implementação foi realizada na siderúrgica que utiliza 100% de carvão vegetal em seu processo produtivo, onde a oscilação da umidade era um dos principais gargalos para a estabilidade térmica dos altos-fornos.

Aplicação e Automação

A solução foi integrada diretamente aos silos de carvão vegetal, com os dados sendo transmitidos via interface serial para o PLC e sistemas de supervisão. Essa integração permitiu:

• Correção automática do balanço de massa em tempo real.
• Visualização contínua da umidade média nos silos de grande porte.

Resultados e ROI (Retorno sobre Investimento)

Os dados pós-implementação revelam um impacto direto na rentabilidade da operação:

• Redução de Custos: A estabilização térmica permitiu uma redução na temperatura média do ferro-gusa em 9,4°C, o que representa uma economia significativa de combustível no alto-forno.
• Qualidade do Produto: Houve uma redução de 11% na porcentagem de silício fora da faixa especificada.
• Eficiência Laboratorial: O número de análises manuais de umidade caiu 75% (de 12 para 3 por dia), eliminando totalmente a necessidade de cálculos manuais de balanço de massa.
• Payback Acelerado: O ROI do projeto, inicialmente estimado em 17,66 meses, foi reduzido para apenas 5,87 meses devido aos ganhos de eficiência.

Umitek: Exclusividade da Mutec no Brasil

A Umitek consolida sua posição como parceira estratégica da indústria nacional ao oferecer a exclusividade de produtos Mutec no Brasil. Mais do que o fornecimento do hardware, entregamos a engenharia de aplicação necessária para que o SCS3000 opere em sua máxima capacidade, desde o detalhamento da instalação até a calibração fina do sistema.

Se a sua operação busca reduzir o consumo de carbono e aumentar a produtividade com o que há de mais moderno em medição de umidade de carvão, a solução definitiva está ao seu alcance.

FAQ -  Sobre Medição de Umidade de Carvão

1. O sensor FMS400 sofre desgaste com a abrasividade do carvão?

R: Não, os sensores são projetados com faces de alta resistência ou também podem ser usadas interfaces de proteção como de PTFE ou UHMW, materiais ideais para suportar o fluxo contínuo e abrasivo em silos e esteiras sem perder a sensibilidade.

2. É necessário recalibrar o sistema se mudar o tipo de carvão?

R: O SCS3000 permite a calibração de até 24 perfis de produtos diferentes. Uma vez calibrado para cada tipo de matéria-prima, a troca de perfil pode ser feita na unidade eletrônica ou instantaneamente através do PLC via RS-485, sem perda de confiabilidade.

3. Como a umidade afeta o balanço de massa no alto-forno?

R: A variação da umidade altera o poder calorífico do combustível. Com a medição em tempo real via 4-20mA ou interface serial para o PLC , o sistema realiza a correção automática do balanço de massa, evitando picos de temperatura e garantindo a estabilidade térmica do ferro-gusa.

4. Qual o tempo médio de resposta para ajustes no processo?

R: O tempo de resposta é de apenas 1 segundo. Isso permite que a automação reaja imediatamente a variações na esteira, algo impossível com as 12 análises manuais diárias feitas anteriormente.

Otimize seu processo agora. Entre em contato com os especialistas da Umitek e solicite uma estudo técnico para a implementação do sistema SCS3000 em sua planta industrial.

Sobre o Autor:

Fabio Teodoro da Costa Especialista Sênior | Instrumentação Industrial & Automação Especialista com 27 anos de formação técnica e 25 anos de experiência prática em instrumentação inteligente e automação industrial na Umitek Sistemas Industriais.