CEMTEC vs. KilnLoq vs. ProKiln

1.0 Introdução: O Papel Crítico da Análise de Gás na Otimização do Forno

A análise contínua e precisa dos gases na entrada do forno rotativo de cimento é um pilar estratégico para a otimização do processo de pirólise. A medição em tempo real de componentes como O?, CO e NOx impacta diretamente a eficiência da combustão, permite um controle rigoroso das emissões, assegura a qualidade final do clínquer e protege a integridade do revestimento refratário. A capacidade de operar dentro de uma janela ótima de oxigênio excedente, geralmente entre 1% e 2%, é fundamental. Baixas concentrações de O? levam à formação de CO destrutivo, que danifica o refratário, enquanto altas concentrações de O? aumentam as emissões de NOx, exigindo medidas de abatimento dispendiosas, como a injeção de amônia, que pode levar ao "ammonia slip".

No entanto, esta medição é uma das mais desafiadoras em qualquer processo industrial. As sondas de amostragem devem operar sob condições operacionais extremamente adversas, que incluem:

• Altas temperaturas: Constantemente acima de 1.000 °C.
• Alta concentração de poeira: Cargas de até 2.000 g/m³.
• Atmosfera corrosiva: Presença de cloretos, álcalis e sulfatos.
• Condições ambientais severas: O ambiente ao redor do forno é, por si só, um desafio para qualquer equipamento.

Para superar esses desafios, diferentes fabricantes desenvolveram tecnologias complexas. Neste documento, realizaremos uma avaliação comparativa objetiva de três sistemas líderes de mercado: o CEMTEC da ENOTEC, o KilnLoq da FLSmidth e o ProKiln da ABB. O objetivo é analisar suas abordagens tecnológicas para fornecer uma base sólida para a tomada de decisão técnica. A seguir, analisaremos como a arquitetura e a filosofia de projeto de cada sistema determinam sua abordagem para garantir uma medição confiável.

2.0 Análise Comparativa de Arquitetura e Filosofia de Projeto

O design fundamental de cada sistema de amostragem revela uma filosofia distinta para lidar com as severas condições da entrada do forno. Essa abordagem de engenharia impacta diretamente a operação diária, os requisitos de manutenção e a confiabilidade geral da medição.

2.1 CEMTEC (ENOTEC): Automação Robusta para Prevenção de Falhas

A abordagem do CEMTEC é focada na prevenção proativa de falhas através de uma engenharia mecânica complexa e automação robusta. A filosofia central é construir um sistema tão resistente que a necessidade de intervenção manual seja praticamente eliminada.

Suas principais características de design incluem:

• Rotação Cíclica da Sonda: A sonda gira continuamente em um arco de 45° para a esquerda e para a direita. Este movimento constante minimiza o risco de que a sonda fique presa por acúmulo de material e evita a formação de pontos quentes localizados.
• Pistão de Limpeza Automatizado (Plunger): Um pistão interno se move ciclicamente para manter a entrada de gás permanentemente livre de obstruções, pulverizando quaisquer depósitos que comecem a se formar na ponta.
• Entrada de Gás Restrita: A fenda para a entrada do gás de amostra possui apenas 0,8 mm de largura, limitando significativamente a quantidade de poeira que entra no sistema e reduzindo a carga sobre os filtros.
• Retração Automática de Segurança: Em caso de falha de energia ou se os limites de temperatura e pressão forem excedidos, um motor pneumático com uma força de duas toneladas retrai a sonda do processo. Essa força é superior ao peso de um rinoceronte (1,7 toneladas). O mecanismo utiliza um sistema de cremalheira e pinhão, eliminando correntes que são um ponto de falha comum e exigiriam manutenção constante em um ambiente tão agressivo.

2.2 KilnLoq (FLSmidth): Simplicidade e Facilidade de Manutenção

O KilnLoq adota uma filosofia que prioriza a simplicidade do design e a rapidez na manutenção corretiva. O projeto parte do princípio de que todos os sistemas de amostragem eventualmente sofrerão bloqueios, e a melhor solução é tornar a limpeza o mais rápida e fácil possível.

As características que refletem essa filosofia são:

• Sonda "One Pipe": O sistema utiliza um design de tubo único e reto para a amostragem de gás. A ausência de curvas ou obstáculos internos visa interferir minimamente na coleta da amostra e simplificar o caminho do gás.
• Acesso para Limpeza Manual Rápida: Este é o principal argumento de venda do sistema. O KilnLoq é projetado para permitir uma limpeza manual completa pela parte traseira da sonda em menos de três minutos, um contraste significativo com os "até 120 minutos" citados para sistemas convencionais.
• Sistema "Hot Wet Laser": Para aplicações com alto teor de enxofre, onde há risco de formação de ácido nos analisadores, a FLSmidth recomenda seu sistema laser "hot wet", que aquece todo o sistema a 180 °C para evitar a condensação de ácido, sendo um importante diferencial técnico.

2.3 ProKiln (ABB): Evolução para Combustíveis Alternativos e Máxima Disponibilidade

O ProKiln se posiciona como um sistema de "quarta geração", projetado especificamente para os novos desafios impostos pelo uso intensivo de combustíveis alternativos. Sua filosofia é focada em uma limpeza extremamente eficaz e na busca pela máxima disponibilidade.

Suas inovações de design incluem:

• "Air Blasters" Duplos: O sistema utiliza dois jatos de ar de alta potência e um novo design de bocal que direciona o ar em diferentes fluxos, garantindo uma limpeza poderosa e eficaz da ponta da sonda.
• Filtro de Duas Camadas: Um filtro interno foi projetado para ser limpo pelos próprios "air blasters", mantendo a eficiência da filtragem.
• Configuração de Sonda Dupla: Para plantas onde a disponibilidade contínua é crítica, o ProKiln oferece uma configuração opcional de sonda dupla, que permite atingir 100% de tempo de atividade dos dados.

A divisão fundamental reside em onde cada fabricante concentra seu esforço de engenharia: a ENOTEC investe em automação mecânica complexa para prevenir bloqueios (uma filosofia preventiva), a FLSmidth investe na simplicidade do design para tornar a resolução de bloqueios inevitáveis uma tarefa trivial (uma filosofia reativa/de recuperação), enquanto a ABB se concentra em um poder de limpeza avassalador para suportar as condições mais severas criadas pelos combustíveis alternativos (uma filosofia de resiliência).

3.0 Mecanismos de Limpeza e Protocolos de Manutenção

Os métodos de limpeza, automáticos e manuais, são os principais diferenciadores entre os sistemas e têm um impacto direto na disponibilidade dos dados e no esforço exigido da equipe de manutenção.

3.1 Comparativo de Limpeza Automatizada

• CEMTEC: Utiliza uma abordagem combinada. O pistão (plunger) realiza um movimento cíclico permanente para manter a entrada de gás desobstruída. Adicionalmente, uma purga de alta pressão, alimentada por um tanque de 30 litros, é acionada uma vez por hora. Durante este ciclo de purga de três minutos, a medição de O? continua, mas os valores dos gases de processo (CO, NOx) são congelados. A ENOTEC justifica essa purga pouco frequente pelo design de entrada restrita (fenda de 0,8 mm) e pelo pequeno volume morto (1 litro), que minimizam a entrada de poeira e, consequentemente, a necessidade de limpeza.
• KilnLoq: Emprega pulsos de ar comprimido de alto volume para purgar o caminho da amostra de forma unitária, expelindo obstruções acumuladas de uma só vez.
• ProKiln: O sistema de "air blasters" duplos com bocal otimizado foi projetado para direcionar o ar em diferentes fluxos, garantindo uma limpeza eficaz não apenas da ponta da sonda, mas também do filtro interno de duas camadas.

3.2 Comparativo de Manutenção e Limpeza Manual

A abordagem para a intervenção manual é um ponto crítico de divergência.

CEMTEC: A filosofia do sistema é fundamentalmente evitar a intervenção manual. A ENOTEC descreve a limpeza manual como "perigosa e demorada", e toda a engenharia do CEMTEC é voltada para a automação robusta, de modo que a necessidade de uma limpeza manual seja um evento raro.

KilnLoq: Em contraste direto, a facilidade e a rapidez da limpeza manual são um pilar central do projeto. A capacidade de realizar uma limpeza completa em menos de três minutos é apresentada como uma vantagem competitiva, reconhecendo que bloqueios ocorrerão e que a solução mais prática é uma recuperação rápida.

ProKiln: O design foi desenvolvido para permitir que atividades de limpeza e manutenção manuais sejam realizadas "sem conhecimento especializado". O estudo de caso da Holcim reforça essa abordagem, relatando uma redução de 85% nos esforços de manutenção após a instalação do ProKiln.

4.0 Disponibilidade Declarada e Confiabilidade do Sistema

A disponibilidade é a métrica de desempenho mais crítica para um sistema de amostragem de gás, pois determina a capacidade da planta de otimizar o processo de forma contínua.

As reivindicações de disponibilidade de cada fabricante são as seguintes:

1. CEMTEC: A ENOTEC afirma uma disponibilidade de 95%. A empresa define "medição contínua" como uma operação 24/7, com apenas uma retração diária por precaução, criticando sistemas que interrompem a medição com frequência para purgas.
2. ProKiln: A ABB declara uma disponibilidade de mais de 95%, suportada pelo estudo de caso da Holcim, onde a disponibilidade aumentou de 9% para mais de 95%. Além disso, a ABB oferece a opção de sonda dupla como o caminho para atingir 100% de disponibilidade.
3. KilnLoq: O material de origem não especifica um percentual numérico de disponibilidade. A ênfase é colocada na confiabilidade e na redução significativa do tempo de inatividade (downtime) graças à facilidade de manutenção.

A análise do risco associado a cada abordagem é reveladora. A disponibilidade de 95% do CEMTEC depende do funcionamento impecável de sua automação complexa; uma falha mecânica poderia levar a uma parada prolongada. Por outro lado, o tempo de atividade do KilnLoq depende da velocidade da intervenção manual, tornando-o dependente da disponibilidade e disciplina da equipe. O ProKiln mitiga seu risco por meio da força de limpeza e, de forma crucial, oferece uma solução baseada em hardware, a sonda dupla, para eliminar completamente o risco de disponibilidade relacionado ao processo.

5.0 Tabela Comparativa de Recursos

A tabela a seguir consolida os principais atributos de cada sistema para permitir uma comparação visual e direta.

6.0 Conclusão: Alinhando a Tecnologia às Prioridades Operacionais

A análise dos sistemas CEMTEC, KilnLoq e ProKiln revela três abordagens de engenharia competentes, mas distintas. Fica claro que não existe uma solução única "melhor", mas sim a solução mais adequada para as prioridades, condições de processo e cultura de manutenção de cada planta.

Com base na análise, é possível traçar um perfil de adequação para cada sistema:

• O CEMTEC é a escolha ideal para plantas que priorizam a máxima automação para prevenção de entupimentos e buscam desqualificar intervenções de rotina ou operam com equipes de manutenção mais enxutas, confiando na engenharia inicial do sistema para evitar problemas.
• O KilnLoq atrai operadores que buscam um design simples e valorizam a capacidade de resolver bloqueios inevitáveis com extrema rapidez. É ideal para plantas com uma equipe de manutenção altamente responsiva e prática, onde minimizar o tempo de parada para ações corretivas é o principal KPI.
• O ProKiln é a solução mais adequada para plantas que utilizam altas taxas de combustíveis alternativos, enfrentam condições de processo severas e para as quais a máxima disponibilidade (próxima a 100%) e a redução comprovada do esforço de manutenção são os fatores decisivos.

A escolha final deve ser baseada em uma avaliação criteriosa das condições específicas do processo, da cultura de manutenção e dos objetivos estratégicos de produção de cada fábrica de cimento.