Apresentando: Linde Engenharia
A Linde Engenharia é uma empresa líder global em gás industrial e engenharia que atende uma variedade de mercados finais, incluindo produtos químicos, energia, alimentos e bebidas, eletrônicos, saúde, manufatura, metais e mineração. Os gases industriais da Linde são utilizados em inúmeras aplicações, tais como oxigénio para hospitais e gases de alta pureza e especiais para a fabricação de eletrônicos.
Apoiando a sustentabilidade
As plantas industriais produzem praticamente tudo o que usamos diariamente, desde os alimentos que comemos até o gás natural liquefeito (GNL) que usamos para aquecer nossas casas. São alguns dos produtos mais complexos e de missão crítica do planeta. Eles não apenas tendem a lidar com matérias-primas potencialmente perigosas para fabricação e geração de energia, mas também apresentam alguns dos sistemas de processamento altamente seguros e de engenharia mais avançados do mundo. Por mais críticas que sejam para a vida quotidiana, a sociedade atual exige que estas fábricas operem de forma ainda mais eficiente do que nunca e façam mais com menos.
Os engenheiros de instalações industriais desejam reduzir a complexidade do projeto, aumentar a eficiência, garantir a segurança e reduzir os custos operacionais e de capital necessários. É aqui que a Linde Engenharia entra em cena. Com sede na Alemanha, a Linde é conhecida como fornecedora líder de mercado de engenharia, aquisição e construção (EPC) para projetos de instalações industriais chave na mão. Com uma lista de clientes que se assemelha a um quem é quem entre os líderes globais da indústria, incluindo Shell, BASF e CERN, a Linde Engenharia concluiu com sucesso projetos, construção e atualizações de instalações altamente exigentes e de alta tecnologia para todos os tipos de empresas em todo o mundo.
Hoje, a Linde está a concentrar-se em novos mercados para apoiar a transição para a energia verde, como o cracking do hidrogênio e do amoníaco, mas o fator comum em todos os projetos da Linde é a experiência da empresa na concessão e construção de fábricas chave na mão. Eles entregaram projetos que incluíram as maiores e mais avançadas fábricas de processamento do mundo. Com a expectativa de que a demanda mundial anual por materiais e energia cresça significativamente, a indústria precisa de plantas inovadoras e de alto desempenho, projetadas para produção de alto rendimento e desempenho confiável, com flexibilidade adicional para cobrir uma gama completa de opções de produtos.
Da prancheta à digitalização
A Linde Engenharia enfrenta este desafio com engenheiros experientes como Hans-Joachim Dieckmann, especialista sênior, em análise de sobretensões e tensões de tubos para layout de instalações e serviços de engenharia. Ao encerrar uma carreira de mais de quatro décadas, Dieckmann testemunhou em primeira mão a digitalização da engenharia de plantas industriais.
“Comecei como projetista de tubulações e passei um ano na Noruega como empreiteiro da Linde para a Statoil”, diz Dieckmann. “Depois disso, voltei para a Alemanha e comecei a trabalhar na análise de tensões em tubos. Em 1992, a Linde decidiu mudar a sua abordagem de engenharia. Num dia retiraram todas as pranchetas e ganhamos computadores: os primeiros dias da digitalização. Foi maravilhoso. Ao longo dos anos, todos aceitamos computadores, programas e todas as interfaces digitais que usamos hoje. E com a IA se aproximando rapidamente, mudaremos novamente. Haverá muito mais digitalização influenciada pela IA nos próximos anos também.”
Fazendo tudo caber
Mesmo à medida que as ferramentas e processos de software se tornam mais inteligentes e sofisticados, Dieckmann e sua equipe têm a tarefa principal de fazer com que tudo funcione em conjunto com segurança.
“Quando você projeta uma planta, você tem cerca de 500 metros quadrados de espaço”, explica Dieckmann. "Não mais. E o comprimento da tubulação é de cerca de 4,4 quilômetros. Esta é uma longa, longa distância para ser concluída como um sistema de processamento. O truque é fazer com que tudo funcione e se encaixe.
“Quando você está projetando uma planta, uma das coisas mais importantes é o sistema de refrigeração a água. Normalmente é um sistema que inclui cerca de 100 trocadores de calor, bombas, linhas de descarga e tubos verticais para hidráulica. Todo o sistema é controlado por analisadores para segurança. É um sistema muito complexo de acertar.”
Aproveitando o Simcenter Flomaster
Em 2011, a equipe recorreu aos softwares de simulação como uma forma possível de resolver os complexos problemas de engenharia no sistema de refrigeração líquida. Foi quando descobriram o software Simcenter Flomaster, que faz parte da plataforma de Siemens Xcelerator.
Apoiado por solucionadores precisos e poderosos, o Simcenter Flomaster é uma ferramenta líder para simulação de sistemas termofluídos, e a equipe de sistemas de tubulação da Linde Engenharia descobriu rapidamente que os engenheiros poderiam dimensionar de maneira fácil e eficaz sistemas e componentes de gás, líquido e bifásico para máxima eficiência.
À medida que o processo se desenvolveu ao longo dos anos na Linde, a equipa criou um gémeo digital que poderia ser facilmente utilizado para analisar uma variedade de eventos dinâmicos, tais como condições de funcionamento, esquemas de layout e arranque, e cenários de falha e emergência para garantir a segurança e a proteção.
“Cada planta que implementamos é única de acordo com a localização do local e as necessidades do cliente”, afirma Dieckmann. “Será uma fábrica diferente na Turquia e em Singapura. E você precisa analisar todas as opções e encontrar a solução certa para cada site antes de construir. Você não pode simplesmente adicionar um poço extra para o sistema de refrigeração de água no local ou decidir resolver um problema adicionando 50 metros extras de tubulação. Trabalhar assim simplesmente não é possível.”
Avaliando cada fator de risco previsível
Hoje, a equipe usa o Simcenter Flomaster para avaliar cada cenário de risco previsível para o sistema antes da construção. O trabalho de simulação começa com a adaptação de tudo ao estado “como operado” do sistema antes que a perturbação ocorra. Os distúrbios que surgem durante um cenário de risco, como um desligamento repentino da bomba, fechamento de válvula ou inicialização e redistribuição, são executados no modelo de simulação completo e os picos de pressão resultantes são calculados em todo o sistema.
Este trabalho de simulação detalhado ajuda a identificar os pontos críticos onde as forças hidráulicas resultantes podem causar danos ao sistema. Usar o Simcenter Flomaster permite que o usuário forneça automaticamente um arquivo de mapa de força que serve como entrada para ferramentas de análise de tensão de terceiros. Este processo garante a devida diligência no projeto e permite aos engenheiros da Linde avaliar medidas de mitigação para proteger o sistema contra eventos indesejados e abordar aspetos críticos de segurança em vários cenários operacionais.
“O Simcenter Flomaster é simplesmente necessário”, confirma Dieckmann. “No final das contas, você deseja receber os cenários transitórios e de estado estacionário corretos para todas as forças hidráulicas que atuam no sistema de tubulação. Todo cálculo é crítico; não apenas pela qualidade de nossa engenharia, mas porque queremos garantir aos nossos clientes que não haverá acidentes em suas instalações devido a efeitos de picos de pressão.”
Segurança é fundamental
Sendo uma empresa de engenharia conhecida pela qualidade e segurança, não é surpreendente que a Linde mantenha os seus próprios padrões rigorosos para questões de saúde e segurança, incluindo efeitos de sobretensão nas fábricas.
"Gosto de dizer que a segurança é um tema muito importante para um engenheiro espacial e também para um engenheiro de surtos", diz Dieckmann. "É necessário projetar seus sistemas de tubulação com zero sobrecarga nas tubulações. É por isso que usamos o Simcenter Flomaster para calcular como as forças atuarão durante cada ponto do duto de acordo com cenários desenvolvidos pela equipe de segurança ou pela equipe de layout da planta.
“Os cálculos são complexos e não há margem para erros. Depende da massa, da velocidade, do tamanho do tubo e da potência da bomba. E então você deve considerar o tipo de líquido que está sendo bombeado e/ou o meio de transporte. Atualmente, as centrais de GNL estão a tornar-se críticas e este é um sistema diferente com braços de carregamento nas linhas de distribuição que também necessitará de ser calculado para uma janela de oscilação de pressão. Naturalmente, tudo isto é regulado por uma norma especial da Linde para sobretensões.”
Aproveitando uma imensa quantidade de dados
Se você estiver simulando uma planta inteira com centenas de cálculos de picos, estará criando uma imensa quantidade de dados de simulação que requerem uma imensa capacidade de processamento. Esta é uma das principais vantagens do Simcenter Flomaster.
“Somente o Simcenter Flomaster pode lidar com esse tipo de volume de simulação em um período de tempo aceitável”, relata Dieckmann. “Alguns dos nossos modelos de plantas mais complexos podem levar quatro dias para serem executados em cada cenário. Isso é bom, mas estamos trabalhando em conjunto com a equipe de desenvolvimento do Simcenter Flomaster para fazer isso ainda mais rápido. Poderíamos alcançar reduções significativas na simulação por cenário. Os desenvolvedores do Simcenter Flomaster trabalharão em estreita colaboração com a nossa equipe na Linde e reduzirão ainda mais o tempo nos próximos anos.”
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