Monitoramento de Energia(clientes) - Endress+Hauser · Incrustação tem efeito mínimo. Soluções...
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André Nadais
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26/10/2010
Monitoramento de Energia
Curitiba
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Soluções de monitoramento de Energia
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26/10/2010
Table of contents
SME – Soluções de monitoramento de energia
Vapor
Ar comprimido
Água - Chillers
Últimos comentários
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EMS – Energy monitoring solutionsQuanto você desperdiça de energia?
André Nadais
03/15/2010
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Você pode controlar apenas
aquilo que você mede!
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Soluções de monitoramento de Energia
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26/10/2010
Reduzir custos de energia - Sustentabilidade
Você quer…
Encontrar potenciais de economia
Seguir indicadores de energia automaticamente
(energia por produto acabado)
Garantir e otimizar a eficiência energética da planta
Ganhar transparência do consumo de energia
Prevê demanda de energia para diversas áreas
Registrar fluxo de energia e emissão de CO2 conforme ISO14001
Melhorias no balanço mensal de energia
Encontrar rápido pontos de baixa eficiência
… para reduzir de 5 a 15% do custo de energia?
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Foco no uso de energia: Consumo Específico
Fonte: www.nestle-waters.com
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Em
issõ
es/
Efluente
s
Vap
or
Água
Ele
tric
idad
e
Gás
Ar
O processo insdustrial – W.A.G.E.S
Matéria prima
Mão de obra
Produto final
Wat
er
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Gas
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Efluente
s
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Processo de economia de Enegia
Coleta de
dados
Análise de Energia
Relatórios de
energia
Otimização
Fluxo de Controle dos
dados de energia
Transparência
de consumo
Cliente
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Monitoramento de energia, análise e relatórios
Medição de Energia
Visualização e
registro
Análises e relatórios
Calculo e transmissão
Utilidades
Vapor
Ar comprimido
Eletricidade
Gás
Óleo
Água
Aquecimento
Resfriamento
Fluidos de
Processo
Software de monitoramento
de energia (EMS)
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Portifolio de medidores de vazão E+H: Líquidos
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Portifolio de medidores de vazão E+H: Gases
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Analise de dados: Memograph M
Até 8 aplicaçãosimultâneas
Interfaces Profibus DP, Modbus, Ethernet
RS485 and RS232
USB
OPC Server
Até 8 grupos de display diferentes
Memória armazenar dados(256MB interno+ SD card)
Foto do processo na tela
Memograph M – Software de energia
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Visualização de dados: Fieldgate Viewer
Overview
LAN
Intranet
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VaporQual é eficiência da caldeira?
André Nadais
03/15/2010
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O que é Vapor?
GasesPonto triplo
Ponto Crítico
Líquidos
Sólido
Saturado?
Super Aquecido?
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Medição de vapor: Steam Heat
Compensação no computador de vazão RMC621 (Entradas i.s.)
Nota: Pontos de medição de pressão devem ser protegidos usando
um sifão.
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Princípio de medição Vortex
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Overview Vortex - Prowirl
Prowirl 72 Prowirl 73
• Usado para a maioria das
aplicações padrões
• Medição volumétrica de
liquidos e gases
• Medição de temperatura
integrada
• Usado para mediçao de
massa de vapor saturado
• Computador de vazão
interno
• Gas Engine
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Medição de vazão mássica de vapor com Prowirl 73
• Econômica
• Simples
• Fácil instalação
• Robusto
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Overview Vortex - Prowirl
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Efeitos de incrustação e abrasão
Arredondamento devido
abrasão, tem efeito mínimo
Incrustação tem efeito
mínimo
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Solução inovadora da Endress+Hauser
p/T entrada para o Prowirl 73
Alternativa: ler a pressão usando Profibus PA/FF
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Aplicável à Vapores, Gases e
Líquidos
• Para pressões e temperaturas extremas
• Insensível a vibração da planta
• Resistente a “martelo d’agua” e choques
térmicos.
• Longa Estabilidade sem necessidade de
recalibração.
• Livre de manutenção
• Baixa perda de carga
• Sem partes móveis
Prowirl 73:
• Sensor de Temperatura
• Compensação automática para vapor
saturado
Medição de vazão Vortex com o Prowirl
Vortex - Vantagens
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Prowirl 73F – Vapor Saturado
Borden Chemicals
Brisbane, Austrália
Vapor Saturado
Prowirl 73F
Eletrônica remota para
fácil acesso
Temperatura integrada
Medição mássica direta
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Computador de energia e vazão RMS621
Até 3 aplicaçõessimultâneas (DP e/ouvortex)
Até 21 saídas
Interfaces Profibus DP, Modbus, M-Bus
RS485 e RS232
OPC Server
Detalhada compensaçãode DP conforme ISO 5167-1
Entradas intrinsecamenteseguras (RMC621)
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Quanto a precisão afeta o retorno de investimento
“…Sempre temos condições de processo estáveis…”
OK, mas …
O que significa estável nesse contexto?
P = 10 bar (a)
P = 9.5 … 10.3 bar (a)
ou
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Vamos olhar alguns detalhes…
8.43%Erro total.
3.17%0- 5.26%Desvio
405.16 kW392.69 kW372.02 kWHeat flow
523.07 kg/h506.58 kg/h479.30 kg/hVazão massa
2,788.5 kJ7kg2,709.7 kJ/kg2,794.29 kJ/kgEntalpia
5.230 kg/m³5,065 kg/m³4,793 kg/m³Densidade
100 m³/h100 m³/h100 m³/hVazão
185°C185°C185°CTemperatura
10.3 bar (a)10.0 bar (a)9.5 bar (a)Pressão
Com um consumo anual de 2000 ton de vapor isso significa 168 tons
ou R$ 15000,00
Quanto a precisão afeta o retorno de investimento
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Exemplo: Gabler Saliter
Q1 Q2P1 T1 P2 T2
Steam
Heat 1Steam
Heat 2
Massa total de vapor de duas caldeiras
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Aplicação: Eficiência de uma caldeira de vapor
FuelFuel
FeedwaterFeedwaterSteamSteam
hmhmhmEfficiency
⋅⋅−⋅
=η:
Condensado (V, T) [KWh]
Steam [KWh]
make up waterfeed water
Natural gas (Mass)[KWh]
flue gas
Blow down
(V,P,T)[
[Air
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Atuando na Eficiencia da Caldeira
Qual é o ponto ideal de operação da caldeira?
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Memograph M – Gerenciador de Energia
Cálculo da Eficiência da caldeira
Armazenamento de consumo de combustível e geração de
vapor, por período de produção (meia hora, diário, semanal,
etc.)
Calculo do consumo especifico de energia (massa de vapor
produzida divida pela massa de combustível consumido; massa
de vapor pela massa de produto final…)
Comparação do consumo atual de
energia vs. meta pré-setada.
Saídas de alarme
(Opcional SMS)
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Principais ações – Geração de Vapor
Monitorar o consumo especifico de energia e
eficiencia da caldeira
Manutenção da Caldeira
Revestir linhas
Encontrar Vazamentos
Distribuir os custos por cada centro de produção
Setar e monitorar metas de consumo baseado em
histórico
Monitorar o nível da Caldeira em 50%
(maior eficiência)
Monitorar a qualidade do retorno de condensado
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Ar comprimidoVocê sabe quanto ar comprimido é perdido no meio do caminho?
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03/15/2010
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Porque ar comprimido?
Ar comprimido é muitas vezes
responsável por até 10% do
gasto de energia de uma
industria
Algumas vezes 30% do ar
gerado nunca é usado
(vazamentos, perdas, etc.)
Um vazamento de 3mm de ar
comprimido com 7bar de
pressão pode causar custos
adicionais de R$ 3500 por o
ano. 100 vazamentos deste
tamanho levam a custos
adicionais anuais de R$ 350K
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Exemplo Endress+Hauser Flowtec
Consumo de Ar comprimido na Endress+Hauser Flowtec emuma bela Sexta Feira
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Vazão mássica baseada na dispersão térmica
• Um sensor de temperatura é
aquecido a um diferencial de
temperatura constante do
sensor de referencia do gás.
• O resfriamento gerado pela
massa de gás causa um
aumento na potência
fornecida ao sensor para
manter o diferencial de
temperatura.
• A potência fornecida ao
sensor aquecido é
proporcional a vazão mássica.
Termal: O princípio de Medição
Vazão mássica é uma medição direta
• Vazão mássica = Densidade x Veloc.
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Overview – T-Mass
Overview de produtos
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Termal - Vantagens
Medição mássica de Gases com o Termal Proline T-mass
Simples instalação
Vazão mássica direta
Alto turndown: medição
mesmo em vazão baixa
<2mbar perda de carga
Não é necessário
compensação de P + T
Individualmente calibrados
Pré-programado para
aplicação
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Slide 60
26/10/2010
Típicas aplicações para Termal
Detalhes:
• Ar comprimido
• CO2 – Dióxido de carbono
• Gás natural
• Nitrogênio, Oxigênio, etc...
Detalhes:
• T-Mass 65I
• Ar comprimido
• Monitoramento
consumo/vazamento
• Redução de custo de energia
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Slide 61
26/10/2010
Medição de gases: Confusões
P = 0.98 bar a
T = 30°C
ρ = 1.13 kg/m3
VerãoP = 1.08 bar a
T = 0°C
ρ = 1.38 kg/m3
Inverno
Free Air Delivered
(CFM na entrada)
P = 1 bar a
T = 10°C
ρ = 1.23 kg/m3
123 kg/h
113 kg/h
138 kg/hV = 100 m3/h
-8 / +12%
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26/10/2010
Ar comprimido: Monitorando vazamentos
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Slide 63
26/10/2010
Aplicação – Ar comprimido - SEC
Compressor
Receiver Dryer
Running Meter
Memograph M
(Math)
Energy monitoring
software
yElectricitkWhAirVolumeCorrectedSEC
___
=
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Slide 64
26/10/2010
Onde Medir – Instalação em anel
Com
pre
ssor
House
M
Process Ring Main
M
Paint Shop
Ring Main
SMTo Dryer
Section
Non return or zone valve
• Target velocity
of 6 m/sec
M = Metering Point
SM = Sub Metering Point
M
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Slide 66
26/10/2010
Principais ações – Ar Comprimido
Monitorar constantemente o
perfil de consumo de cada
consumidor
Alocar custos de energia por
centros de custo
Setar metas por consumidor
Detectar vazamentos –
sistema de ar comprimento
requer monitoramento
continuo do sistema
Manter a pressão o mais
baixo possível
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Slide 67
26/10/2010
Memograph - Gerenciamento de Energia
Registro e visualização de dados
Análises de resultados
Cálculo da eficiência de
compressores
Specific energy consumption (SEC)
Detecção de vazamentos
Determinar metas de consumo:
Comparação do valor atual de consumo
medido com o valor pré-setado
Saídas de alarme
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Água - ChillersQuanto de energia você gasta para resfriar/esquentar água?
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03/15/2010
Slide 68
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Slide 69
26/10/2010
Chillers
O que é um chiller?
“Chiller é um refrigerador de líquidos utilizado para soluções de
conforto ambiental e para integração de soluções industriais.”
Fonte: York
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Slide 70
26/10/2010
Chillers - refrigeradores
Chillers são responsáveis por grande parte do consumo de
energia de muitas industrias.
O processo de refrigeração possui equipamentos que estão
sujeitos a desgastes.
Com o registro contínuo de informações podemos controlar a
relação entre a entrada de energia (eletricidade, entrada de
calor) versus a saída de energia do processo de resfriamento.
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Slide 71
26/10/2010
Monitorando a eficiência de Chillers
Perdas de Eficiência: Operar o chiller em sua performance
ideal, reduz consumo de energia e custos de manutenção.
Monitoramento contínuo
Chillers são sistemas dinâmicos (constante mudanças) que
precisam ser monitoradas constantemente.
Parâmetros importantes para detecção de perdas
Vazão de entrada
Temperatura de entrada e saída
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Slide 72
26/10/2010
• Aquecimento ou resfriamento
• Independente do fluido usado para resfriamento
Água:
H = Q · ρ (T1) ·[h (T2) - h (T1)]
T1
T2
Q
Delta de calor usando RMx621 ou Memograph M
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Slide 75
26/10/2010
Overview - Eletromagnético
Líder mundial em medidores em
medidores eletromagnéticos
Todos medidores são equipados com 4
eletrodos:
2 eletrodos de medição
EPD: detecção de tubo vazio
Referência: Elimina a necessidade de
anel de aterramento
Auto-diagnóstico: Monitoração de
falhas no sistema de medição, para um
sistema de gerenciamento de ativos
IP68
Promag
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Slide 76
26/10/2010
Overview - Eletromagnético
Campo eletromagnético formando por
tensão DC alternada:
Excelente estabilidade da medição
Garantia do ponto ZERO
Garantia de imunidade a campos
externos
Profibus PA, Fieldbus, Hart ou modbus
direto do medidor, sem a necessidade
de conversores.
Conexões de processos são tratadas para
evitar corrosão:
Revestidas com metalZinco-
Aluminio (Zn/Al 85%/15% por
peso e 150 μm de espessura)
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Slide 78
26/10/2010
Vantagens da Tecnologia Eletromagnética
Sem perda de carga
Sem partes móveis
Bidirecional
Fácil Limpeza
Medição não é afetada por mudanças
na viscosidade, densidade ou temperatura
Capaz de trabalhar desde produtos
limpos até lama
Alto Turndown
Trechos retos curtos
Amplo range de materiais compatíveis
Largo Range de diâmetros
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Slide 79
26/10/2010
Chiller: PC-Flowtec
Promag 50 + 2x TST90, RMS621
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26/10/2010
Aplicação: Câmara frigorificas
Detalhes:
• Produto: Glycol
• 67 câmaras frigoríficas
• RMC621conectados à
Ethernet
• Promag 50 + TST90
• Espanha
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Slide 81
26/10/2010
Água e Glycol – Delta de calor no RSG40
Data in Memograph:
• Steam Delta Heat
• Steam Energy
• Water Delta Heat
• Water Energy
• Glycols:
• Ethylene g.
• Propylene g.
• Antifrogen N
• Glycosol N
% freely programmable!
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Slide 82
26/10/2010
Princípio de medição Ultrasônico
Principios de
medição de vazão
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Slide 83
26/10/2010
Overview - Prosonic Flow
ProcessosQuímicos
Petroquímicas
Farmacêuticas
Petróleo
ÁguaFornecimento
de água
Utilidades
Água quente
Água fria
Prosonic Flow 93T
93
91
P
W
Prosonic Flow 92F
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Slide 84
26/10/2010
Medição de vazão com o medidor ultra-sônico Prosonic Flow
Vantagens
Aplicável para líquidos
homogêneos
Medição de vazão não intrusiva
Não é necessário interrupção do
processo para instalação – Baixo
custo de instalação
Especialmente econômico para
grandes diâmetros
Aplicações em alta temperatura
e pressão com a versão padrão
Sem problemas de
compatibilidade com líquido
corrosivo
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Slide 85
26/10/2010
Aplicação: Prosonic Flow
Detalhes: Inline
• Prosonic Flow 92F
• Condensado de vapor
• Magnético não funcionaria
Baixa condutividade
• Vortex imprevisível devido a
baixa vazão
• Pouco trecho reto
Detalhes: Clamp on
• Prosonic Flow 93W
• Tratamento de água
• Instalação sem parar a linha
• Independe do diâmetro da
tubulação
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Slide 86
26/10/2010
Principais ações - Água
Monitorar consumidores
Eliminar vazamentos
Identificar perda de eficiência
dos chillers
Monitorar o consumo especifico
de energia
Ações:
Revestir tubulações
Fechar vazamentos
Alocar centro de custos
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Últimos comentários
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03/15/2010
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Slide 88
26/10/2010
Vantagens
Redução do custo de energia e emissão de CO2 de 5% a 15%.
Redução do consumo de utilidadesencontrando vazamentos
Redução do tempo e esforço com relatórios de energia
Encontrar desvios de metas pré-definidas e criação de alarmes
Visualização de todos consumidores
Uma única base de dados de energia com acesso global via Internet
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Slide 89
26/10/2010
Vamos Falar do seu monitoramento?
W.A.G.E.S.
Quero ouvir a sua situação!
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Slide 90
26/10/2010
Dúvidas?