Monitoramento de energia em utilidades Consumo e distribuição de energia em utilidades, visando à redução de perdas

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1 Slide 1 Monitoramento de energia em utilidades Consumo e distribuição de energia em utilidades, visando à redução de perdas

2 Table of contents SME Soluções de monitoramento de energia Vapor Ar comprimido Água - Chillers Últimos comentários Slide 2

3 Endress+Hauser Controle e Instrumentação Nossa história 1953: Companhia é fundada por Georg H. Endress & Ludwig Hauser. Anos 60: Alcança liderança mundial no mercado de medição de nível. Anos 70: Adiciona medição de vazão e analítica à linha de produtos. Anos 80: Expansão das soluções E+H agregando pressão e temperatura. 1982: Início das atividades no Brasil. Endress+Hauser Slide 3number 3 Anos 90: Estabelecimento como uma das companhias líderes mundiais em automação. 1997: Joint venture no Brasil com Samson AG, única no mundo, inovação, vendas triplicam. 2003: Brasil: massa crítica suficiente, presença consolidada no mercado de ambas companhias, cisão com a Samson AG. 2005: Com um crescimento do 50% a Endress continua sua consolidação como um dos líderes do mercado.

4 Endress+Hauser Controle e Instrumentação Nossa Missão Instrumentação de campo Processo / Controle de inventário Interfaces de sistema Ambiente industrial Interface de Princípios processo dedetecção físicos/quimicos Endress+Hauser Process Industries Slide 4

5 Posição da Endress+Hauser no mercado de vazão Líder mundial em medidores de vazão eletromagnéticos mais de medidores O Promass F é modelo de Coriolis mais vendido no mundo com mais de unidades já produzidas Slide 5

6 PremiumCal Competência em Calibração Nenhum fornecedor pode calibrar medidores de vazão mais precisos que a Endress+Hauser! PremiumCal permite a fabricação de coriolis Promass 83F /84F com ± 0.05% de incerteza. Incerteza da bancada: 0,015% Os sistemas de calibração gravimétricos de 400Kg, podem medir 1g ISO/IEC SAS (Swiss Accreditation Service) desde 1994 A mesma bancada em Reinach (Suiça) e Greenwood (EUA) Slide 6

7 Bancada de calibração Cernay - França Calibração de medidores eletromagnéticos Slide 7

8 EMS Energy monitoring solutions Quanto você desperdiça de energia? 03/15/2010 Slide 8

9 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 Slide 9 Encontrar rápido pontos de baixa eficiência para reduzir de 5 a 15% do custo de energia?

10 Foco no uso de energia: Consumo Específico Slide 11 Fonte:

11 O processo insdustrial W.A.G.E.S Emissões/ Emissões/ Efluentes Efluentes Steam Vapor Mão de obra Matéria prima Água Water Ar Air Gás Gas Electricity Eletricidade Slide 12 Produto final

12 Processo de economia de Enegia Fluxo de Controle dos dados de energia Coleta de dados Cliente Otimização Transparênci a de consumo Análise de Energia Relatórios de energia Slide 13

13 Analise de dados: Memograph M Memograph M Software de energia Até 8 aplicação simultâneas 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 Slide 15

14 Visualização de dados: Fieldgate Viewer Overview LAN Intranet Slide 16

15 Vapor Qual é eficiência da caldeira? 03/15/2010 Slide 17

16 O que é Vapor? Saturado? Super Aquecido? Sólido Líquidos Ponto Crítico Ponto triplo Gases Slide 18

17 Medição de vapor: Steam Heat Slide 19 Compensação no computador de vazão RMC621 (Entradas i.s.) Nota: Pontos de medição de pressão devem ser protegidos usando um sifão.

18 Medição de vazão mássica de vapor com Prowirl 73 Econômica Simples Fácil instalação Robusto Slide 20

19 Efeitos de incrustação e abrasão Arredondamento devido abrasão, tem efeito mínimo Incrustação tem efeito mínimo Slide 21

20 Solução inovadora da Endress+Hauser p/t entrada para o Prowirl 73 Slide 22 Alternativa: ler a pressão usando Profibus PA/FF

21 Instalação comum de um Vortex Cerca de 70% das instalações de medidores Vortex requerem uma redução do tamanho da linha, incluindo: Redução Min. de 15x diâmetro nominais de trecho reto montante Prowirl 72F ou 73F Min. 5x diâmetros nominais de trecho reto jusante Expansão Slide 23

22 Tudo isso agora e substituído por um medidor de vazão Prowirl F sensor 4" / DN 100 S Style Super reduced reduz dois tamanhos da linha até 2 /DN50 Prowirl F sensor 4" / DN 100 R Style Reduced reduz um tamanho na linha para 3 / DN80 Prowirl F sensor 4" / DN 100 padrão Slide 24

23 Prowirl 73F Vapor Saturado Borden Chemicals Brisbane, Austrália Vapor Saturado Prowirl 73F Eletrônica remota para fácil acesso Temperatura integrada Medição mássica direta Slide 25

24 Computador de energia e vazão RMS621 Até 3 aplicações simultâneas (DP e/ou vortex) Até 21 saídas Interfaces Profibus DP, Modbus, M-Bus RS485 e RS232 OPC Server Detalhada compensação de DP conforme ISO Entradas intrinsecamente seguras (RMC621) Slide 26

25 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) ou P = bar (a) Slide 27

26 Quanto a precisão afeta o retorno de investimento Vamos olhar alguns detalhes Pressão 9.5 bar (a) 10.0 bar (a) 10.3 bar (a) Temperatura 185 C 185 C 185 C Vazão 100 m³/h 100 m³/h 100 m³/h Densidade 4,793 kg/m³ 5,065 kg/m³ kg/m³ Entalpia 2, kj/kg 2,709.7 kj/kg 2,788.5 kj7kg Vazão massa kg/h kg/h kg/h Heat flow kw kw kw Desvio % % Erro total. 8.43% Slide 28 Com um consumo anual de 2000 ton de vapor isso significa 168 tons ou R$ 15000,00

27 Aplicação: Eficiência de uma caldeira de vapor Efficiency :η = m Steam h Steam m m h Fuel Feedwater Fuel h Feedwater Condensado (V, T) [KWh] Steam (V,P,T) [KWh] make up water feed water flue gas Slide 29 Natural gas (Mass) [KWh][ Air Blow down

28 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) Slide 30

29 Overview Promass: Sensores Endress+Hauser oferece 3 grupos de sensores. Cada um tem sua especifica aplicação: Solução padrão Sensores F, A e E: Soluções padrão de DN 1 a 250 (1/24" a 10") Solução sanitária S e P sensores para aplicações sanitárias em indústria alimentícia e farmacêutica Especialistas Slide 31 Sensores para aplicações especializadas: I Tubo único e reto, viscosidade H Material em zirconio

30 Aplicação: Promass F Detalhes: Promass 83F Carregamento de Caminhão Combustível Transferência de Custodia Detalhes: Promass 83F HT Até 350ºC Slide 32

31 Aplicação: Planta de borracha Instalação: 02 Promass F Diametro: 6 Redução Válvula Curva de 90º Slide 33

32 Medidor Coriolis Ethernet/IP Medidor Coriolis Proline Promass 83 EtherNet/IP Conexão direta sem a necessidade de conversores Menos tempo de configuração da rede Servidor de Web integrado Slide 34

33 Medidor Coriolis 2 Fios 4 20mA Promass E TB2 Medidor de vazão Coriolis 2 Fios Verdadeira ligação dois fios 4 20mA Hart Menor custo de instalação Cabeamento Excelente para a substuição de medidores mecânicos (turbinas) Slide 35

34 2-Fios: Integração Ex Zone 1 Zone 2 Cl.I Div1 Cl.I Div 2 Slide 36

35 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 Slide 37 Monitorar o nível da Caldeira em 50% (maior eficiência) Monitorar a qualidade do retorno de condensado

36 Ar comprimido Você sabe quanto ar comprimido é perdido no meio do caminho? 03/15/2010 Slide 38

37 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.) Slide 39 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

38 Exemplo Endress+Hauser Flowtec Slide 40 Consumo de Ar comprimido na Endress+Hauser Flowtec em uma bela Sexta Feira

39 Slide 41 Consumo diminui antes do final de semana e por volta das 9 da noite a produção para

40 Slide 42 embora não tenha produção no sábado o consumo continua, por volta de 100kg/h??

41 Slide 43 produção começa na segunda de manhã a 5:00

42 Termal: O princípio de Medição 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. Slide 44 Vazão mássica é uma medição direta Vazão mássica = Densidade x Veloc. A potência fornecida ao sensor aquecido é proporcional a vazão mássica.

43 Típicas aplicações para Termal Slide 45 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

44 Medição de gases: Confusões Free Air Delivered (CFM na entrada) V = 100 m3/h P = 1 bar a T = 10 C ρ = 1.23 kg/m3 Inverno P = 1.08 bar a T = 0 C ρ = 1.38 kg/m3 Verão P = 0.98 bar a T = 30 C ρ = 1.13 kg/m3 123 kg/h 138 kg/h 113 kg/h -8 / +12% Slide 46

45 Ar comprimido: Monitorando vazamentos Slide 47

46 Aplicação Ar comprimido - SEC Memograph M (Math) Compressor Receiver Dryer Running Meter Energy monitoring software SEC = Corrected _ Volume _ kwh _ Electricity Air Slide 48

47 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 Slide 49

48 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 Slide 50

49 Água - Chillers Quanto de energia você gasta para resfriar/esquentar água? 03/15/2010 Slide 51

50 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 Slide 52

51 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. Slide 53 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.

52 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 Slide 54

53 Delta de calor usando RMx621 ou Memograph M T 2 Água: H = Q ρ (T 1 ) [h (T 2 ) - h (T 1 )] Q T 1 Slide 55 Aquecimento ou resfriamento Independente do fluido usado para resfriamento

54 Overview - Eletromagnético Promag 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 Slide 56

55 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) Slide 57

56 Chiller: PC-Flowtec Slide 58 Promag x TST90, RMS621

57 Aplicação: Câmara frigorificas Detalhes: Produto: Glycol 67 câmaras frigoríficas RMC621conectados à Ethernet Promag 50 + TST90 Espanha Slide 59

58 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! Slide 60

59 Overview - Prosonic Flow P Processos Químicos Petroquímicas Farmacêuticas Petróleo Prosonic Flow 93T Água Fornecimento de água Utilidades Água quente Água fria Prosonic Flow 92F W Slide 61

60 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 Slide 62

61 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 Slide 63

62 Últimos comentários 03/15/2010 Slide 64

63 Vantagens Redução do custo de energia e emissão de CO2 de 5% a 15%. Redução do consumo de utilidades encontrando vazamentos Redução do tempo e esforço com relatórios de energia Encontrar desvios de metas prédefinidas e criação de alarmes Visualização de todos consumidores Uma única base de dados de energia com acesso global via Internet Slide 65

64 Vamos Falar do seu monitoramento? W.A.G.E.S. Quero ouvir a sua situação! Slide 66

65 Muito Obrigado pela atenção! Slide 67 Business Driver de Vazão