Monitoramento de Energia

Monitoramento de Energia Seminário Campinas Slide 1

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

EMS Energy monitoring solutions Quanto você desperdiça de energia? Você pode controlar apenas aquilo que você mede! 03/15/2010 Slide 3

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

Foco no uso de energia: Consumo Específico Slide 6 Fonte: www.nestle-waters.com

Água Water Air Ar Gas Gás Electricity Eletricidade Emissões/ Emissões/ Efluentes Efluentes Steam Vapor O processo insdustrial W.A.G.E.S Mão de obra Matéria prima Slide 7 Produto final

Gerenciamento de energia como um ciclo Coleta de dados Ação (entender os resultados) Análise de dados (dado - informação) Comunicação (Informação para entender) Slide 8

Processo de economia de Enegia Fluxo de Controle dos dados de energia Coleta de dados Cliente Otimização Transparência de consumo Análise de Energia Relatórios de energia Slide 9

Monitoramento de energia, análise e relatórios Utilidades Análises e relatórios Software de monitoramento de energia (EMS) Vapor Ar comprimido Eletricidade Gás Óleo Água Aquecimento Resfriamento Fluidos de Processo Visualização e registro Calculo e transmissão Slide 10 Medição de Energia

Medidores de Vazão Limitações de algumas velhas tecnologias (pre 1950s): Pressão diferencial Placa de orifício Turndown Limitado 5:1 Cria perda de carga Desgastes do orificio/depositos causam desvios Manutenção regular Longo trecho reto é necessário (montante/jusante) Depende da densidade do fluido Mecânicos Turbina (ou deslocamento positivo PD ) Desgaste mecânicos das engrenagens causam leitura inferior Manutenção regular e calibração é necessária Depende da viscosidade do fluido (turbina) longos trechos retos de entra e saída Slide 12

Portifolio de medidores de vazão E+H: Liquidos Slide 13

Portifolio de medidores de vazão E+H: Gases Slide 14

Posição da Endress+Hauser no mercado de vazão Líder mundial em medidores de vazão eletromagnéticos mais de 1 000 000 medidores O Promass F é modelo de Coriolis mais vendido no mundo com mais de 100000 unidades já produzidas Slide 15

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. Incertezadabancada: 0,015% Os sistemas de calibração gravimétricos de 400Kg, podem medir 1g ISO/IEC 17025 SAS (Swiss Accreditation Service) desde 1994 A mesma bancada em Reinach (Suiça) e Greenwood (EUA) Slide 16

Bancada de calibração Cernay - França Calibração de medidores eletromagnéticos Slide 17

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) Slide 18 Foto do processo na tela

Visualização de dados: Fieldgate Viewer Overview LAN Intranet Slide 19

Vapor Qual é eficiência da caldeira? 03/15/2010 Slide 20

O que é Vapor? Saturado? Super Aquecido? Sólido Líquidos Ponto Crítico Ponto triplo Gases Slide 21

Medição de vapor: Steam Heat Slide 22 Compensação no computador de vazão RMC621 (Entradas i.s.) Nota: Pontos de medição de pressão devem ser protegidos usando um sifão.

Princípio de medição Vortex Slide 23

Overview Vortex - Prowirl Prowirl 72 Prowirl 73 Slide 24 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

Medição de vazão mássica de vapor com Prowirl 73 Econômica Simples Fácil instalação Robusto Slide 25

Overview Vortex - Prowirl Slide 26

Efeitos de incrustação e abrasão Arredondamento devido abrasão, tem efeito mínimo Incrustação tem efeito mínimo Slide 27

Solução inovadora da Endress+Hauser p/t entradaparao Prowirl 73 Slide 28 Alternativa: ler a pressão usando Profibus PA/FF

Vortex - Vantagens Medição de vazão Vortex com o Prowirl 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 Slide 31

Prowirl 73F Vapor Saturado Borden Chemicals Brisbane, Austrália Vapor Saturado Prowirl 73F Eletrônica remota para fácil acesso Temperatura integrada Medição mássica direta Slide 32

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 5167-1 Slide 33 Entradas intrinsecamente seguras (RMC621)

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 = 9.5 10.3 bar (a) Slide 34

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 5.230 kg/m³ Entalpia 2,794.29 kj/kg 2,709.7 kj/kg 2,788.5 kj7kg Vazão massa 479.30 kg/h 506.58 kg/h 523.07 kg/h Heat flow 372.02 kw 392.69 kw 405.16 kw Desvio - 5.26% 0 3.17% Erro total. 8.43% Slide 35 Com um consumo anual de 2000 ton de vapor isso significa 168 tons ou R$ 15000,00

Exemplo: Gabler Saliter Massa total de vapor de duas caldeiras Q 1 P 1 T 1 Q 2 P 2 T 2 Slide 36 Steam Heat 1 Steam Heat 2

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 37 Natural gas (Mass) [KWh][ Air Blow down

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 38

Princípio de medição Coriolis Slide 39

Overview Promass: Eletrônicas Promass Eletrônicas Proline Promass 80 Proline Promass 83 Slide 40

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 41 Sensores para aplicações especializadas: I Tubo único e reto, viscosidade H Material em zirconio

Aplicação: Promass F Detalhes: Promass 83F Carregamento de Caminhão Combustível Transferência de Custodia Detalhes: Promass 83F HT Até 350ºC Slide 42

Aplicação: Promass F - Concentração Detalhes: Usina Sta Terezinha PR Brasil Medição on-line de ºINPM Comunicação Profibus PA Modelo: Promass 83 Detalhes: Usina Nova America Tarumã Brasil Medição on-line de ºBrix, Densidade e Vazão Comunicação Profibus DP Modelo: Promass 83F, 6 Slide 43

Aplicação: Planta de borracha Instalação: 02 Promass F Diametro: 6 Redução Válvula Curva de 90º Slide 44

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 45

Promass 83 integrado em uma rede EtherNet/IP Arquitetura de um sistema em rede EtherNet/IP Engineering work stations Operator work stations Application server Plant Asset Management RSLogix 5000 FactoryTalk View SE FactoryTalk Asset Centre Logix - process controller Promass 83 Slide 46

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 47

Integração e operãção direta! Operação Remota R 250 Ω + 4-20 ma Slide 48

2-Fios: Integração Ex Slide 49 Zone 1 Cl.I Div1 Zone 2 Cl.I Div 2

Coriolis: As Vantagens Medição de vazão mássica Coriolis com o Proline Promass Medição de massa direta de líquidos e gases Alta precisão sobre o completo range de vazão: 0,05% Sem necessidade de trechos retos ou informações adicionais do processo Fácil instalação: (fit & forget) Sem partes moveis Versões higiênicas Vários designs para diferentes aplicações Diâmetros de 1mm a 10 Insensível as vibrações de linha devido a Alta freqüência de vibração Nada é mais preciso! Slide 50

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

Ar comprimido Você sabe quanto ar comprimido é perdido no meio do caminho? 03/15/2010 Slide 52

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 53 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

Exemplo Endress+Hauser Flowtec Slide 54 Consumo de Ar comprimido na Endress+Hauser Flowtec em uma bela Sexta Feira

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 55 Vazão mássica é uma medição direta Vazão mássica = Densidade x Veloc. A potência fornecida ao sensor aquecido é proporcional a vazão mássica.

Overview T-Mass Overview de produtos Slide 57

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 Slide 58 Pré-programado para aplicação

Típicas aplicações para Termal Slide 59 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

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 60

Ar comprimido: Monitorando vazamentos Slide 61

Aplicação Ar comprimido - SEC Memograph M (Math) Compressor Receiver Dryer Running Meter Energy monitoring software SEC = Corrected _ Volume _ kwh _ Electricity Air Slide 62

Compressor House Soluções de monitoramento de Energia Onde Medir Instalação em anel M Non return or zone valve Process Ring Main M Target velocity of 6 m/sec SM To Dryer Section M Slide 63 M = Metering Point SM = Sub Metering Point Paint Shop Ring Main

Analise de consumo energia: 15min ou 30 min Slide 64

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 65

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 66

Água - Chillers Quanto de energia você gasta para resfriar/esquentar água? 03/15/2010 Slide 67

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 68

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 69 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.

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 70

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 71 Aquecimento ou resfriamento Independente do fluido usado para resfriamento

Princípio de medição Eletromagnético Slide 73

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 74

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: Slide 75 Revestidas com metalzinco- Aluminio (Zn/Al 85%/15% por peso e 150 μm de espessura)

Overview Promag Integral Alu Remoto Remoto Ex Integral SS 2 fios 10 50 50 10 50 50 23 53 53 53 53 Slide 76 Sensor D Sensor P Sensor H Sensor W

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 Largo Range de diâmetros Trechos retos curtos Slide 77 Amplo range de materiais compatíveis

Chiller: PC-Flowtec Slide 78 Promag 50 + 2x TST90, RMS621

Aplicação: Câmara frigorificas Detalhes: Produto: Glycol 67 câmaras frigoríficas RMC621conectados à Ethernet Promag 50 + TST90 Espanha Slide 79

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 GlycosolN % freely programmable! Slide 80

Princípio de medição Ultrasônico Principios de medição de vazão Slide 81

Overview - Prosonic Flow P Processos Químicos Petroquímicas Farmacêuticas Petróleo Prosonic Flow 93T 93 91 Água Fornecimento de água Utilidades Água quente Água fria Prosonic Flow 92F W Slide 82

Vantagens Medição de vazão com o medidor ultra-sônico Prosonic Flow 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 Slide 83 Sem problemas de compatibilidade com líquido corrosivo

Aplicação: Prosonic Flow Detalhes: Inline Prosonic Flow 92F Condensado de vapor Magnético não funcionaria Baixa condutividade Vortex imprevisível devido a baixa vazão Poucotrechoreto Detalhes: Clamp on Prosonic Flow 93W Tratamento de água Instalação sem parar a linha Independe do diâmetro da tubulação Slide 84

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 85

Últimos comentários 03/15/2010 Slide 86

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 87

Vamos Falar do seu monitoramento? W.A.G.E.S. Quero ouvir a sua situação! Slide 88

Dúvidas? Slide 89