monitoramento de energia - endress.com.br de energia.pdf · slide 32 27/05/2010 prowirl 73f –...

André Nadais

Slide 1

27/05/2010

Monitoramento de Energia

Seminário Campinas

Soluções de monitoramento de Energia

André Nadais

Slide 2

27/05/2010

Table of contents

SME – Soluções de monitoramento de energia

Vapor

Ar comprimido

Água - Chillers

Últimos comentários

EMS – Energy monitoring solutionsQuanto você desperdiça de energia?

André Nadais

03/15/2010

Slide 3

Você pode controlar apenas

aquilo que você mede!


André Nadais

Slide 4

27/05/2010

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?


André Nadais

Slide 6

27/05/2010

Foco no uso de energia: Consumo Específico

Fonte: www.nestle-waters.com


André Nadais

Slide 7

27/05/2010

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

Air

Gas

Ele

ctri

city

Ste

am

Em

issõ

es/

Efluente

s


André Nadais

Slide 8

27/05/2010

Gerenciamento de energia como um ciclo

Coleta de dados

Análise de dados

(dado - informação)

Comunicação

(Informação para

entender)

Ação

(entender os

resultados)


André Nadais

Slide 9

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 10

27/05/2010

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)


André Nadais

Slide 12

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 13

27/05/2010

Portifolio de medidores de vazão E+H: Liquidos


André Nadais

Slide 14

27/05/2010

Portifolio de medidores de vazão E+H: Gases


André Nadais

Slide 15

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 16

27/05/2010

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 17025

SAS (Swiss Accreditation Service)

desde 1994

A mesma bancada em Reinach

(Suiça) e Greenwood (EUA)


André Nadais

Slide 17

27/05/2010

Bancada de calibração Cernay - França

Calibração de medidores eletromagnéticos


André Nadais

Slide 18

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 19

27/05/2010

Visualização de dados: Fieldgate Viewer

Overview

LAN

Intranet

VaporQual é eficiência da caldeira?

André Nadais

03/15/2010

Slide 20


André Nadais

Slide 21

27/05/2010

O que é Vapor?

GasesPonto triplo

Ponto Crítico

Líquidos

Sólido

Saturado?

Super Aquecido?


André Nadais

Slide 22

27/05/2010

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.


André Nadais

Slide 23

27/05/2010

Princípio de medição Vortex


André Nadais

Slide 24

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 25

27/05/2010

Medição de vazão mássica de vapor com Prowirl 73

• Econômica

• Simples

• Fácil instalação

• Robusto


André Nadais

Slide 26

27/05/2010

Overview Vortex - Prowirl


André Nadais

Slide 27

27/05/2010

Efeitos de incrustação e abrasão

Arredondamento devido

abrasão, tem efeito mínimo

Incrustação tem efeito

mínimo


André Nadais

Slide 28

27/05/2010

Solução inovadora da Endress+Hauser

p/T entrada para o Prowirl 73

Alternativa: ler a pressão usando Profibus PA/FF


André Nadais

Slide 31

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 32

27/05/2010

Prowirl 73F – Vapor Saturado

Borden Chemicals

Brisbane, Austrália

Vapor Saturado

Prowirl 73F

Eletrônica remota para

fácil acesso

Temperatura integrada

Medição mássica direta


André Nadais

Slide 33

27/05/2010

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)


André Nadais

Slide 34

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 35

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 36

27/05/2010

Exemplo: Gabler Saliter

Q1 Q2P1 T1 P2 T2

Steam

Heat 1Steam

Heat 2

Massa total de vapor de duas caldeiras


André Nadais

Slide 37

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 38

27/05/2010

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)


André Nadais

Slide 39

27/05/2010

Princípio de medição Coriolis


André Nadais

Slide 40

27/05/2010

Promass – Eletrônicas

Proline Promass 80 Proline Promass 83

Overview – Promass: Eletrônicas


André Nadais

Slide 41

27/05/2010

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

Sensores para aplicações especializadas:

I – Tubo único e reto, viscosidade

H – Material em zirconio


André Nadais

Slide 42

27/05/2010

Aplicação: Promass F

Detalhes:

• Promass 83F

• Carregamento de Caminhão

Combustível

• Transferência de Custodia

Detalhes:

• Promass 83F – HT

• Até 350ºC


André Nadais

Slide 43

27/05/2010

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”


André Nadais

Slide 44

27/05/2010

Aplicação: Planta de borracha

Redução

Válvula

Curva de 90º

Instalação:

• 02 Promass F• Diametro: 6”


André Nadais

Slide 45

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 46

27/05/2010

Promass 83 integrado em uma rede EtherNet/IP™

Arquitetura de um sistema em rede EtherNet/IP™

Promass 83

RSLogix 5000

Logix - process

controller

Operator

work stations

FactoryTalk

View SE

FactoryTalk

Asset Centre

Engineering

work stations

Application server –

Plant Asset Management


André Nadais

Slide 47

27/05/2010

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)


André Nadais

Slide 48

27/05/2010

Integração e operãção direta!

Operação Remota

R ≥ 250 Ω

4-20 mA

+

–


André Nadais

Slide 49

27/05/2010

2-Fios: Integração Ex

Cl.I Div 2Cl.I Div1

Zone 2Zone 1


André Nadais

Slide 50

27/05/2010

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

Medição de vazão mássica Coriolis com o Proline Promass

Coriolis: As Vantagens

Nada é

mais

prec

iso!


André Nadais

Slide 51

27/05/2010

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

Ar comprimidoVocê sabe quanto ar comprimido é perdido no meio do caminho?

André Nadais

03/15/2010

Slide 52


André Nadais

Slide 53

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 54

27/05/2010

Exemplo Endress+Hauser Flowtec

Consumo de Ar comprimido na Endress+Hauser Flowtec emuma bela Sexta Feira


André Nadais

Slide 55

27/05/2010

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.


André Nadais

Slide 57

27/05/2010

Overview – T-Mass

Overview de produtos


André Nadais

Slide 58

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 59

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 60

27/05/2010

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%


André Nadais

Slide 61

27/05/2010

Ar comprimido: Monitorando vazamentos


André Nadais

Slide 62

27/05/2010

Aplicação – Ar comprimido - SEC

Compressor

Receiver Dryer

Running Meter

Memograph M

(Math)

Energy monitoring

software

yElectricitkWhAirVolumeCorrectedSEC

___

=


André Nadais

Slide 63

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 64

27/05/2010

Analise de consumo energia: 15min ou 30 min


André Nadais

Slide 65

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 66

27/05/2010

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

Água - ChillersQuanto de energia você gasta para resfriar/esquentar água?

André Nadais

03/15/2010

Slide 67


André Nadais

Slide 68

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 69

27/05/2010

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.


André Nadais

Slide 70

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 71

27/05/2010

• 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


André Nadais

Slide 73

27/05/2010

Princípio de medição Eletromagnético


André Nadais

Slide 74

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 75

27/05/2010

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)


André Nadais

Slide 76

27/05/2010

Overview Promag

Sensor P Sensor WSensor H

Integral SS

53

50

Remoto Ex

53

50

2 fios

2350

53

Integral Alu

10

Remoto

53

50 10

Sensor D


André Nadais

Slide 77

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 78

27/05/2010

Chiller: PC-Flowtec

Promag 50 + 2x TST90, RMS621


André Nadais

Slide 79

27/05/2010

Aplicação: Câmara frigorificas

Detalhes:

• Produto: Glycol

• 67 câmaras frigoríficas

• RMC621conectados à

Ethernet

• Promag 50 + TST90

• Espanha


André Nadais

Slide 80

27/05/2010

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!


André Nadais

Slide 81

27/05/2010

Princípio de medição Ultrasônico

Principios de

medição de vazão


André Nadais

Slide 82

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 83

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 84

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 85

27/05/2010

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

Últimos comentários

André Nadais

03/15/2010

Slide 86


André Nadais

Slide 87

27/05/2010

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


André Nadais

Slide 88

27/05/2010

Vamos Falar do seu monitoramento?

W.A.G.E.S.

Quero ouvir a sua situação!

André Nadais

Slide 89

27/05/2010

Dúvidas?

monitoramento de energia - endress.com.br de energia.pdf · slide 32 27/05/2010 prowirl 73f –...

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