Endress+Hauser Digital Experience€¦ · Água Pura (PW, pure water) –Instrumentação Tradicional Digital Experience - Eficiência em utilidades 1. Analise de Oxigênio dissolvido

08/10/2020

Products Solutions Services

INTERNAL

Endress+Hauser Digital Experience

Eficiência em utilidades

Slide 1 Delso Nicola

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A importância da Energia

• Energia é um componente importante na somatória dos

custos de uma indústria.

• Mão de obra e Matéria Prima são componentes cujo a

redução de custos geralmente não é fácil.

• Portanto as ações que visam redução do custo energético

são importantes e podem trazer grandes benefícios.


Fonte: Bayer Industry Services

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Utilidades

• Ao falar de energia geralmente apenas a energia

elétrica é levada em conta mas apesar de muito

importante não é a única componente a ser

monitorada.

• A água é um dos recursos mais valiosos que possuímos

e o consumo eficiente é tema de grandes discussões e

investimentos para todas as indústrias.

Fonte: nestle-waters.com


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Utilidades

• A sigla WAGES se refere à primeira letra do nome de cada uma das utilidades mais utilizadas

na indústria:

• W -> Water (água)

• A -> Air, compressed (ar comprimido)

• G -> Gases (gases)

• E -> Eletricity (eletricidade)

• S -> Steam (vapor)

• Utilidades podem ser definidas como elementos auxiliaries utilizados em processos industriais

permitindo a execução de tarefas específicas como funcionamento de máquinas, alteração de

condições térmicas, dentre outros.


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Utilidades – Ar comprimido

57%30%

8%5%

Utilização de Ar Comprimido

Produção Normal

Vazamentos

Aumento de demandadevido ao excesso depressão

Usos indevidos


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Utilização do Ar comprimido


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Ar comprimido

• O Ar comprimido pode ser responsável por até 10%

do gasto energético de uma indústria.

• Até 30% do ar comprimido gerado não é utilizado

(vazamentos, perdas, etc.)

• Estudo prático:

• Um vazamento de 3 mm de ar comprimido com 6 bar de

pressão pode causar custos adicionais de R$ 8.900,00

por ano.

• 50 vazamentos desse em uma planta podem significar

custos adicionais de R$ 445.000,00 por ano!Você sabia que o custo do Ar Comprimido aumenta

aproximadamente 9% para cada bar de pressão

desnecessário?


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Principais ações – Ar Comprimido

• Detectar vazamentos – ar comprimido requer

monitoramento contínuo

• Monitorar constantemente o perfil de consumo de cada

consumidor

• Identificar compressores menos eficientes

• Definir metas por consumidor - Alocar custos de energia

• Manter a pressão o mais baixo possível

Se toda a indústria no mundo reduzisse os vazamentos dos

30% atuais para 10% o ganho na eficiência seria igual a

desligar 15 plantas nucleares no mundo.


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Medição de Vazão de Ar Comprimido: t-mass A/B 150

• Simples instalação

• Vazão mássica direta

• Alta rangeabilidade (turndown):

Medição mesmo em baixa vazão

• Baixíssima perda de carga

• Individualmente calibrados

< 2 mbarTermal DN 50

95 mbarDP DN 50

25 mbarVortex DN 50

45 mbarCoriolis DN 50


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Utilidades - Vapor

• O Vapor é uma das utilidades mais utilizadas nos

processos industriais mas também, infelizmente, é um

dos mais negligenciados.

• Como está a qualidade do vapor da sua

planta?


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Qualidade do Vapor

… A qualidade e o fornecimento do vapor impactam na eficiência energética da planta!

• Razões para o Priming:

• Baixa pressão (variação);

• Alta demanda;

• Alto teor de sólidos dissolvidos;

• Resultados do Priming:

• Golpe de aríete;

• Incrustação e Corrosão

Medição de título de vapor


Evite o Priming! (arraste de umidade das caldeiras para as linhas de transmissão de vapor)

../../../../../../../../1Data/public/i05200072/Endress+Hauser/MKT VAZÃO/Vazão_Diego/Vortex/Prowirl 200/videos/Prowirl F 200 The steam specialist legendado português.mp4

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Alarme de vapor úmido

Princípio universal para medição delíquidos, gases e vapor

Vortex - Prowirl 200


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O conceito de medição de vazão em utilidades se extende para outros gases

• Nitrogênio, Gás Carbônico e Argônio são muitas vezes tratados como utilidades nos

processos industriais e o monitoramento do consumo é fundamental para a questão do

monitoramento de energia.

• O custo, seja da geração realizada de forma interna na empresa ou através da compra

direta desses gases de outros fornecedores oferece uma visão até mesmo mais direta em

relação a como o controle no consume pode trazer benefício imediato.

• A falta da medição setorizada ou até mesmo a falta de qualquer medição resulta em um

perdas significantes.


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INTERNAL

Delso Nicola Gerente de Industria – Alimentos e [email protected]

Obrigado


mailto:[email protected]

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Instrumentação Analítica para área de Utilidades

Endress+Hauser Analítica para Líquidos

Slide 15 N.Torres

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Água Pura (PW)

Instrumentação Analítica para água na área de Utilidades

Digital Experience - Eficiência em utilidades

Que parte do processo é a área de utilidades?

E.T.AGeração de Energia (Caldeiras/Vapor)

Água Bruta

Água Potável

Consumo humano / Uso diário

Consumo de água potável no processo produtivo

Efluente (p/ tratar)

E.T.E.I

Efluente Tratado

Slide 16 N.Torres

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Água Pura (PW, pure water)


A água potável tem níveis de sais e oxigênio dissolvido que são prejudicais a operação de uma caldeira e outros processos.

Para eliminar o oxigênio dissolvido disponível agentes redutores como Bissulfito são dosados.

Para remover o excesso de sais processos como a osmose reversa e abrandadores são aplicados.

Slide 17 N.Torres

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Água Pura (PW, pure water) – Instrumentação Tradicional


1. Analise de Oxigênio dissolvido → controlar a dosagem de Bissulfito

COS22D sensor de oxigênio dissolvido

2. Analise de pH → controlar a dosagem de Soda / Ajuste do pH

CSP11Dsensor de pH

3. Analise de Condutividade → Monitorar a saturação da OR (Osmose Reversa)

CLS15Dsensor de condutividade

Slide 18 N.Torres

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Geração de Energia/Vapor


Agora já temos agua (PW) com as características necessárias para operar uma caldeira.

Mas mesmo assim como nenhum processo e 100% eficiente existe um aumento gradativo da concentração de sais na caldeira.

A analise condutividade na purga da caldeira permite eliminar esta água quando atinge valores de condutividade acima dos aceitáveis.

Slide 19 N.Torres

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Geração de Energia/Vapor – Instrumentação Tradicional


Analise de Condutividade → controle da purga da caldeira

CLS15Dsensor de condutividade

Esta malha de controle esta muito relacionada a custode operação. O custo para tratar a água para umacaldeira é elevado e promover esta purga apenasquando necessário é fundamental para economizar.

CA80HAAnalisador de Dureza

CA80FEAnalisador de Ferro

CSP11Dsensor de pH

Outros parâmetros utilizados para monitorar a operação

Para acompanhar a operação da caldeira diversosparâmetros entre eles pH, Ferro, Dureza,sequestrante de oxigênio e fosfato podem tambémser monitorados.

Slide 20 N.Torres

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Ótimo...Fantástico...

Onde esta o 4.0 nesta conversa?

Slide 21 N.Torres

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O iceberg


Tem muita informação nos instrumentos já disponíveis que ainda não usamos.

Indicador visual. Comunicação analógica

Controle manual

Temos um problema, vamos aplicar uma contra medida rapidamente!

Diagnósticos Preditivos

Heartbeat Tecnology

NetilionMeta Data / Big Data

Muito mais para vir...

MemosensSabemos que um problema esta para acontecer. Vamos nos organizar para resolver!

Slide 22 N.Torres

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INTERNAL

Memosens

Afinal o que é? Por que existe?

Slide 23 N.Torres

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Topologia clássica


Desafios:

• Aplicações Diferentes

• → sensores diferentes – sinais diferentes

• → transmissores diferentes - módulos de entrada e saída diferente

• Processo de compra, Logística, comissionamento e manutenção

• Integração a PLC/SCADA

Cabo de alta qualidade CaboSensor Transmissor PLC

mV nA Ω

pH

nA

µS

Slide 24 N.Torres

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Como garantir um resultado confiável e reduzir os custos com manutenção.


converte qualquer sensor em um sensor digital e inteligente.

Slide 25 N.Torres

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Tecnologia Memosens

A conexão indutiva elimina todos os problemas causados por umidade.

• Sem corrosão nos contatos

• Sem interferência do sinal

• Isolamento galvânico elimina problemas com EMC.

Memosens digitaliza e armazena dados no sensor.

• Trocas fáceis por sensores previamente calibrados.

• Calibração em condições ótimas.

• Sinal de aviso quando o sensor esta desconectado.

Memosens armazena dados do processo e sensor.

• ID do Sensor, valores brutos, valores extremos,

horas de operação, valores de ajustes,

ultima calibração, …

• Estes dados são a base para


Dados Energia

Slide 26 N.Torres

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Topologia de uma malha digital Memosens


• Sensores Plug & Play → Redução do tempo inoperante• Um cabo para todos sensores→ Padronização• Transmissores multiparâmetros e multicanais→ Redução de custo e espaço• Conceito de operação harmonizado→ Facilidade e segurança aumentada• Uso de sensores previamente calibrados→manutenções mais rápidas e seguras

Raw signals converted to digital 00110100011101 pH / µS /

nA / …

Cabo CaboSensor Transmissor PLC

Slide 27 N.Torres

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INTERNAL

Tecnologia Heartbeat

Para que serve? Como utilizar?

Slide 28 N.Torres

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Visão Geral Tecnologia Heartbeat

Slide 29 N.Torres

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O que é Heartbeat Diagnostics?

• Monitoramento 24/7 com indicações claras do status e contramedidas para resolução de problemas.

→ aumentar a disponibilidade do seu analisador/sensor

• Heartbeat Diagnostics providencia uma indicação visual fácil de interpretar ( / / ) do status do dispositivo→ elimina desentendimentos e permite que você compreenda as mensagens de diagnostico facilmente.

• Para atingir o equilíbrio perfeito entre disponibilidade da unidade e esforços de manutenção.

Slide 30 N.Torres

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Fatores que indicam a condição dos dispositivos

Temp. De medição max.Temp. De medição min.

Horas operando > 80°CHoras operando > 120°C

Horas operando pH < 2Horas operando pH > 12

Tempo em esterilização (SIP)Tempo em limpeza (CIP)

Horas operando

Tempo de operação da lâmpadaContador de flashTempo de operação do filtro óptico

Intensidade da lâmpada (< 60% ou < 40%)

Monitoramento da alimentação eletrica

Contador de calibração e substituição do cap

Consumo de eletrólito

Quebra de vidro (pH)

Fatores de desgaste adicionais

Sensor Condition Check (SCC)

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Heartbeat Diagnostics


Heartbeat Technology status

• Avaliação da condição geral do sensor

• Facil de entender e visualizar

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Função de Monitoramento

Fatores utilizados para definir o status Heartbeat Technology de um sensor de pH

Durante operação

• Mensagem de status

• Monitoramento do hardware Liquiline

• Verificação do conexão do sensor

• Monitoramento da alimentação elétrica

• Impedância do vidro / impedância de referencia

• Sensor Check System (SCS)

Apos Calibração

• Avaliação do Slope

• Diferenças de ajustes de slope entre sensores

• Avaliação do ponto Zero

• Diferenças de ajustes de ponto zero entre sensores

Contadores durante operação (eventos historicos que são armazenados no cabeçote Memosens)

• Contador de horas operando

• Horas operando em pH > 12 / pH < 2

• Horas operando em temp. especificas (80°C / 120°C)

• Contador de SIP e CIP

• Timer de calibração

Heartbeat Diagnostics: funções de monitoramento avançadas, i.e. pH


Heartbeat Technology

status

/ /

Sensor Health

Maintenance Timer

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• Staus do sensor e calculado continuamente

• Inforomação do sensor indicando status e tempo para proxima manutenção

• Padronização dos mensagens de staus conforme (NE107).

• Contramedida para conserto rapida e calra

Heartbeat Diagnostics – Como que aparece?


Slide 34 N.Torres

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Dashboard com KPIs para ajudar a estrategia de manutenção


KPIs • Proporciona dados referentes o efeito da ações de manutenção.

e.g. Alta disponibilidade e numero de falhas reduzidas

• Ajuda a acompanhar a efetividade da manutenção

• São baseadas em dados reais(não é calculado estatisticamente)

KPIs são disponíveis para o transmissor e sensor

• Disponibilidade

• Numero de falhas

• Tempo médio entre falhas (MTBF) em operaçãoMTBF = (Tempo de operação – Tempo em falha) / numero de falhas

• Tempo médio para reparo (MTTR) em operaçãoMTTR = tempo em Falha / Numero de falhas

• Tempo médio entre calibrações (MTBC) em operaçãoMTBC = (Tempo de operação- Tempo em calibração) / Numero de calibrações

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O que é Heartbeat Verification?

• Maximizar os seus esforços de documentação para suportar a gestão de ativos e atendimento a regulamentos

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• Geração do relatório de verificação com um clique

• Visão geral das falhas históricas

• Detalhes do status do transmissor e sensor

• Pode ser baixado remotamente via webserver.

Heartbeat Verification


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O que é Heartbeat Monitoring

• Transmitindo todos estes dados para o seu PLC/SCADA

• Indica possíveis problemas antes que eles aconteçam.

Slide 38 N.Torres

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Heartbeat Diagnostic vs. Heartbeat Monitoring

Diagnostico = Status em um determinado momento

• No entanto qual é a tendência?

tempo

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Heartbeat Monitoring

Heartbeat status

Tempo [meses]

Manutenção otimizada

Manutenção tardia

• Qual o momento certo para uma intervenção?

Slide 40 N.Torres

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Muito Obrigado


Slide 41 N.Torres

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