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.
Slide 2 Delso Nicola
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
Slide 3 Delso Nicola
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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.
Slide 4 Delso Nicola
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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
Slide 5 Delso Nicola
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Utilização do Ar comprimido
Slide 6 Delso Nicola
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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?
Slide 7 Delso Nicola
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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.
Slide 8 Delso Nicola
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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
Slide 9 Delso Nicola
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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?
Slide 10 Delso Nicola
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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
Slide 11 Delso Nicola
Evite o Priming! (arraste de umidade das caldeiras para as linhas de transmissão de vapor)
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Alarme de vapor úmido
Princípio universal para medição delíquidos, gases e vapor
Vortex - Prowirl 200
Slide 12 Delso Nicola
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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.
Slide 13 Delso Nicola
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Delso Nicola Gerente de Industria – Alimentos e [email protected]
Obrigado
Slide 14 Delso Nicola
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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)
Digital Experience - Eficiência em utilidades
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
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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
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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
Digital Experience - Eficiência em utilidades
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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Digital Experience - Eficiência em utilidades
Ótimo...Fantástico...
Onde esta o 4.0 nesta conversa?
Slide 21 N.Torres
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O iceberg
Digital Experience - Eficiência em utilidades
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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Memosens
Afinal o que é? Por que existe?
Slide 23 N.Torres
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Topologia clássica
Digital Experience - Eficiência em utilidades
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.
Digital Experience - Eficiência em utilidades
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
Digital Experience - Eficiência em utilidades
Dados Energia
Slide 26 N.Torres
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Topologia de uma malha digital Memosens
Digital Experience - Eficiência em utilidades
• 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
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Tecnologia Heartbeat
Para que serve? Como utilizar?
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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)
Slide 31 N.Torres
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Heartbeat Diagnostics
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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
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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?
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Dashboard com KPIs para ajudar a estrategia de manutenção
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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
Slide 36 N.Torres
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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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Slide 37 N.Torres
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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.
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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?
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Muito Obrigado
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Slide 41 N.Torres