Monitorização Avançada: uma ferramenta valiosa para a manutenção de equipamentos e otimização dos recursos energéticos

14.05.2014

 

A revolução digital mundial a que todos assistimos nos últimos tempos foi responsável por mudanças tão grandes no sector da Indústria que muitos dos trabalhadores industriais, com tarefas tradicionais, converteram-se em operários com funções de recolha, processamento e distribuição de informação essencial para a dinamização dos processos industriais.


Já o tema do consumo energético, dada a realidade atual, está numa situação em que dificilmente poderá não ser considerado como um importante fator de produção, especialmente no sector da Indústria, já que a sua ineficaz utilização não só resulta num desperdício financeiro como também no desperdício de recursos naturais finitos.


Apesar da notável expansão tecnológica de aproveitamento de recursos renováveis, pode-se pressupor com elevado grau de certeza que a importação de recursos energéticos não renováveis ainda é, e continuará a ser nos próximos tempos, inevitável, sendo a utilização racional da energia a solução para os problemas enunciados acima.


A utilização racional da energia veio alterar a forma de encarar a evolução socioeconómica, demonstrando que é possível prosperar sem aumentar os consumos de energia ou deteriorar a qualidade da produção.


Enquanto reduzir custos sem lesar a qualidade do produto final tem vindo a ser a principal motivação industrial mundial atual nestes tempos de crise, a fusão entre a Revolução Digital e a Gestão de Energia pode contribuir para a redução da intensidade energética, o aumento da eficiência energética, melhorar a qualidade do produto final e gerar novas oportunidades de negócio, contribuindo assim para um crescimento socioeconómico sustentável.


Para poder atingir estes objetivos, o industrial tem primeiro de compreender o seu consumo de energia, no entanto, para muitos industriais a única informação que recebem é a das faturas de energia. O problema é que a frequência e os erros de faturação comuns não fornecem detalhes suficientes para haver gestão de energia. A situação é agravada pelo uso de contas estimadas que impedem os clientes de auferir um retrato exato de quanto, como, onde e porquê é que a energia é consumida.


A monitorização avançada, suportada pelos chamados “contadores inteligentes”, fornece dados regulares de consumo para os industriais, permitindo uma gestão mais próxima do consumo real de energia e seus impactos na produção. Nas grandes Indústrias, a monitorização avançada é frequentemente usada nos três serviços públicos (eletricidade, água e gás), trazendo consigo uma série de vantagens que justificam o investimento inicial.


Em termos gerais, monitorização avançada é qualquer sistema de medição que proporciona maior grau de dados para além do consumo de energia que é utilizado para a faturação de base.


O aumento da granularidade dos dados fornecidos por um sistema deste género pode ser utilizado pelo industrial para fins de gestão de energia, mas também para efeitos de tarifas mais vantajosas e gestão de todo o processo produtivo.


A solução que a ISA apresenta de monitorização avançada para gestão e supervisão central na Indústria é o Kisense.


O Kisense é capaz de medir remotamente consumos de energia (elétrica, gás e água) em ambientes industriais, estando dotado de plataformas capazes de tratar milhares de fluxos de dados provenientes de sensores e contadores, armazenar esses dados e processá-los, permitindo assim que os utilizadores acedam à informação já tratada, segundo uma estrutura de software/hardware esquematizada na figura seguinte: A arquitetura n-tier do Kisense permite-lhe funcionar de forma independente, em resposta a mudanças nos requisitos ou na tecnologia adotada no parque industrial.


Existem 3 arquiteturas de solução que podem ser implementadas. A escolha da arquitetura é baseada na complexidade/requisitos do sistema e no meio físico de comunicação disponível. As três arquiteturas podem formar uma única arquitetura geral em que o elo comum é toda a plataforma de servidores e software disponibilizado. Exemplos das vantagens destas arquiteturas são:


•    Centenas de canais que permitem ligar bastantes equipamentos;
•    Alimentação a 24Vdc, tensão já existente na maioria dos quadros industriais;
•    Ausência de cablagem;
•    Modem interno com GPRS permite a instalação em locais remotos sem rede local;
•    Entradas (digitais, analógicas e contagem) e saídas (digitais) para monitorização e comando;
•    Processamento e envio de alarmes diretos para os utilizadores;
•    Interface RS485 para ligação a equipamentos com modbus RTU como módulos de expansão de IO ou contadores de energia;
•    Capacidade de multi-utility, água, gás, eletricidade e parâmetros de conforto.


De um modo resumido, através de comunicações TCP/IP para a recolha de dados dos vários sensores e contadores, existe uma plataforma escalável (iCenter) que envia esses dados para outra camada (iEnergy) que os processa, valida, e agrega para disponibilizar a informação necessária sob uma interface visual que suporta o controlo do sistema, equipamentos e respetivas configurações.


Dependendo das necessidades de acesso ao sistema, esta camada além de processar os dados tem também a possibilidade de criar diferentes tipos de utilizador, permitindo a gestão do equipamento instalado no terreno, desde a sua operação, configuração remota e controlo de estado, sendo a ferramenta mais adequada para monitorizar a condição dos equipamentos, suportando a gestão de alarmes e deteção de anomalias.


É nesta camada que existe a gestão de tarifários de energia, aplicando o custo correto aos consumos de energia que são medidos. Para a integração com outros sistemas, incluindo os sistemas SCADA existentes na maioria dos parques industriais, esta plataforma disponibiliza também um conjunto de WebServices que suportam a troca de informação de uma forma fiável e segura.


Deste modo, em termos gerais, o Kisense providencia os dados adquiridos num formato em que o utilizador pode tirar o máximo proveito, transformando esses mesmos dados em informação útil, que pode ser utilizada.


Existem três grupos de medidas de melhoria de eficiência energética numa Indústria onde uma solução como o Kisense tem um papel essencial:

  • Redução de carga de base – a carga de base geral pode ser estudada e reduzida, por exemplo, através da identificação de consumo constante e desnecessário de energia (equipamentos constantemente ligados ou em standby).

  • Otimização de processos – os perfis de carga fornecidos pelo sistema de monitorização avançada podem ser usados para identificar os equipamentos que estão a ser executados e quando. Alterar os tempos de arranque e fim de determinados processos, e equipamentos-chave, pode reduzir consumos, limitando tempos de consumos elevados frequentes de energia no início e no final dos horários de trabalho.

  • Redução de picos de consumo – os perfis de carga fornecidos pelo sistema de monitorização avançada podem também ser utilizados para analisar horários e frequências para estabelecer as causas dos picos e compreender as causas em termos de atividades ou equipamentos específicos.


Detalhando o papel do Kisense como ferramenta imprescindível na manutenção de equipamentos, de todo o processo fabril e, sobretudo, gestão dos indicadores energéticos, não esquecendo que a boa manutenção dos equipamentos é o principal catalisador da eficiência energética, seguem-se alguns exemplos de potencialidades oferecidas por esta ferramenta:

 

  • A nível de consumos e custos, o Kisense pode gravar todas as informações relevantes das faturas de energia e cruzá-las com as informações dos quadros elétricos que está a monitorizar, tratando ambas. Por exemplo, número de unidades utilizadas, divisão por unidades diárias e noturnas, picos de consumo, fator de potência e, a partir daí, ajudar a identificar se os equipamentos estão a funcionar durante a noite, comparar o consumo e os custos com períodos homólogos do dia anterior, semana, mês ou ano, traçar linhas de tendência de consumo e de custo (diagramas de carga) e avisar, através do módulo de alarmes, eventuais aumentos inexplicáveis ou características anómalas de funcionamento, para além de identificar qual o melhor tarifário de energia e previsão de custos.

  • A nível de planeamento e operações de gestão de energia o Kisense tem uma enorme base de dados de indicadores de mercado e guias de consumo para a Indústria. O Kisense automaticamente pode comparar os indicadores de desempenho com outras indústrias do mesmo sector, permitindo também configurar um procedimento para o cálculo do desempenho energético e dados de produção para o período equivalente.

  • Para além disso, alguns pacotes da solução Kisense incluem material e metodologias de acompanhamento para grupos de pessoas numa Indústria que podem desempenhar um papel fundamental na economia de energia, incluindo as menos óbvias, dando-lhes conteúdo para boas práticas de manutenção, que vão das mais simples, tais como desligar as luzes desnecessárias, até as mais complexas, como instalar baterias de condensadores para redução do consumo de energia reativa.

  • A nível de iluminação, o Kisense, quando ligado aos circuitos de iluminação e a sensores de luminância, crepusculares, presença ou movimento, através de agendamento ou de modo automático pode garantir que a iluminação só é utilizada quando estritamente necessária e nos níveis de luminância mínimos para as operações, através de uma base de dados editável com os níveis de luminância predefinidos para cada tarefa na Indústria.

  • A nível de AVAC e AQS, o Kisense pode operar diretamente nas configurações dos termóstatos para garantir que a permutação de calor não é feita de modo ineficiente e que os horários correspondem ao padrão de ocupação. Através deste tipo de controlo, o aquecimento, arrefecimento, e a ventilação podem ser desligados quando o edifício está desocupado, dependendo do sítio em questão.


Dependendo de como o Kisense é instalado, pode ser alterado para controlar também as bombas de circulação dos fluídos térmicos, ou as caldeiras e chillers que podem fazer parte do sistema de AVAC e AQS.


Ainda no que diz respeito aos equipamentos que produzem calor ou frio, o Kisense permite verificar se estão a cumprir a sua performance conforme a demanda de calor/frio e pode ajudar a fazer uma programação para a devida manutenção por um empreiteiro qualificado, já que, por exemplo, o Kisense, no caso das caldeiras, indica que a manutenção deve incluir sempre uma verificação da eficiência de combustão e ajuste da relação ar/combustível do queimador para a máxima eficiência, de acordo com as instruções do fabricante. Assim como estes agendamentos, controlo, e dicas, muitas outras ações ao nível dos equipamentos monitorizados pelo Kisense podem ser feitas.


A nível de Motores Elétricos o Kisense permite ter controlo sobre os circuitos dos motores, o que serve para obter curvas de performance dos mesmos conforme a carga requisitada, agendar ou automatizar períodos de início e fim, e registar vários parâmetros indicativos da eficiência dos mesmos. A possível ligação do Kisense a sistemas SCADA já existentes que controlam estes motores ou os equipamentos produtores de frio e calor mencionados acima toma particular interesse nos sistemas de bombagem e na produção e distribuição de ar comprimido onde inúmeras ineficiências tipicamente ocorrem.


Para além de todas estas potencialidades, para qualquer máquina consumidora de energia, o Kisense permite ter a maior parte da informação necessária, através de uma base de dados de equipamentos, para projetos técnicos de substituição de tecnologias ineficientes por tecnologias mais eficientes.


Todas estas potencialidades, a par com um design apelativo, uma interface user-friendly, e serviços de gestão de energia que podem ser futuramente contratualizados, fazem do Kisense a melhor ferramenta para a manutenção automática, ou semiautomática, de uma Indústria que pretenda reduzir consumos e custos sem prejudicar a qualidade do produto final.

 

 

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