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A contribuição das tecnologias digitais de automação industrial para a eficiência energética
A indústria pode incluir mais um item no rol de justificativas para se modernizar: a economia de energia. Projetos de eficiência energética são hoje uma necessidade imperiosa para se reduzir custos e aumentar a competitividade, por razões óbvias. E as tecnologias de IoT e de Inteligência Artificial aparecerem como fortes aliadas.
Carvalho avalia que a Internet das Coisas chegou para mostrar que é possível tornar a vida mais inteligente, garantindo mais informações para a tomada de decisão. Ele acrescenta que isso também deve impulsionar o mercado de automação para eficiência energética, uma vez que, no cenário industrial brasileiro, atualmente há perdas imensuráveis de energia por falta de monitoramento e informações detalhadas. “As plataformas em nuvem agregam valor no processamento dos dados coletados pelos dispositivos IoT e, de maneira simples e sem processamento local, disponibiliza as informações de forma amigável, possibilitando a integração com inúmeras outras tecnologias, como é o caso da Inteligência Artificial.
No mercado de eficiência energética isso faz total sentido, uma vez que facilita o processamento de inúmeros dados coletados e cria soluções inteligentes que possam prever falhas e se autocorrigirem. Por que utilizar essas tecnologias em conjunto? Costumo dar um exemplo. Vamos imaginar que possuo um parque instado de 10 motores, e que cada um desses motores controla uma bomba de água vinculada a um processo de produção de cerveja. Cada vez que um motor falha, 100 litros de cerveja deixam de ser produzidos por minuto. Já imaginou poder prever o momento em que o motor entrará em falha e assim tomar decisões prévias que minimizem o problema? Com IoT + Nuvem + Inteligência Artificial isso é possível. Podemos fazer a mesma correlação com a eficiência energética”, comemora o Coordenador de Engenharia de Aplicação e P&D – Industrial loT da ADVANTECH BRASIL.
“À medida que nos movemos para as cidades, a necessidade de aquecimento, arrefecimento e água limpa aumentará. Cerca de 20% da energia global consumida é do tipo elétrica, sendo que 50% é consumida por motores elétricos. Em 75% dos casos, é usada para acionamento de ventiladores e ou bombas centrifugas, tipicamente aplicações que a utilização de conversores de frequência consegue economizar de 15% a 40% da energia consumida. Com base nestes dados, a utilização de conversores de frequência em motores elétricos pode garantir até 2.040 a redução de aproximada de 8% da energia global consumida”, detalha Roberto Pereira Júnior, Gerente de Vendas da DANFOSS.
Pereira comenta que nas grandes indústrias de alimentos e bebidas, a companhia tem trabalhado em projetos de eficiência energética com foco nos motores de compressores de amônia, bombas de processo e transportadores. “Por exemplo, na instalação de conversores de frequência nos compressores de amônia – onde os benefícios são a economia de energia, as melhorias no processo e a diminuição de desgaste mecânicos –, normalmente o tempo de retorno do investimento é inferior a 24 meses.
Em casos em que se pode aplicar equipamentos em bombas centrífugas e ventiladores, o payback em muitos dos casos é menor do que 12 meses. Outra ação que tem promovido eficiência energética é a troca de motores convencionais pelos de imãs permanente. Temos um equipamento dedicado para a indústria de alimentos e bebidas, o OGD. Em conjunto com conversor de frequência, é possível reduzir o consumo de energia e contar com paypack de 25 a 30 meses”, destaca Gerente de Vendas da DANFOSS. Ele enfatiza que o setor de captação, de tratamento e a distribuição de água é tradicionalmente grande consumidor de energia, devido aos grandes motores elétricos aplicados. A aplicação de conversores de frequência no sistema de bombeamento de água, por exemplo, reduz o consumo de energia elétrica e tem um retorno de investimento abaixo de 12 meses.
“As tecnologias digitais permitem prazos de entrega menores, melhor utilização dos ativos e qualidade máxima dos produtos. Graças a isso, as reduções de custo são consideráveis. A companhia tem produtos voltados para a indústria 4.0, dotados da função CBM (Condition Based Monitoring) ou da função RM (Remote Monitoring). Com essas soluções da indústria 4.0, o usuário tem acesso a todos os dados do equipamento por meio da nuvem e, a partir de qualquer dispositivo, como celular ou computador. Desse modo, ele tem os detalhes de desempenho dos processos e pode, inclusive, prever problemas, evitando, assim, paradas desnecessárias”, explica Pereira.
Carlos Urbano conta que a SCHNEIDER ELECTRIC BRASIL sempre foi pioneira no que diz respeito ao tema de eficiência energética. “A companhia investe anualmente 5% do seu faturamento em P&D, em busca de soluções cada vez mais adequadas ao gerenciamento de energia na indústria. Não é por acaso que a companhia é líder em gestão de energia globalmente. Quando falamos em eficiência energética na indústria, é comum nos remetermos a componentes que tragam mais eficiência, como inversores de frequência, multimedidores, sensores e automação, que permitem reduções relevantes do consumo de energia. A empresa sempre teve tudo isso em seu portfólio, mas estamos um passo à frente”, diz o Diretor de Industrial Automation.
Urbano informa que atualmente a companhia conta com uma vasta gama de softwares de gestão e analíticos, que permitem às indústrias atingirem o próximo nível, como a gestão de energia relacionada a um determinado produto fabricado, por exemplo. “Imagine ter a possibilidade de determinar o consumo de energia a cada quilo de material produzido e determinar qual a máquina mais eficiente, o operador mais eficiente, o turno de produção mais adequado, e daí entender de maneira objetiva onde é mais rentável investir e onde estamos tendo prejuízos produtivos, ou ainda identificar se devemos ou não manter mais turnos produtivos, ou eventualmente eliminar uma linha de produtos que consomem muita energia para produzir e não são rentáveis?”, indaga.
E, segundo ele, tudo isso é realidade por meio do Plant Energy Performance da Aveva/Schneider. “Ele permite às indústrias terem significativas reduções energéticas e, além disso, outros ganhos com qualidade de produto, redução de perdas e redução de paradas de máquinas e processo. Dessa forma, a empresa apoia diversas indústrias no Brasil e no mundo a atingirem o conceito de Indústria 4.0 / Manufatura Avançada”, completa.
O Diretor de Industrial Automation da SCHNEIDER ELECTRIC BRASIL considera que a adoção de tecnologias de IoT voltadas à eficiência energética permite que usuários e líderes tomem decisões mais rápidas e mais eficientes, muitas vezes sem mesmo estarem próximos da planta. “Ferramentas que facilitem a interação entre humanos e máquinas através de realidade aumentada e “machine learning” já são realidade para a companhia, minimizando perdas e garantindo produtos cada vez mais personalizados e competitivos.
Soluções e ferramentas analíticas que apoiem decisões se fazem cada vez mais necessárias. A busca por eficiência no Brasil faz com que investimentos em IoT, plataformas baseadas em nuvem e inteligência artificial sejam fatores críticos para as indústrias permanecerem vivas. A indústria brasileira ainda é muito antiga e demanda investimentos em busca de eficiência e, principalmente, para concorrer com países altamente industrializados”, sugestiona Urbano.
Investimento e aplicações
O retorno do investimento é uma questão fundamental em um projeto de automação para eficiência energética. E isto inclui muitas variáveis, que passam pela gestão de dispositivos e processos.
O Coordenador de Engenharia de Aplicação e P&D – Industrial loT da ADVANTECH BRASIL aposta que, com a aplicação e os produtos corretos para a resolução de problemas, o retorno do investimento é garantido. “Usando ainda o exemplo da produção de cerveja e definindo que 100 litros de cerveja custem para o fabricante 100 reais; em caso de paralisação de uma de suas linhas por cerca de 10 horas, devido a uma falha no motor, teríamos uma perda de aproximadamente R$ 60 mil apenas em mercadoria.
Esse valor corresponderia a 45% a 55% do investimento para monitoramento de 10 motores com as três tecnologias (IoT + Nuvem + Inteligência Artificial) juntas, o que possibilitaria a predição de falhas e inúmeras outras aplicações a partir da aquisição de dados”, demonstra Carvalho.
Uma das aplicações de sucesso da ADVANTECH BRASIL na qual a automação foi determinante para a economia de energia, foi a instalação de 20 Smart Meters do modelo WISE-M501 em uma grande indústria do mercado automobilístico, a fim de monitorar alguns painéis elétricos que desligavam de forma aleatória.
Alguns motores, com suspeita de gerarem ruídos na rede elétrica, também precisavam ser monitorados. “Depois da instalação dos medidores, junto com o dispositivo IoT WISE-4051, usado para coletar os dados via RS485 do Smart Meter WISE-M501, enviamos, via wireless, as informações para um Access Point Industrial modelo EKI-6332, que, por sua vez, estava conectado à Internet. Possibilitamos o envio dos dados diretamente para uma plataforma em nuvem, para que fossem analisados.
Com a solução, foi possível encontrar a raiz dos problemas nos painéis elétricos e verificar os motores que precisavam ser substituídos, uma vez que estavam gerando distorção harmônica na rede. Após a substituição dos motores, o consumo de energia foi reduzido em 12%. Além disso, a solução relacionada ao desligamento dos painéis aumentou em 6% a produtividade do processo do qual eles faziam parte. A empresa conseguiu ainda reduzir drasticamente, de vinte a zero, os chamados da equipe de manutenção”, salienta Carvalho.
O Gerente de Vendas da DANFOSS declara que a companhia está cada vez mais focada em produtos eficientes e que proporcionam um menor tempo de retorno do investimento. “A nossa experiência é que todo projeto com payback abaixo de 24 meses é prontamente aceito pelos clientes. Muitos casos, principalmente quando temos projetos com bombas centrífugas e ventiladores, o payback cai para 12 meses”, orgulha-se Pereira.
A DANFOSS teve participação importante no excelente resultado alcançado pela Estação Elevatória de Água (EEA) França Pinto, que pertence ao Sistema Guarapiranga e garante o abastecimento de água nas regiões da Vila Mariana e Avenida Paulista, na capital de São Paulo. A Vitalux-Ecoativa – empresa brasileira de eficiência energética que atua no desenvolvimento e implantação de projetos com uso eficiente de energia, água e demais insumos – foi a responsável pela modernização dos conjuntos motobombas.
Na EEA França Pinto foram instalados cinco conversores de frequência VLT® Aqua Drive FC 202 nos novos sistemas de bombeamento de água tratada, com o objetivo de aperfeiçoar o consumo específico (kWh/m³) da EEA França Pinto, visando à redução do consumo de energia elétrica da elevatória. Com a modernização, a Sabesp reduziu em 13,8% o consumo de energia elétrica nesta EEA.
“O ROI para investimentos como esse depende muito da maturidade em que a indústria se encontra. Mas é comum se deparar com soluções em que o ROI seja inferior a 1,5 ano. Como exemplo, podemos citar a implementação de controles inteligentes utilizando-se inversores de frequência, onde é possível diminuir tempos, reduzir custos, ter maior controle e utilizar a energia de maneira eficiente. Outro ponto é adoção de soluções utilizando-se de softwares de gestão que geram um ganho imediato, uma vez que tornam possível verificar toda a rastreabilidade do processo, ganhar repetibilidade, e reduzir a cadeia e tempos”, pontua o Diretor de Industrial Automation da SCHNEIDER ELECTRIC BRASIL.
A Casa Granado é um bom exemplo de aplicação de sucesso da SCHNEIDER ELECTRIC BRASIL. O cliente relata que, com a solução implementada pela companhia, o produto, que hoje é fabricado em quatro horas, antes tinha um ciclo de produção de seis horas. “Aqui temos redução de tempo, controle mais eficiente e, imediatamente, redução de consumo de energia”, observa Urbano. De acordo com o executivo, existem outros cases de sucesso, nos quais foram obtidas redução de tempos de processo de CIP (Clean In Place) e, consequentemente, redução de insumos e de energia gasta. Em algumas empresas foram implementadas soluções que visam o monitoramento para análise e tomada de decisão (na nuvem), visando redução de “utilities” (áreas de utilidades) on-line WAGES (Water - Air - Gas - Energy - Steam).
O Conselho Mundial de Energia divulga anualmente dados sobre sustentabilidade energética, cujo processo denomina Trilemma Mundial de Energia, que se baseia em três dimensões principais: segurança energética, equidade energética e sustentabilidade ambiental. O levantamento é feito com 125 países. Em 2018 os três primeiros classificados foram Dinamarca, Suíça e Suécia. O Brasil ficou na 53ª posição, melhorando um ponto em relação a 2017. Um longo caminho a percorrer para se chegar à excelência em eficiência energética.
As tecnologias digitais de automação no chão de fábrica já se provaram eficientes, também, para reduzir tempos, perdas, custos e energia. Acredite, plantas automatizadas consomem muito menos energia do que se possa calcular.
PANORAMA DO MERCADO
Advantech cria solução para otimizar a eficiência energética
Equipamentos possibilitam identificar o desperdício, reduzir custos, gerenciar a manutenção de operações a longo prazo por meio da análise de dados
Diante da perspectiva de uma futura escassez global de energia e as crescentes preocupações ambientais, a conservação de energia tornou-se um princípio fundamental na produção sem desperdício e um importante indicador de responsabilidade social corporativa.
Com a solução para Gerenciamento de Energia Advantech, é possível coletar dados de todas as máquinas e equipamentos que consomem energia e gerar relatórios detalhados para análise. O sistema permite que os gestores tenham acesso ao consumo de energia de cada equipamento, assim como acessem a análise de desempenho de quatro semanas das linhas de produção.
“Também é possível que os gestores façam comparação do pico de energia na fábrica e visualizem o ranking de consumo de energia de cada equipamento, individualmente”, destaca Higor Del Vecchio de Carvalho, Coordenador de Engenharia de Aplicação e P&D – Industrial loT da Advantech Brasil. Para mais informações, basta acessar o site da empresa.
Além da solução para eficiência energética, a Advantech oferece equipamentos para ambientes em que falhas não são permitidas, como subestações, além de soluções para gerenciamento de energia solar. Líder global em computadores industriais, com mais de 34% do mercado, a Advantech busca possibilitar um planeta inteligente, oferecendo os melhores computadores para soluções que exigem alto poder de processamento envolvendo robótica, Inteligência artificial ou machine learning.
www.advantech.com
PANORAMA DO MERCADO
Sabesp reduz cerca de 14% do consumo de energia elétrica com conversores de frequência danfoss
Em 2016, quase 20% das despesas da Sabesp na Região Metropolitana de São Paulo foram com energia elétrica. Somente as estações elevatórias de água consumiram 60% deste total. Para diminuir os gastos de energia em suas instalações, a Sabesp vem investindo nos últimos anos em projetos focados em eficiência energética. Um dos resultados de destaque é a Estação Elevatória de Água (EEA) França Pinto, que pertence ao Sistema Guarapiranga e garante o abastecimento de água nas regiões da Vila Mariana e Avenida Paulista, na capital de São Paulo.
A Estação Elevatória de Água França Pinto operava com três conjuntos motobomba de potência de 600 CV e outro de 1.250 CV. Na nova configuração, foram instalados equipamentos mais eficientes, substituindo os painéis e os conjuntos motobombas. A EEA passou a contar com cinco conjuntos de motobomba de potência de 450 CV cada um, além da interligação das linhas de recalque, equalizando as pressões e vazões e reduzindo a perda de carga nas adutoras.
Empresa brasileira de eficiência energética que atua no desenvolvimento e implantação de projetos com uso eficiente de energia, água e demais insumos, a Vitalux-Ecoativa foi a responsável pela modernização dos conjuntos motobombas. A companhia escolheu a Danfoss para o fornecimento dos conversores de frequência. “A Danfoss foi escolhida pela Vitalux-Ecoativa principalmente devido ao bom histórico de aplicações em que foram utilizados os conversores de frequência em outros projetos que executamos”, comenta Nivaldo Moreira Braga, engenheiro de automação e controles.
Na EEA França Pinto foram instalados cinco conversores de frequência VLT® Aqua Drive FC 202 nos novos sistemas de bombeamento de água tratada. “O objetivo foi aperfeiçoar o consumo específico (kWh/m³) da EEA França Pinto, visando à redução do consumo de energia elétrica da elevatória”, adiciona Braga. Com a modernização, a Sabesp reduziu em 13,8% o consumo de energia elétrica nesta EEA.
Os VLT® Aqua Drive foram configurados com uma rotação fixa, entre 57,0 e 58,8 Hz, permitindo a operação dos conjuntos motobombas com a melhor condição energética da estação em função da solicitação hidráulica imposta pelo CCO da Sabesp.
“Os programas de eficiência energética têm como objetivo economizar energia, aumentar a capacidade do sistema de recalque de água para atendimento da população e gerar ganhos financeiros, sociais e ambientais pelas próximas décadas”, destaca Andrea Matos, gestora de energia da Diretoria Metropolitana da Sabesp.
www.danfoss.com
PANORAMA DO MERCADO
Novo disjuntor da schneider electric permite gerir redes elétricas com a facilidade de um smartphone
O novo disjuntor MasterPact MTZ foi pensado para prover uma experiência digital completa, totalmente voltada para a IoT e a Indústria 4.0
Acompanhando o avanço da Transformação Digital e da Internet das Coisas (IoT), a Schneider Electric, líder global na transformação digital em gestão da energia elétrica e automação, traz ao mercado brasileiro seu novo disjuntor de baixa tensão: o MasterPact MTZ.
Por meio do equipamento é possível obter precisão classe 1 para medição de energia, mais resistência para ambientes agressivos (aqueles com temperaturas muito elevadas ou muito baixas, locais sujeitos à altas vibrações, etc.), customização a qualquer hora, por meio de módulos digitais (aplicativos), rápido reestabelecimento de energia no caso de quedas, e integração com outros produtos e plataformas de software da Schneider Electric (EcoStruxure).
O disjuntor pode ser aplicado em geradores e painéis elétricos para diversos segmentos, desde Data Centers, indústrias (manufatura, óleo e gás, mineração, alimentos e bebidas, automotivas), até grandes construções, como shopping centers, hospitais, estádios de futebol e até mesmo em meios de transporte como navios e trens.
Customização 24x7 – Apesar de ser voltado à proteção de cabos elétricos e barramentos, provendo segurança da instalação, assim como um smartphone, o MasterPact MTZ é totalmente customizável por módulos digitais (aplicativos) que acrescentam funcionalidades ao dispositivo, de acordo com as necessidades do usuário. É possível, a qualquer hora e qualquer momento, habilitar novas funções no produto, que aumentam e melhoram a proteção, a medição de energia, e que fornecem informações de manutenção e diagnóstico.
Economia na palma da mão – O MTZ contribui para melhor gerenciamento de custos, uma vez que fornece dados precisos sobre consumo de energia e necessidade de manutenção preditiva, além de evitar paradas de operação ao permitir rápido restabelecimento da energia em caso de falha. Além disso, por meio de um dos módulos digitais (aplicativo), o equipamento fornece um passo a passo para identificar rapidamente a causa raiz de uma possível pane e, por possuir comunicação Bluetooth e NFC, evita a necessidade de contato físico com o disjuntor, prevenindo riscos de ferimentos.
www.se.com
