PROFIenergy: Volkswagen y Mercedes-Benz estudian potenciales ahorros de energía.

Durante el 17th Annual PI North America General Assembly Meeting en Phoenix, el Dr. Frithjof Klasen, profesor del Instituto de Automatización Industrial IT en la Universidad de Colonia hizo una presentación sobre los resultados de un estudio realizado en una planta de Volkswagen y Mercedes-Benz que se centró en PROFIenergy. Señaló que PROFIenergy fue desarrollado en respuesta a la solicitud de la AIDA (Automation Initiative of German Automobile Manufacturers)  cuyos miembros incluyen a Audi, BMW, Daimler, Porsche y Volkswagen, para reducir el consumo de energía. Las plantas participantes fueron la Planta de Daimler en Sindelfingen (producción mixta de turismo y el modelo T) y la de Planta de Hannover de Volkswagen (producción del chasis del Porsche Panamera).

PROFIenergy es un "perfil" de comunicaciones del protocolo PROFINET que permite gestionar el consumo de energía de equipos de automatización en una red PROFINET. El perfil de PROFIenergy se publicó en 2010 con la idea clave de permitir que los dispositivos que consumen energía puedan "desconectarse" durante periodos no productivos.

PROFIenergy permite la implementación de estrategias de ahorro energético. La ingeniería necesaria para las funciones de ahorro de energía, a menudo debe ser llevado a cabo específicamente para cada dispositivo, lo cual, hasta la fecha, ha sido un gran obstáculo para la aplicación de medidas de ahorro de energía. Aquí es donde la belleza y la simplicidad de la ingeniería de PROFIenergy brilla. Cuando permite al ingeniero de la aplicación gestionar la lógica de control para una máquina según uno de tres estados:

• Breve pausa - Por lo general, planificado y una duración de hasta una hora.
• Pausas más largas - Normalmente horas o días.
• Las pausas no programadas - Por lo general causada por la falla del equipo.

PROFIenergy permite un control centralizado de los dispositivos individuales o partes de una planta de producción a los modos de conmutación para el ahorro de energía. El perfil de continuación, permite un comportamiento coordinado de reinicio de los modos de ahorro de energía. PROFIenergy también define modelos para el seguimiento de los datos de consumo de energía para normalizar los datos. Permite supervisar directamente e consumo (por instrumentos) o calcularlo (conociendo los parámetros eléctricos).

Estudio de la Energía

El estudio de medición examinó el potencial de ahorro en el sector de la automoción en colaboración con Volkswagen y Mercedes-Benz mediante el registro de perfiles de carga para el equipo en células de trabajo.

El profesor Klasen utilizó la analogía de la administración de energía en un ordenador portátil para ilustrar el concepto detrás de PROFIenergy. Los usuarios de portátiles definen cuando la pantalla se oscurece, cuando el monitor se apaga, cuando la unidad se apaga, y cuando el equipo se pondrá en modo de espera de ahorro de energía de modo. De manera similar, los estados definidos en el perfil PROFIenergy se usan para ahorrar energía en plantas de producción basado en el estado de producción.

Utilizando la instrumentación, el estudio mide y registra perfiles de carga de células de trabajo, junto con los estados de funcionamiento de registro de producción. Los estados de funcionamiento de la producción son la producción total prevista, y no planificado al hacer una pausa para determinar los ahorros energéticos relevantes. Además de la energía eléctrica, el consumo de energía de los dispositivos neumáticos se midió porque representan un gran porcentaje de utilización de la energía en las plantas. El consumo energético se midió hasta el nivel de dispositivo.

Aparatos de medición

Analizadores de redes han adquirido y registrado de forma simultánea todas las características del sistema de suministro de energía, transitorios, alarmas, y formas de onda. Los instrumentos de medición se conectaron con un PLC para capturar el estado de funcionamiento de la línea de producción y las máquinas. Se realizó la grabación continua de los parámetros de voltaje, corriente y potencia durante un periodo de tiempo de 7 días con un intervalo de medición de 1 segundo. Las mediciones se registraron también en la alimentación de la planta, sub-distribuciones a unidades de plantas. Ejemplos de unidades monitoreadas incluyen conjunto de robot, robot de entrega parcial, y la máquina de atornillar. Esto nos ha proporcionado información sobre los modos de funcionamiento:

• Nivel Planta: Planta listo para funcionar, la planta en funcionamiento, o falla de la planta.
• Nivel de la estación: operación de la estación individual.
• Fin de nivel de dispositivo: Robot en movimiento, la herramienta en funcionamiento, etc

Datos

Los datos se registraron junto con los modos de funcionamiento para el análisis de energía y para capturar el consumo de energía / curvas de carga para, toda la operación secciones y dispositivos. Otra información registrada para toda la operación, las secciones y dispositivos incluidos el consumo máximo de energía, el consumo promedio de energía de base y el consumo de energía en momentos de inactividad.

Análisis

Análisis cualitativo y cuantitativo de los modos de funcionamiento y el consumo de energía asociado de unidades de proceso que se deriva de los datos, incluyendo el consumo de energía de las unidades individuales de la planta, la reducción del consumo de energía en momentos de inactividad, la duración de los tiempos de inactividad, y las pausas (planificada y no planificada, operativa, modelo relacionado).

Basándose en esta información ahorros potenciales se determinaron. Por ejemplo una de las líneas de producción tenían consumo promedio de energía durante la producción de 32,62 kW y durante el tiempo de inactividad 17,74 kW. El estudiPensamientos y Observaciones

o calcula un ahorro potencial del 33% de energía por año para la línea de producción con PROFIenergy sobre la base de una operación de dos turnos, 5 días laborables + 2 días de fin de semana. Los ahorros potenciales por los resultados de células de trabajo en un ahorro de 5.700 euros y 33.250 kg de CO2 al año. Las plantas con más de 100 células pueden llegar a un ahorro de más de 500.000 euros al año.

El Dr. Klasen señaló que la plena utilización del potencial de ahorro requiere de estudios adecuados de las plantas para ahorrar energía. Los operadores de planta deben definir los requisitos para las empresas de equipamiento, fabricantes de equipos y fabricantes de dispositivos. Además, el modo de espera sólo es útil si no existen problemas de arranque del equipo, lo cual en muchos casos no es posible.

Pensamientos y Observaciones

Este fue un excelente ejemplo de la ingeniería aplicada que conduce a la comprensión. Me quedé impresionado por el cuidado y la precisión del estudio del Dr. Klasen y la apertura de Volkswagen y Mercedes-Benz para permitir que sus líneas de producción estuviesen disponibles para el estudio. Este es un ejemplo de cooperación productiva para mejorar la industria.

PROFIenergy es una idea inteligente que ofrece el tipo de marco necesario para configurar sistemas de control y de automatización para ahorrar energía en colaboración con el flujo de producción.

El siguiente paso es que los sistemas de TI de la empresa exploren las capacidades de PROFIenergy para mejorar la eficiencia operativa.

Optimizando el coste de la generación y distribución de vapor en una instalación industrial.

El vapor se ha descrito como «el alma» de la industria. Es el medio por el cual el calor de una caldera se convierte en una forma fácilmente transportable que pueden proporcionar diversos servicios de calefacción a la oficina y energía mecánica que impulsa generadores de turbina. Sigue siendo uno de los métodos más populares de proporcionar una fuente de energía a un proceso y sus operaciones asociadas. Sin embargo, el verdadero costo de la generación de vapor varía de una instalación a otra dependiendo de la eficacia del conjunto de la generación se optimiza y la forma en que el vapor de agua transportado es a través de la operación.

Ahora es ampliamente aceptado que la medición del consumo de energía es un ingrediente importante en la búsqueda de mejorar la eficiencia energética. La medición eficaz y precisa es vital para asegurar que el consumo excesivo pueda ser detectado, junto con una imagen exacta de donde el vapor se utiliza para permitir saber que carga energética a aplicar.

La razón de ser en relación con el seguimiento y control de vapor como un proceso es tan válido como el seguimiento y control de otras partes del proceso de fabricación. Cuanto más precisa y fiables son las mediciones que se hacen, el conocimiento de las decisiones que afectan los costos y la calidad del producto serán mas eficientes. A continuación se pretende destacar algunas áreas donde con una inversión relativamente modesta, mejora de la eficiencia que se puede obtener muy rápidamente a través del uso de las tecnologías más apropiadas.

Medición de vapor.

Un método común de medición de vapor es el orificio tradicional y la técnica de presión diferencial. Las principales áreas de preocupación con este tipo de medición son la susceptibilidad de las placas de orificios para la introducción de desgaste. Las pérdidas de presión relativamente altas introducidas en el sistema por la placa de orificios y el rango de medida pequeña.

Otra área importante de la inexactitud potencial es el transmisor de presión diferencial en sí, aunque la mayoría de los llamados transmisores de presión diferencial inteligentes todavía utilizan sistemas analógicos de detección. El sensor analógico primario es muy susceptible a la variación causada por las presiones estáticas y altas temperaturas. Estos factores, junto con los errores evidentes en los rangos de medida bajos, pueden provocar que el rendimiento global de la instalación de medición a sufra grandes fluctuaciones y perturbaciones. El rendimiento del transmisor puede ser mejorado al considerar la serie Yokogawa DPharp de transmisores. Esta serie de transmisores de sensores digitales de los resultados han sido ampliamente probado en numerosas instalaciones en todo el mundo y han demostrado ser precisos y fiable.

Yewflow Vortex.

Otro enfoque para la medición de vapor es considerar el uso de un caudalímetro de emisión de vórtices. El medidor de flujo Yokogawa Yewflow  se ha instalado con éxito en miles de instalaciones de medición de vapor en todo el mundo por más de 30 años. La exactitud volumétrica de la Yewflow es mejor que 1% de la lectura en comparación con 3-5% de escala completa cuando se compara con el método del orificio. Baja pérdida de carga, sólo dos conexiones con el proceso y una alta fiabilidad, junto con mantenimiento cero son sólo algunas de las razones por las que ha sido este medidor se aplican en todo el mundo tales números. El metro está disponible en tamaños de línea desde DN15 a DN400, con temperaturas de hasta 400 ° C.

Medición de presión y temperatura.

La mayoría de medición de vapor es todavía volumétrico. Con la salida de la caldera se mide en toneladas kg / lbs por hora, cualquier cambio en la presión de la línea a través de la demanda puede causar errores significativos en los cálculos de masa de vapor inferidos en una medición volumétrica. Por ejemplo, un cambio en 0,5 bar de presión en la línea 10 la presión de funcionamiento barra causará un error de 5% en la precisión de flujo de masa. La instalación de un "equipo de vapor 'junto con la presión y / o las mediciones de temperatura (dependiendo de si el vapor está saturado o sobrecalentado) pueden eliminar los errores causados ​​por fluctuaciones de la presión de línea.

Las aplicaciones pueden ser tan diversas como el control de condensación por diferencia de temperatura a través de un simple monitoreo de presión de línea. Una amplia gama de instrumentos de presión y temperatura pueden ser suministrados para dar una imagen precisa y fiable de lo que está sucediendo en el sistema.

Consumo de combustible.

Dosificadora de combustible de petróleo es tradicionalmente el dominio de mecánicas metros de tipo de flujo, que pueden ser altamente propensos a problemas de obstrucción o el desgaste mecánico simple de uso debido a los contaminantes en el sistema. Los medidores mecánicos también introducir una pérdida de alta presión en el sistema, que a su vez puede aumentar los costos de transporte. Una alternativa moderna sería la de considerar el medidor de flujo másico por efecto Coriolis Rotamass. Algunos de los beneficios que pueden ser acumulados por la aplicación de este tipo de medición en la medición del petróleo caldera de combustible son:

* Alta precisión, por lo general el 0,1% del flujo de masa para aplicaciones de líquidos.

* Amplio rango de medida.

* Imprime en kg, toneladas, libras, etc

* Densidad de salidas disponibles.

Caudal de agua de vigilancia

El caudalímetro Admag AXF electromagnética se puede aplicar a todos los fluidos conductores de más de 1 mS / cm de conductividad. El medidor tiene prácticamente ninguna pérdida de presión con un diseño de paso total y tiene una de las gamas más amplias de flujo dinámico disponible. La alta precisión de la lectura, junto con bajos requerimientos de mantenimiento hace que sea una alternativa razonable a los medidores de tipo más tradicional mecánicos.

Mediciones de combustión de la caldera.

La medición de oxígeno preciso es fundamental para el control de la caldera de combustión. Para lograr una eficiencia de combustión óptima y reducir las emisiones, la relación de combustible a aire es crítica. Demasiado oxígeno hace que las pérdidas térmicas a través del tubo de escape, mientras que muy poco produce emisiones inaceptables de la pila. Los clientes que soliciten la serie EXA Yokogawa de los analizadores de oxígeno reportar una vida más larga de calibración gracias a su diseño robusto del sensor único. Además, sobre el terreno veces sustitución del sensor se han reducido a sólo 30 minutos en lugar de las horas habituales 2-3, un gran ahorro de tiempo y esfuerzo de mantenimiento.

Conclusión.

La ventaja de hacer mediciones de mejor calidad en el proceso de caldera es la grabación de información significativa que se puede utilizar para mejorar la optimización del sistema de control de la caldera. La grabación puede consistir en simples basados ​​en papel, dispositivos de grabadoras de sin papeles que almacenan los resultados en soportes informáticos o sistemas globales de adquisición de datos con un seguimiento completo y capacidad de registro.

Muchos tipos diferentes de enfoque para el control optimizado se puede aplicar, que van desde el enfoque único bucle para un sistema de control distribuido basado en un sistema operativo integrado. Ejemplos típicos incluyen:

* Tres calderas elemento de control de nivel.

* El combustible de la caldera / el control de la relación aire.

* Nivel de compensación de la presión del tambor.

* Control de la combustión automática.

* Maestro de control de presión de vapor.

La clave para la ejecución de una estrategia de control de éxito es empezar con una definición precisa de los resultados deseados.

Equipando la primera central Hidro-Eólica del mundo.

En la isla de El Hierro (España), todas las necesidades energéticas pronto serán cubiertas a través de energías renovables. El control de la generación de energía en la isla se realizará por medio de un sistema especialmente diseñado de control distribuido basado en el sistema de automatización 800xA de ABB.

A lo largo de estos años, se han hecho grandes progresos con las fuentes de energía renovables en áreas densamente pobladas con una gran cantidad de infraestructura de servicios públicos. En términos de costo de los equipos y de la posibilidad de responder ante una demanda extremadamente fluctuante en el tiempo, las energías renovables todavía no son una alternativa viable en la mayoría de los casos. 

En cualquier caso, todos somos conscientes de la necesidad de desarrollo continuo de la energía renovable. Sobre todo para reducir los costos de los equipo y elevar la capacidad de poder responder ante altas demandas puntuales de energía. 

Estos asuntos deben ser abordados antes de llegar al punto de tener que depender de las energías renovables como las fuentes de energía primaria. Con esta realidad en mente, se sigue trabajando en todo el mundo en torno al despliegue de infraestructuras de energías renovables para demostrar aún más el concepto y la viabilidad e la implantación de las energías renovables. 

Uno de estos proyectos actualmente en curso se lleva a cabo en la isla española de El Hierro. La isla está destinado a convertirse en la primera isla en ser alimentada exclusivamente por energías renovables.

El Hierro, en la actualidad genera su electricidad mediante el uso de petróleo diesel transportado desde las terminales continente a través de los petroleros. Esto se traduce en un gran impacto de emisiones de carbono (18.200 toneladas de CO2) para una isla tan pequeña con tan pocos habitantes (11.000).

Este proyecto de 87 millones de dólares en energía renovable se ha diseñado para eliminar la necesidad de la isla de la energía importada. Se compone de un parque eólico de 11,5 megavatios (MW) y una central hidroeléctrica de 11,3 MW alimentada por agua bombeada en una balsa de almacenamiento. Todo esto permite que los habitantes de la isla tengan cubiertas el 80 por ciento de sus necesidades energéticas. Los colectores solares térmicos conectadas a la red de sistemas fotovoltaicos generará el 20 por ciento restante.

Elecnor, la empresa encargada del proyecto de ingeniería, diseño y construcción, está usando la energía y los sistemas de control de ABB para electrificar y el control de la central hidroeléctrica de bombeo de almacenamiento, así como la integración de la energía generada por los aerogeneradores y la energía hidroeléctrica en la red eléctrica de la isla.

Todo los equipamientos son gestionados por un sistema de control de ABB distribuido (DCS) que se basa en la plataforma de automatización de ABB System 800xA. El DCS de control de la isla gestiona cuatro turbinas hidroeléctricas, el sistema de bombeo para el almacenamiento de agua, una subestación de interconexión y nueva subestación. El DCS también se encargará de las comunicaciones con el nuevo parque eólico.

Al comunicarse con el parque eólico, la solución de control de ABB iniciará automáticamente la liberación de agua desde el depósito superior para generar energía en la central hidroeléctrica cuando la energía eólica es insuficiente para satisfacer la demanda. Por el contrario, exceso de energía eólica se utiliza para bombear agua al embalse superior, para su uso cuando la energía del viento es baja.

En las dos estaciones de bombeo, se emplean motores ABB, variadores de velocidad y los transformadores de tipo seco, diseñados para alimentar las bombas con altos niveles de fiabilidad. Todo ello con un bajo consumo energético y reduciendo el desgaste del equipo y el mantenimiento.

ABB España suministrará la empresa contratista, Elecnor, las celdas de distribución de media tensión para la central de interconexión en un paquete que incluye más de 90 celdas de distribución primaria en aislamiento de aire del tipo UniGear ZS1, así como varias unidades de celdas de distribución secundaria también en aislamiento de aire del tipo Unimix. ABB además suministrará el sistema de protección diferencial de barras para la subestación.

El suministro de estos equipos de media tensión y protección, se suma a otros ya adjudicados a ABB en España para este proyecto en 2010 y que incluyen variadores de frecuencia, motores, transformadores y sistemas de control. 

El proyecto está programado para ser completado a finales de 2011.
Gorona del Viento