Monitorização do circuito de refrigeração dos tanques de fermentação da destilaria
Use Case (aplicação de sucesso)
Destilaria Steinhauser
Saber quanta energia é gasta na produção de bebidas destiladas e vinhos
O processo de fermentação é o foco do processo de produção de vinhos e bebidas destiladas. Durante este processo, a temperatura deve ser sempre monitorizada para garantir o sabor ideal, a excelência e a qualidade dos produtos. Se o processo de fermentação deve ser atrasado ou interrompido, por exemplo, o produto é refrigerado no tanque. Mesmo um pequeno desvio no tempo de fermentação pode resultar em uma perda significativa de aroma.
A importante tarefa de regulagem da temperatura é realizada na Steinhauser Hausbrennerei & Weinkellerei com duas grandes unidades de refrigeração. A tubagem de refrigeração está conectada a todos os tanques da produção. O fluido refrigerante nas linhas de entrada e saída é monitorizado por sensores.
A situação inicial
A empresa Steinhauser continuou a expandir-se nos últimos anos, de modo que a capacidade necessária da unidade de refrigeração não podia ser garantida. Além disso, não era possível recolher dados sobre os custos de energia para o fabrico de um produto.
Objetivo do projeto
Medição de energia no processo de fabrico de bebidas destiladas
Deve garantir-se que a quantidade necessária de fluido refrigerante esteja rapidamente disponível no respectivo tanque. Além disso, através da conexão com o moneo, pela primeira vez a energia de refrigeração realmente consumida será monitorizada e documentada. Isso permite tirar conclusões sobre as quantidades de energia realmente consumidas para a produção do produto.
A implantação
Foram adquiridas duas novas unidades de refrigeração na área externa da empresa Steinhauser. As tubagens foram então instaladas até cada tanque de fermentação. Sensores de vazão e temperatura foram instalados no afluxo e efluxo de cada tubagem de água de refrigeração. Os dados do processo são transmitidos através do mestre IO-Link ao sistema moneo instalado em um moneo|appliance. Com o moneo RTM, todos os valores do processo são registados e visualizados no afluxo e efluxo das respectivas linhas de produção.
Os modelos de fluxo de dados para o cálculo da capacidade de refrigeração atual foram criados com a função moneo "Valores calculados". Além disso, os valores atuais do sistema das unidades de refrigeração são transmitidos ao moneo. Os custos do consumo de energia elétrica, bem como transporte e perdas de carga nas linha podem ser calculados a partir dos valores registados.
O benefício
Uso eficaz e eficiente da energia
Duas vantagens significativas resultam da ampliação do monitorização do circuito de refrigeração, pois a temperatura do conteúdo do tanque é monitorizada permanentemente e o processo de fermentação pode ser controlado com precisão.
- O consumo de CO2 por tanque pode ser medido a partir dos valores de processo fornecidos.
- O processo de resfrigeração pode ser usado de forma eficiente e conforme necessário.
Diagrama da estrutura
- Sensor de temperatura no afluxo: antiga adega de vinhos, linha 1 – TA2417
- Sensor de fluxo magnético-indutivo no efluxo: antiga adega de vinhos, linha 1 – SM9000
- Sensor de temperatura no afluxo: antiga adega de vinhos, linha 2 – TA2417
- Sensor de fluxo magnético-indutivo no efluxo: antiga adega de vinhos, linha 2 – SM9000
- Sensor de temperatura no afluxo: adega de aguardentes, linha 1 – TV7405
- Sensor de fluxo magnético-indutivo no efluxo: adega de aguardentes, linha 1 – SM8020
- Sensor de temperatura no afluxo: adega de aguardentes, linha 2 – TV7405
- Sensor de fluxo magnético-indutivo no efluxo: adega de aguardentes, linha 2 – SM8020
- Sensor de temperatura no afluxo: nova adega de vinhos, linha 1 – TA2417
- Sensor de fluxo magnético-indutivo no efluxo: nova adega de vinhos, linha 1 – SM2000
- Unidade de refrigeração
Nosso cliente
A destilaria Steinhauser em Kressbronn no Lago de Constança existe desde 1828 e ainda hoje é propriedade da família. Em 1996, a Steinhauser renovou-se e opera a mais moderna destilaria lacrada da Europa. A empresa usa sensores ifm e o software moneo desde 2021, com sucesso, pois os produtos da destilaria são premiados.
Estrutura do sistema
- Sensor de fluxo no efluxo: SM2000 / SM9000 (nova e antiga adega de vinhos)
- Sensor de fluxo no efluxo: SM8020 (adega de aguardentes)
- Sensor de temperatura no afluxo: TA2417 / TV7405 (nova e antiga adega de aguardentes)
- Unidade de refrigeração com interface Modbus
- Mestre IO-Link - AL1353
- LR Agent (instalado no servidor)
- moneo RTM como appliance QHA210
Tela
Este dashboard dá ao utilizador uma visão geral dos valores de processo relevantes para esta instalação
- Potência de entrada da unidade de refrigeração** (kW)
- Consumo total de energia anterior da unidade de refrigeração** (kW/h)
- Temperatura externa da unidade de refrigeração** (°C)
- Temperatura do fluido refrigerante na saída do evaporador da unidade de refrigeração** (°C)
- Temperatura do fluido refrigerante na entrada do evaporador da unidade de refrigeração** (°C)
- Capacidade de refrigeração: antiga adega de vinhos, linha 1 CDS* (kW)
- Capacidade de refrigeração: antiga adega de vinhos, linha 2 CDS* (kW)
- Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 1 CDS* (kW)
- Capacidade de refrigeração: nova adega de vinhos, linha 1 CDS* (kW)
- Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 2 CDS* (kW)
* CDS (Calculated Data Source) representa um valor calculado com o moneo Dataflow Modeler
** Os valores são lidos através da interface Modbus da unidade de refrigeração
Neste dashboard, o utilizador recebe todos os valores de processo relevantes da unidade de refrigeração em resumo
- Potência de entrada da unidade de refrigeração (kW)
- Consumo total de energia anterior da unidade de refrigeração (kW/h)
- Contador de horas de operação da unidade de refrigeração (h)
- Temperatura externa da unidade de refrigeração (°C)
- Temperatura do fluido refrigerante na saída do evaporador da unidade de refrigeração (°C)
- Temperatura do fluido refrigerante na entrada do evaporador da unidade de refrigeração (°C)
No Dashboard a seguir, o utilizador recebe todos os valores atuais do processo do ciclo de refrigeração na "adega de aguardentes"
- Temperatura do fluido refrigerante no afluxo: adega de aguardentes, linha 1 – TV7405 (°C)
- Temperatura do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 1 – SM8020 (°C)
- Vazão do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 1 – SM8020 (L/min)
- Temperatura do fluido refrigerante no afluxo: adega de aguardentes linha 2 – TV7405 (°C)
- Temperatura do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 2 – SM8020 (°C)
- Vazão do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 2 – SM8020 (L/min)
- Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 1 CDS* (kW)
- Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 2 CDS* (kW)
No dashboard “Nova adega de vinhos – linha 1” o utilizador tem uma vista detalhada da respectiva linha de fluido refrigerante da instalação de refrigeração
Vista detalhada: Sensor de fluxo SM2000 no efluxo da linha 1 na nova adega de vinhos
- Valor de fluxo do fluido refrigerante – SM2000 (L/min)
- Valor de temperatura do fluido refrigerante – SM2000 (°C)
- Totalizador do fluido refrigerante – SM2000 (L)
- Diagrama de linhas do fluxo do fluido refrigerante – SM2000 (L/min)
Análise
Através da função de análise é possível observar outros detalhes. A captura de dashboard mostra a relação entre o valor da temperatura no afluxo e o valor da temperatura e do fluxo no efluxo do circuito de resfrigeração na linha 1 da nova adega de vinhos
Valores calculados: valores calculados
Além dos valores de processo dos sensores, muitas outras informações podem ser calculadas no moneo.
O modelador de fluxo de dados „Dataflow Modeler“ permite a criação de valores calculados definidos pelo utilizador, por exemplo, combinando e calculando fontes de dados de sensores num modelo de fluxo de dados.
Cálculo da capacidade de refrigeração da linha 1 na nova adega de vinhos
- Valor da temperatura do sensor de fluxo SM2000 no efluxo (°C)
- Valor da temperatura do sensor de temperatura TA2417 no afluxo (°C)
- Bloco de função "Subtração" para o cálculo da diferença de temperatura
- Valor de fluxo do sensor de fluxo SM2000 no efluxo (L/min)
- Constante "60" para conversão de litros por minuto para litros por hora
- Bloco de função "Multiplicação" para a conversão de litros por minuto para litros por hora
- Constante "0,000446": condutividade térmica do fluido refrigerante usado (kW/m*k)
- Bloco de função "Multiplicação” para o cálculo da capacidade térmica por hora
- Bloco de função "Multiplicação” para o cálculo da capacidade de refrigeração (kW)
- Capacidade de refrigeração resultante da linha 1 na nova adega de vinhos (kW)
