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Monitoramento do circuito de resfriamento dos tanques de fermentação da destilaria

Indústria alimentícia
Bebidas Cadeia de frio
Indústria 4.0
Plataforma IIoT moneo
Monitoring and maintenance
Manutenção em tempo real
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 monitorada para garantir o sabor ideal, a excelência e a qualidade dos produtos. Se o processo de fermentação deve ser retardado ou interrompido, por exemplo, o produto é resfriado 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. Sua tubulação de refrigeração está conectada a todos os tanques da produção. O fluido refrigerante nas linhas de entrada e saída é monitorado por sensores.

A situação inicial

A empresa Steinhauser continuou a se expandir nos últimos anos, de modo que a capacidade necessária da unidade de refrigeração não podia mais ser garantida. Além disso, não era possível coletar dados sobre os custos de energia para a fabricação de um produto.

Objetivo do projeto

Medição de energia no processo de fabricação de bebidas destiladas

Deve-se garantir 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 resfriamento realmente consumida será monitorada 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 tubulações foram então instaladas até cada tanque de fermentação. Sensores de vazão e temperatura foram instalados no afluxo e efluxo de cada tubulação de água de resfriamento. 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 registrados e exibidos 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 registrados.

O benefício

Uso eficaz e eficiente da energia

Duas vantagens significativas resultam da ampliação do monitoramento do circuito de refrigeração, pois a temperatura do conteúdo do tanque é monitorada 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 resfriamento pode ser usado de forma eficiente e conforme necessário.

Diagrama da estrutura

  1. Sensor de temperatura no afluxo: antiga adega de vinhos, linha 1 – TA2417
  2. Sensor de vazão magnético-indutivo no efluxo: antiga adega de vinhos, linha 1 – SM9000
  3. Sensor de temperatura no afluxo: antiga adega de vinhos, linha 2 – TA2417
  4. Sensor de vazão magnético-indutivo no efluxo: antiga adega de vinhos, linha 2 – SM9000
  5. Sensor de temperatura no afluxo: adega de aguardentes, linha 1 – TV7405
  6. Sensor de vazão magnético-indutivo no efluxo: adega de aguardentes, linha 1 – SM8020
  7. Sensor de temperatura no afluxo: adega de aguardentes, linha 2 – TV7405
  8. Sensor de vazão magnético-indutivo no efluxo: adega de aguardentes, linha 2 – SM8020
  9. Sensor de temperatura no afluxo: nova adega de vinhos, linha 1 – TA2417
  10. Sensor de vazão magnético-indutivo no efluxo: nova adega de vinhos, linha 1 – SM2000
  11. 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 se renovou 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.

Saiba mais no vídeo de aplicação ➜

Estrutura do sistema

  1. Sensor de vazão no efluxo: SM2000 / SM9000 (nova e antiga adega de vinhos)
  2. Sensor de vazão no efluxo: SM8020 (adega de aguardentes)
  3. Sensor de temperatura no afluxo: TA2417 / TV7405 (nova e antiga adega de aguardentes)
  4. Unidade de refrigeração com interface Modbus
  5. Mestre IO-Link - AL1353
  6. LR Agent (instalado no servidor)
  7. moneo RTM como appliance QHA210

Tela

Essa tela fornece ao usuário uma visão geral dos valores processo relevantes para essa instalação

Dashboard Overview
  1. Potência de entrada da unidade de refrigeração** (kW)
  2. Consumo total de energia anterior da unidade de refrigeração** (kW/h)
  3. Temperatura externa da unidade de refrigeração** (°C)
  4. Temperatura do fluido refrigerante na saída do evaporador da unidade de refrigeração** (°C)
  5. Temperatura do fluido refrigerante na entrada do evaporador da unidade de refrigeração** (°C)
  6. Capacidade de refrigeração: antiga adega de vinhos, linha 1 CDS* (kW)
  7. Capacidade de refrigeração: antiga adega de vinhos, linha 2 CDS* (kW)
  8. Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 1 CDS* (kW)
  9. Capacidade de refrigeração: nova adega de vinhos, linha 1 CDS* (kW)
  10. 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

Nesta tela, o usuário recebe todos os valores de processo relevantes da unidade de refrigeração em resumo

Dashboard
  1. Potência de entrada da unidade de refrigeração (kW)
  2. Consumo total de energia anterior da unidade de refrigeração (kW/h)
  3. Contador de horas de operação da unidade de refrigeração (h)
  4. Temperatura externa da unidade de refrigeração (°C)
  5. Temperatura do fluido refrigerante na saída do evaporador da unidade de refrigeração (°C)
  6. Temperatura do fluido refrigerante na entrada do evaporador da unidade de refrigeração (°C)

Na tela a seguir, o usuário recebe todos os valores atuais do processo do ciclo de refrigeração na "adega de aguardentes"

Dashboard
  1. Temperatura do fluido refrigerante no afluxo: adega de aguardentes, linha 1 – TV7405 (°C)
  2. Temperatura do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 1 – SM8020 (°C)
  3. Vazão do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 1 – SM8020 (L/min)
  4. Temperatura do fluido refrigerante no afluxo: adega de aguardentes linha 2 – TV7405 (°C)
  5. Temperatura do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 2 – SM8020 (°C)
  6. Vazão do fluido refrigerante no efluxo: adega de aguardentes, linha 2 – SM8020 (L/min)
  7. Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 1 CDS* (kW)
  8. Capacidade de refrigeração: adega de aguardentes, linha 2 CDS* (kW)

Na tela “Nova adega de vinhos – linha 1” o usuário tem uma vista detalhada da respectiva linha de fluido refrigerante da instalação de refrigeração

Dashboard
  1. Temperatura do fluido refrigerante no afluxo – TA2417 (°C)
  2. Temperatura do fluido refrigerante efluxo – SM2000 (°C)
  3. Vazão do fluido refrigerante no efluxo – SM2000 (L/min)
  4. Totalizador do fluido refrigerante no efluxo – SM2000 (L)
  5. Capacidade de refrigeração: nova adega de vinhos, linha 1 CDS* (kW)

Vista detalhada: Sensor de vazão SM2000 no efluxo da linha 1 na nova adega de vinhos

Dashboard SM2000
  1. Valor de vazão do fluido refrigerante – SM2000 (L/min)
  2. Valor de temperatura do fluido refrigerante – SM2000 (°C)
  3. Totalizador do fluido refrigerante – SM2000 (L)
  4. Diagrama de linhas da vazão do fluido refrigerante – SM2000 (L/min)

Análise

Através da função de análise é possível observar outros detalhes. A captura de tela mostra a relação entre o valor da temperatura no afluxo e o valor da temperatura e da vazão no efluxo do circuito de resfriamento na linha 1 da nova adega de vinhos

Analysis
  1. Valor de vazão do fluido refrigerante – SM2000 (L/min)
  2. Valor de temperatura do fluido refrigerante no afluxo – TA2417 (°C)
  3. Valor de temperatura do fluido refrigerante no efluxo – SM2000 (°C)

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 usuário, por exemplo, combinando e calculando fontes de dados de sensores em um modelo de fluxo de dados.

Cálculo da capacidade de refrigeração da linha 1 na nova adega de vinhos

Dataflowmodel
  1. Valor da temperatura do sensor de vazão SM2000 no efluxo (°C)
  2. Valor da temperatura do sensor de temperatura TA2417 no afluxo (°C)
  3. Bloco de função "Subtração" para o cálculo da diferença de temperatura
  4. Valor de vazão do sensor de vazão SM2000 no efluxo (L/min)
  5. Constante "60" para conversão de litros por minuto para litros por hora
  6. Bloco de função "Multiplicação" para a conversão de litros por minuto para litros por hora
  7. Constante "0,000446": condutividade térmica do fluido refrigerante usado (kW/m*k)
  8. Bloco de função "Multiplicação” para o cálculo da capacidade térmica por hora
  9. Bloco de função "Multiplicação” para o cálculo da capacidade de refrigeração (kW)
  10. Capacidade de refrigeração resultante da linha 1 na nova adega de vinhos (kW)