Conectando controle de processo, CIP, HVAC e gerenciamento de energia

Nov 10, 2023

As caldeiras de hoje têm economizadores de pilha para evitar que o calor "suba pela chaminé". Em vez disso, ele é capturado e usado para outros fins de aquecimento, como aquecimento de ambientes ou pré-aquecimento de água. Os sistemas de controle de caldeiras hoje podem monitorar e enviar dados para outros controles de supervisão. Foto cortesia de Bill Nichols

À medida que a energia se torna mais cara e a qualidade do produto e a segurança alimentar cada vez mais críticas, a integração de gerenciamento de energia, limpeza no local (CIP), processos e controles ambientais está se tornando mais prática e econômica, pois os controles digitais fornecem a ligação entre esses sistemas - se não diretamente, disponibilizando-os no mesmo dispositivo para operadores e gerentes.

Este artigo analisa os benefícios potenciais da integração de gerenciamento de energia, controle de processo e sistemas HVAC em um sistema de toda a fábrica, fraca ou fortemente acoplado, que melhora a qualidade do produto e também economiza energia. Ele fornece algumas dicas práticas sobre a integração desses sistemas e o que as instalações de alimentos ou bebidas podem esperar dessa conexão de sistemas.

Para obter opiniões neutras sobre o assunto, conversei com empresas de engenharia e empresas de A&E, que geralmente são as pessoas que precisam fazer todos esses sistemas díspares funcionarem juntos e, mesmo que não estejam conectados digitalmente, eles ainda precisam ser facilmente coordenados pelos operadores das instalações.

Por exemplo, a Gray Solutions, uma Gray Company, recebeu a chamada para integrar as saídas dos sistemas de gerenciamento predial (BMS) aos controles de processo para permitir tendências e relatórios em tempo real dos sistemas prediais/utilitários, além dos dados de produção.

A CRB implementou a medição de energia no que diz respeito ao fornecimento de medidores físicos para consumo de energia elétrica, consumo de gás natural, consumo de água, produção de resíduos e monitoramento de sistemas mecânicos e utilitários de processo, como vapor, água gelada/glicol resfriado e aquecimento de água quente/glicol quente uso.

As equipes de engenharia da Stellar têm experiência na integração de sistemas dentro de uma instalação ou na conexão de instalações. Como acontece com a maioria das casas de engenharia, eles são bastante agnósticos em relação ao sistema, portanto, provavelmente não forçarão nenhum equipamento de controle do fornecedor - seja para automação predial ou controles de processo.

Fundada em 1979, a Spec Engineering, também uma Gray Company, trabalhou com grandes fabricantes de alimentos e rações para animais de estimação e tem experiência na integração de todos os tipos de sistemas - de processamento a HVAC e CIP e sistemas de manuseio de materiais. Este grupo de engenharia trabalha com automação de vários fornecedores de hardware.

Embora tenha havido algum interesse na integração de sistemas de controle de processo com HVAC ou BMS, o principal sistema de interesse na integração com controles de processo é o CIP. Obviamente, os sistemas de produção mais antigos podem não ter CIP ou, se tiverem, o CIP pode ser operado manualmente, o que significa que os operadores precisam se lembrar de trocar muitas válvulas específicas na sequência correta. Hoje, válvulas inteligentes à prova de mistura sob a direção do controle de processo e/ou sistema CIP podem fazer a mudança entre o modo de processo e de limpeza em questão de segundos, sem erros.

O CIP é ótimo para velocidade e eficiência, mas a desvantagem é que a linha de processo fica inativa durante o período de uso do CIP, diz Andrew David Hager, engenheiro mecânico sênior da BSME, PE, LEED-AP, CRB. Isso pode ser bom para alguns processadores que têm a capacidade de desativar uma linha de processo. Para outros processadores com operações de 24 horas, a implementação do CIP exigirá uma segunda linha de processo para redundância ou possivelmente uma redução na saída do produto, mesmo com várias linhas em operação.

O interesse em empregar a integração CIP já existe há algum tempo, mas saber como integrar as informações nas sequências de controle e medir os resultados é o mais importante, diz Brad Smith, diretor de desenvolvimento de negócios/produtos da Stellar. O CIP deve ser integrado, pois pode ter impacto nas cargas de refrigeração da instalação e causar carregamento falso da planta. "Você também pode melhorar a eficiência CIP adicionando recuperação de calor residual e pré-aquecimento de água potável", acrescenta Smith.