Um sistema pneumático é um sistema que utiliza ar comprimido para transmitir energia. O ar comprimido é gerado por um compressor e armazenado em um reservatório, de onde é distribuído para os diferentes componentes do sistema.
"A nossa meta é sermos a melhor empresa de fornecimento de água com os melhores valores a longo prazo da Alemanha, oferecendo a água potável de melhor qualidade, enquanto garantimos o fornecimento confiável e o uso sustentável dos recursos." Esse é o princípio orientador da Landeswasserversorgung Baden-Württemberg.
Fundada em 1912, fornece 90 milhões de m³ de água potável anualmente, para cerca de 250 cidades e municípios de Baden-Württemberg e da Badiversa. Cerca de 3 milhões de habitantes são abastecidos pelas duas estações de tratamento de água em Langenau e Dischingen, por uma rede de tubos de 775 km de extensão.
Tratamento eficiente e sustentável da água do Danúbio
As instalações de Langenau são uma das maiores e mais modernas centrais de tratamento de água na Europa. Entrou em funcionamento em 1973, no "Sptzigen Berg", na orla de Donauried, uma paisagem fluvial em torno do Danúbio, no Oeste Bávaro entre Neu-Ulm e Donauwörth. Em 2014, foi ampliada e recebeu um novo sistema de filtragem de água subterrânea, com a tecnologia de automação pneumática da Festo.
A água do rio Danúbio, extraída em Leipheim, é convertida em água potável em um processo de diversas fases. Seguindo três etapas de depuração preliminares, o sistema de filtragem multicamada extrai todas as partículas suspensas. A subsequente filtragem de carvão ativado elimina poluentes orgânicos, mesmo em concentrações menores. A tecnologia de automação da Festo controla o fluxo da água com válvulas de processo pneumáticas, energeticamente eficientes, para desligar e impedir o refluxo.
Leia mais para saber exatamente o que a empresa de fornecimento de água tentava alcançar com a modernização das instalações de Langenau. Ou vá diretamente para a solução pneumática da Festo .
Filtros de água seguros
Durante mais de 100 anos, a água subterrânea de Donauried pôde ser utilizada como água potável, sem passar por nenhum tratamento adicional. No entanto, com a crescente poluição por produtos químicos industriais e domésticos, de pesticidas a resíduos farmacêuticos, foi necessária a construção de um sistema de filtragem de água subterrânea. O mais importante dessa ampliação foi a construção de sete bacias de filtragem com dois andares em uma planta existente. Para permitir isto, uma planta, anteriormente utilizada para flocagem, precisou ser demolida. A partir daqui, existiam muitas exigências da parte da tecnologia de acionamento. Era necessário economizar o máximo de espaço possível.
Contralavagem regular do filtro de água subterrânea
Foi utilizada a gravidade pura para a filtragem de água subterrânea. A água flui a partir do topo para a base por um filtro de areia multicamadas e depois através de um filtro de carvão ativado. Enquanto a areia retém partículas maiores, o carvão ativado remove até os menores poluentes.
Comparativamente, a limpeza do filtro de ar comprimido não é tão fácil, mas é essencial. As partículas retidas e a matéria suspensa bloqueiam o filtro de ar comprimido e impedem o fluxo de água. Assim que a resistência do filtro tenha atingido o limite de 3,5 mWS, o filtro de ar comprimido afetado precisa ser lavado. Para isto, deve ser executada a abertura e o fechamento de dez válvulas borboleta na tubulação.
Compactos e confiáveis: atuadores pneumáticos
Para esse fim, a empresa de fornecimento de água continuou buscando uma solução de automação que tratasse do controle de fluxo de água e que funcionasse em um espaço muito limitado. Precisaria ser confiável, segura e deveria incluir tudo: os atuadores e as válvulas de processo correspondentes para o controle, fechamento e para evitar o refluxo.
Até aqui, a empresa de fornecimento de água dependia, quase exclusivamente, de válvulas borboleta com ajuste do eixo. Os eixos eram operados por uma manivela ou por motor elétrico. Mas não havia mais espaço para eles nas instalações de Langenau. Além da tubulação complexa, era preciso que fossem instaladas 70 válvulas de processo automatizadas no espaço.
A solução chegou com os atuadores pneumáticos da Festo. Os atuadores de um quarto de volta DAPS são fornecidos a partir de uma estação de ar comprimido central e controlados por terminais de válvulas. Isso elimina a necessidade de eixos de acionamento e de rodas helicoidais nas válvulas de processo. Nessa solução, o atuador é montado diretamente no eixo do disco da válvula.
A decisão de utilizar o sistema pneumático da Festo
Estavam sendo discutida uma solução elétrica e pneumática, como sugerido pela Festo. A decisão foi, claramente, a favor da pneumática. Essa solução de automação atende a todos os requisitos e ainda mais.
Atuadores de um quarto de volta e terminais de válvulas
Uma parte significativa do sistema de filtragem de água subterrânea é a válvula para dutos. Em Langenau, as válvulas borboleta duplamente excêntricas são implementadas como válvulas de isolamento e de controle. Essas abas são operadas, continuamente, na mudança de posições intermediárias com ângulos de abertura variáveis. Para esse fim, os atuadores de um quarto de volta pneumáticos DAPS são utilizados na solução da Festo. O ângulo de rotação pode ser ajustado livremente, os atuadores são compactos e possuem características de binário com cinemática de alavanca basculante, adaptados às válvulas borboleta. Isso significa que o DAPS pode superar binários de arranque de válvulas de alto processo, de forma ilesa.
Os atuadores são controlados por meio da combinação do terminal de válvulas CPX/VZSA / entrada/saída remota com conexão PROFINET. Foram instalados no corredor central, entre as bacias do filtro. Um corpo metálico robusto protege de ambientes agressivos. As próprias válvulas pneumáticas são completamente vedadas, ventiladas e o ar de controle é contido. O CPX-VTSA registra todos os sinais dos filtros de ar comprimido e o feedback dos atuadores: a pressão, o nível, a temperatura, etc. Porque o terminal de válvulas tem um design modular e pode aceitar até cinco tamanhos de válvula, economizando energia cada vez que o fluxo desejado de cada posição de válvula é ajustado.
Atuadores lineares e painéis de comando
Além disso, os atuadores lineares pneumáticos DFPI controlam as abas de lamas de águas laterais, pelas quais a lama retida flui do filtro na direção das bacias de depósito de lamas de água. Uma das funcionalidades principais do FDPI é que o potenciômetro linear integrado é protegido contra ambientes difíceis. Isso melhora o desempenho de execução e reduz os custos de manutenção.
Os nossos comandos de controle prontos para serem instalados e todos os acessórios para os circuitos pneumáticos de controle (unidades de tratamento do ar, tubos, conexões, etc.) completaram a solução de automação pneumática em Langenau.
Solução a longo prazo com vantagens de custo
A nossa tecnologia de acionamento pneumático convenceu a empresa de fornecimento de água, porque é claramente superior a uma solução de acionamento elétrico, tanto tecnicamente, como em preço. Ao optar pela pneumática, a empresa economiza 10%, em investimento e em custos de operação. Devido ao tamanho, os atuadores elétricos não teriam muitas possibilidades no ambiente estreito da câmara de tubos.
Vantagens dos atuadores pneumáticos
De custos, passando pela segurança e até à facilidade da operação: o sistema pneumática tem vantagens óbvias em diversas aplicações. É uma tecnologia simples e fácil de instalar. Não são necessárias outras funções de verificação, além da detecção da posição final e do monitoramento do fornecimento de ar comprimido. As empresas de fornecimento de água se beneficiam disto, principalmente na automação de processos. Em particular, na implementação de soluções de sistemas completos, os benefícios de custo dos atuadores pneumáticos e dos componentes em relação às soluções elétricas, fazem a diferença.
Mais barata do que a tecnologia de atuadores elétricos
Em comparação com a tecnologia de acionamento elétrico, o uso consistente dos conceitos de automação descentralizados com terminais de válvulas traz benefícios de custo - no caso da estação de tratamento de água de Langenau, estes benefícios representam uma economia de 10%. Em outros projetos, são possíveis economias de mais de 50%. Portanto, esses baixos custos indicam que vale a pena automatizar as válvulas de processo manuais posteriormente.
Os atuadores elétricos gastam muita energia que será desperdiçada, como excesso de calor ou que será necessária para as caixas de velocidades. Por outro lado, os atuadores pneumáticos atuam diretamente no dispositivo de fechamento. Os pistões e o eixo do atuador são suficientes para a conversão da força do ar comprimido em movimento giratório. As soluções pneumáticas só precisam de potência para a geração de ar comprimido e para o controle em ciclo aberto. O movimento real ocorre por meio de ar comprimido.
Durável, sem manutenção e eficiente
Durante anos, os atuadores pneumáticos provaram a sua resistência à vibração e à durabilidade. O motivo para isso é que em comparação com os atuadores elétricos, eles são feitos a partir de menos componentes e são menos suscetíveis a falhas. Além disso, também são resistentes a cargas contínuas e permanecem sem manutenção ao longo de toda a vida útil. Não são necessárias trocas de óleo ou lubrificação adicional.
Como os atuadores pneumáticos possuem proteção para sobrecarga e a maior força de atuação pode ser alcançada, muito facilmente, ao aumentar a pressão, é possível utilizar tamanhos menores com peso inferior. Os sistemas pneumáticos da Festo podem fornecer forças de até 50.000 N e torques de até 10.000 Nm. Desde que os tubos nessas soluções estejam completamente livre de vazamentos e as unidades precisamente dimensionadas, as soluções são energeticamente eficientes.
E, finalmente, a pneumática é uma solução segura. Essa segurança se deve ao ar comprimido estar sempre disponível, mesmo em caso de falha energética. Em conjunto com o compressor para a geração e tratamento, está sempre disponível um reservatório de ar para emergências.
Tecnologia, conhecimento e consultoria da Festo
Estamos orgulhosos de que a empresa de fornecimento de água, com sede em Baden-Württemberg, tenha modernizado a sua tecnologia de engenharia hídrica com a Festo. O exemplo mostra como são convincentes as vantagens da automação pneumática.
Durante a fase de concurso, estivemos no local diversas vezes e pudemos demonstrar as nossas ideias, comparando com a solução elétrica, tanto em aspectos técnicos quanto econômicos. No final, o resultado foi que a empresa de fornecimento de água trocou os atuadores elétricos instalados por um sistema pneumático completo.
Um ponto a favor da Festo foi a consultoria exaustiva: os nossos especialistas ajudaram com os cálculos de consumo de ar e com o layout otimizado da rede de ar comprimido. Se necessário, também oferecemos suporte durante a fase de concorrência.
O resultado é que a automação com a Festo é tão simples e sem falhas quanto a própria pneumática. Conosco, os projetistas das instalações têm tudo a partir de um só fornecedor, com um código de produto. Isso simplifica o processo de compra e acelera a implementação do projeto.
10 boas razões para utilizar os sistemas pneumáticos da Festo
Argumentos para realizar a transferência
A automação personalizada com a pneumática economiza custos, é confiável, robusta, à prova de explosões e tem proteção contra sobrecargas. E com a Festo, a implementação é fácil. Aqui está o folheto para transferir.