As estações de bombeamento são essenciais para o tratamento de água – "infelizmente", você poderia pensar. Isso porque estes sistemas enviam enormes quantidades de água pelas diferentes etapas de tratamento e purificação, estão sujeitos a falhas e consomem quase sempre muita energia. A Festo desenvolveu uma solução de automação segura e com baixo consumo de energia para esse problema elementar – essa solução já se provou pelo mundo, centenas de vezes. Identificamos o problema principal: as válvulas de retenção, que não serão necessárias se estiver trabalhando com a Festo.
Em uma estação de tratamento de esgoto, as bombas em permanente funcionamento transferem enormes quantidades de água. Isso requer máquinas enormes e o consumo de energia é igualmente alto. Não é surpresa que o consumo de energia das estações de tratamento de esgoto represente até 20% dos custos municipais com a eletricidade. Uma grande parte desse consumo se deve a pressurização; as estações de bombeamento são o segundo maior gerador de custos. Esse é, particularmente, o caso dos lugares em que está esdo utilizada a tecnologia obsoleta. Especialmente, quando diversas bombas funcionam ao mesmo tempo e, devido à redundância, deve haver mais bombas em standby.
Claro que os processos com mais eficiência energética são necessários e, atualmente, estão sendo cada vez mais promovidos. Sabemos que pode haver economia de energia na maior parte dos sistemas. Então, vamos observar uma estação de bombeamento tradicional. Ou pode passar diretamente para a solução da Festo .
Atualmente, as estações de bombeamento em diversas estações de tratamento de água e de esgoto continuam em segurança na forma tradicional, pela utilização de válvulas de retenção mecânicas. Fundamentalmente, as válvulas de retenção foram projetadas para prevenir o refluxo da água quando a bomba ficasse inativa. Porém, a solução que utiliza as válvulas de retenção mecânicas tem uma série de desvantagens. Acima de tudo, ela é sujeita a falhas, além de ser ineficiente.
O principal problema é que, devido ao disco de válvula, a válvula de retenção cria uma resistência contra o desempenho da bomba, que deve ser superada. Isso requer mais energia do que o necessário, ou ainda pior, afeta a segurança operacional, pois quando a bomba fica inativa, uma bolha de gás é criada por microorganismos, que impede o arranque automático da bomba. Primeiro, a válvula de retenção precisa ser manualmente acionada, para que o gás inerte possa escapar da bolha e a bomba possa iniciar.
A longo prazo, as válvulas de retenção também podem gerar um golpe de aríete, que pode provocar a oscilação do sistema de tubulação. Os danos causados à tubulação são evidentes. Além disso, há outro fator que reduz a vida útil de todo o sistema: as válvulas de retenção estão sujeitas a vazamentos. Com isso, surgem vazamentos e fluxos de retorno difíceis de serem identificados. Assim que o dano se torna visível, não se trata apenas da substituição da válvula de retenção; no pior dos casos, até a bomba precisará ser substituída.
Em substituição a válvulas mecânicas de retenção, a Festo oferece uma solução segura e de baixo consumo energético para as estações de bombeamento: válvulas de comporta automatizadas com atuadores lineares pneumáticos. As válvulas de processo estão conectadas por meio do CLP centralizado ou descentralizado.
Um benefício importante da válvula guilhotina automatizada e pneumática é que, com ela, a bomba não precisa mais trabalhar contra a resistência ao fluxo gerada pela aba. A economia energética que resulta da operação da bomba é muito superior aos requisitos energéticos do controlador adicional e da geração de ar comprimido.
As válvulas NAMUR, montadas diretamente no atuador linear e controladas pelo CLP centralizado ou descentralizado, garantem com que as válvulas de guilhotina abram e fechem ao mesmo tempo da bomba. Se houver uma cavitação indesejada, o gás escapa pela bolha imediatamente após a válvula de comporta ficar aberta. Isso significa que não houve impacto no funcionamento da bomba. E, como resultado da função de fechamento controlada, o golpe de aríete não é mais gerado no sistema de tubulação. Além disso, existe o desgaste reduzido na válvula guilhotina automatizada e a melhora na vedação, que aumenta significativamente a vida útil do sistema.
Mesmo em caso de falhas energéticas, o seu sistema permanece confiável e se move para a posição segura. Se houver queda na tensão, o reservatório de água entra automaticamente em ação para o compressor. Os atuadores pneumáticos possuem três funções de emergência: abrir, fechar, parar. O funcionamento adequado à situação das válvulas de processo está sempre garantido.
As válvulas de comporta automatizadas com atuadores lineares pneumáticos da Festo oferecem um número notável de vantagens:
Até ao momento, a Festo implementou com sucesso a solução descrita em mais de 100 estações de tratamento de água e em mais de 200 estações de tratamento de esgoto. Por exemplo, na estação de tratamento de esgoto de Sindelfingen. O sistema trata o esgoto gerado por praticamente 250.000 moradores do sul da Alemanha. Na estação de bombeamento, que leva o esgoto do tanque de decantação principal para o tratamento biológico, existem seis bombas centrífugas, cada uma com um consumo energético de 90 kW e uma taxa de fluxo até 500 l/s numa altura geométrica de retorno de 8 a 9 m. Dependendo da quantidade de água residual, cinco das seis bombas estão em funcionamento a todo o momento. Uma bomba é usada para redundância.
Antes da conversão, a válvula de retenção permaneceu aberta, o que reduziu a taxa de fluxo até 10%. Além disso, a secção transversal do fluxo livre foi reduzida e o sistema de tubulação sofreu um golpe de aríete no momento em que a válvula de retenção se fechou.
Como substituímos completa e funcionalmente as válvulas de retenção por meio da automação pneumática das válvulas de guilhotina existentes, foi alcançada a mesma vazão da bomba com consideravelmente economia de energia. Como resultado, as instalações de tratamento de esgoto de Sindelfingen economizam quase 90.000 kWh. Isso corresponde a 2% da necessidade total da energia da estação de tratamento de esgoto e representa uma economia anual de mais de 11.000 euros. As autoridades investiram 25.000 euros. Faça as contas e comprove como a automação da Festo se pagou rapidamente.