Senza stazioni di pompaggio, purtroppo, non si può fare, direte. Questi sistemi, che processano enormi quantità di acqua attraverso le diverse fasi di chiarificazione e pulizia, sono molto soggetti a guasti e hanno un consumo energetico molto elevato. Per questi "bambini difficili" Festo ha sviluppato una soluzione di automazione sicura ed efficiente dal punto di vista energetico, che si è affermata come affidabile in tutto il mondo. Tutto verte attorno a valvole unidirezionali. Se, però, vi affidate a Festo, non vi servono affatto.
In un impianto di trattamento delle acque reflue le pompe a ciclo continuo muovono enormi quantità d'acqua. Ciò richiede macchine enormi e il consumo di energia è di conseguenza molto elevato. Non deve sorprendere, quindi, che il consumo di energia degli impianti di trattamento delle acque reflue rappresenti fino al 20% dei costi di elettricità di una utility pubblica. Gran parte di tale consumo si deve alla ventilazione, il secondo fattore di costo sono poi le stazioni di pompaggio. I costi diventano addirittura proibitivi quando la tecnologia in uso è obsoleta. Soprattutto quando vi sono più pompe contemporaneamente in funzione. E quando se ne devono tenerne accese altre per motivi di ridondanza.
Una cosa è chiara: processi efficienti dal punto di vista energetico sono necessari e sempre più richiesti. Per esperienza, sappiamo che la maggior parte degli impianti ha un grande potenziale di risparmio energetico. Diamo prima un'occhiata a una stazione di pompaggio tradizionale. Oppure andate direttamente alla soluzione Festo.
Ancora oggi le stazioni di pompaggio di molti impianti per il trattamento delle acque reflue e di molti acquedotti sono protette da valvole unidirezionali meccaniche. Fondamentalmente, le valvole unidirezionali servono a impedire il riflusso dell'acqua quando la pompa è ferma. La soluzione con valvole unidirezionali meccaniche presenta, tuttavia, non pochi svantaggi. Per cominciare, è soggetta a guasti e inefficiente.
Il problema principale è dato dal fatto che una valvola unidirezionale, a causa della farfalla, oppone al flusso della pompa una resistenza che deve superare. Ciò comporta un consumo di energia maggiore di quanto sarebbe effettivamente necessario. In realtà, una valvola unidirezionale influisce anche sulla sicurezza d'esercizio. Questo perché, quando la pompa è ferma, si forma una bolla di gas a causa dei microrganismi che impedisce l'avvio automatico della pompa. Di conseguenza, si deve prima azionare manualmente la valvola unidirezionale affinché la bolla di gas possa fuoriuscire e la pompa si avvii.
A lungo termine la continua chiusura delle valvole unidiezionali può causare colpi d'ariete e, quindi, vibrazioni nelle tubazioni. Di conseguenza, i danni alle tubazioni sono praticamente inevitabili. Infine, vi è un ulteriore fattore che riduce la durata dell'intero sistema: le valvole unidirezionali sono soggette a perdite. Come risultato, si producono perdite e riflussi difficili da rilevare. E, quando il danno è visibile, spesso non basta sostituire la valvola unidirezionale, ma nei casi estremi anche la pompa.
Invece che delle valvole unidirezionali, Festo offre una soluzione sicura ed efficiente dal punto di vista energetico per le stazioni di pompaggio: valvole a spola automatizzate con attuatore pneumatico lineare. Le valvole di processo sono collegate tramite un PLC centralizzato o decentralizzato.
Un argomento importante a favore della valvola a ghigliottina con automazione pneumatica è che la pompa adesso non deve più funzionare contro la resistenza al flusso della valvola unidirezionale. Il risparmio di energia garantito da questo concetto di pompa è di gran lunga superiore all'energia richiesta per il comando aggiuntivo e per la generazione di aria compressa.
Le valvole Namur controllate mediante un PLC centralizzato o decentralizzato e montate direttamente sull'attuatore lineare assicurano che le valvole a ghigliottina si aprano e si chiudano insieme alla pompa. Se si forma una bolla di gas, questa fuoriesce immediatamente all'apertura della valvola, in modo da non compromettere il funzionamento della pompa. Grazie alla funzione di chiusura controllata, non si verificano più colpi d'ariete nelle tubazioni. A ciò si aggiungono poi la minore usura della valvola a ghigliottina automatizzata e una migliore tenuta, che contribuiscono ad allungare decisamente la durata utile dell'impianto.
Anche in caso di anomalia dell'alimentazione pneumatica ed elettrica, l'impianto rimane affidabile e si sposta in una posizione sicura, in quanto in caso di caduta di tensione, si accende automaticamente un serbatoio per aria compressa nel compressore. Gli attuatori pneumatici dispongono di tre funzioni di emergenza: aperto, chiuso, stop. In qualsiasi momento è garantito, dunque, un funzionamento delle valvole di processo adatto alla situazione.
Le valvole a ghigliottina automatizzate con attuatore pneumatico lineare Festo offrono una serie di vantaggi tangibili:
Ad oggi, Festo ha implementato con successo la soluzione descritta in oltre 100 acquedotti e oltre 200 impianti di trattamento delle acque reflue. Ad esempio, nell'impianto di trattamento delle acque reflue di Sindelfingen. Questo impianto depura le acque reflue di circa 250.000 abitanti nel sud della Germania. Nella stazione di pompaggio che trasporta l'acqua di fogna dal bacino di sedimentazione primario al trattamento biologico sono presenti sei pompe centrifughe, ciascuna con un consumo di energia di 90 kW, una portata fino a 500 l/s e una prevalenza di 8 - 9 m. A seconda del volume dell'acqua di fogna entrano in funzione fino a cinque pompe contemporaneamente. Una pompa viene utilizzata per la ridondanza.
Prima della conversione, la valvola unidirezionale doveva rimanere sempre aperta, il che riduceva la portata fino al 10%. Anche la sezione del flusso libero si riduceva. E quando la valvola unidirezionale si chiudeva, il sistema delle tubazioni soffriva colpi d'ariete.
Poiché abbiamo sostituito completamente le valvole unidirezionali e la loro funzionalità automatizzando pneumaticamente le valvole a ghigliottina esistenti, la stessa portata della pompa è stata raggiunta con un consumo di energica notevolmente inferiore. L'impianto di trattamento delle acque reflue di Sindelfingen fa risparmiare così quasi 90.000 kWh all'anno. Ciò corrisponde al 2% del fabbisogno energetico totale dell'impianto di trattamento delle acque reflue e a un risparmio annuale sui costi di oltre 11.000 euro. Le autorità hanno investito 25.000 euro. Potete calcolare voi stessi a partire da quale momento l'automazione con Festo inizia a far risparmiare.