Control de bombas

Automatización de la estación de bombeo

Usted dirá que, por desgracia, no se puede prescindir de las estaciones de bombeo. Estos sistemas, que mueven enormes cantidades de agua a través de las diferentes etapas de depuración y limpieza, son susceptibles de sufrir fallos y tienen un consumo energético muy elevado. Festo ha desarrollado una solución de automatización segura y energéticamente eficiente para estos "elementos problemáticos" que ya ha demostrado su eficacia cientos de veces en todo el mundo. En problema reside en las válvulas de retención. No las necesita si trabaja con Festo.

No hay tratamiento del agua sin bombas

En una planta de tratamiento de aguas residuales, las bombas en funcionamiento continuo mueven cantidades ingentes de agua. Esto requiere máquinas enormes, y el consumo de energía es correspondientemente alto. No es de extrañar que el consumo de energía de las plantas de tratamiento de aguas residuales represente hasta el 20 % de los costes municipales de electricidad. Esto se debe en gran parte a la ventilación, mientras que el segundo factor de costes es la estación de bombeo. Esto empeora cuando la tecnología está obsoleta. Especialmente cuando varias bombas funcionan al mismo tiempo. Y cuando, por motivos de redundancia, hay más unidades en reserva.

Una cosa está clara: se requieren, y cada vez se reclaman más, procesos energéticamente eficientes. Sabemos por experiencia que la mayoría de las plantas tienen un gran potencial de ahorro de energía. Veamos primero una estación de bombeo convencional. O puede saltar directamente a la solución de Festo.

Las válvulas de retención esconden costes derivados

Incluso hoy, las estaciones de bombeo de muchas plantas depuradoras y de tratamiento de agua continúan estando respaldadas por válvulas de retención mecánicas. Las válvulas de retención evitan, fundamentalmente, que el agua regrese cuando la bomba está parada. Pero la solución con válvulas de retención mecánicas presenta numerosos inconvenientes. Es propensa a sufrir fallos e ineficiente.

Riesgos, desgaste y daños

El principal problema es que una válvula de retención, debido al disco de la propia válvula, opone una resistencia a la potencia de la bomba, que primero debe superar. Eso cuesta más energía de la que realmente sería necesaria. De hecho, una válvula de retención afecta incluso la seguridad funcional. Esto se debe a que, cuando la bomba está parada, se forma una burbuja de gas generada por microorganismos que impide que la bomba arranque automáticamente. Por lo tanto, es preciso accionar la válvula de antirretorno manualmente para que la burbuja de gas pueda salir y para que la bomba arranque.

A largo plazo, debe añadirse el hecho de que las válvulas de retención de cierre pueden provocar un golpe de ariete y, con ello, hacer que los sistemas de conductos vibren. Las tuberías están así predestinadas a sufrir daños. Y existe otro factor más que acorta la vida útil de todo el sistema: las válvulas de retención son propensas a escapes. El resultado son fugas y reflujos que son difíciles de detectar. Una vez que el daño es visible, a menudo es preciso sustituir no solo la válvula de retención, sino, en el peor de los casos, incluso la bomba.

Solución neumática con válvulas de compuerta

En lugar de válvulas de retención mecánicas, Festo ofrece una solución segura y energéticamente eficiente para estaciones de bombeo: correderas automatizadas con actuador lineal neumático. Las válvulas de proceso de asiento inclinado están conectadas a través de un PLC central o descentralizado.

Funcionamiento energéticamente eficiente de bombas

Un argumento importante a favor de la válvula de cierre automatizada neumáticamente es que la bomba ya no tiene que trabajar contra la resistencia al flujo de la mariposa. El ahorro de energía que esto supone para la bomba es mucho mayor que la energía necesaria para el control adicional y para la generación del aire comprimido.

Sistema permanentemente estable

Las válvulas Namur, controladas por un PLC central o descentralizado y montadas directamente en el actuador lineal, aseguran que las válvulas de corredera se abran y cierren al mismo tiempo que la bomba. Si se produce una formación no deseada de burbujas, la burbuja de gas escapa inmediatamente cuando se abre la corredera de modo que la función de la bomba no se ve afectada. Gracias a la función de cierre controlado, ya no se forman golpes de ariete en los sistemas de conductos. A esto debe añadir el desgaste menor de la válvula de compuerta automatizada y el mayor nivel de estanqueidad, que prolongan significativamente la vida útil del sistema.

Más seguridad funcional

Incluso en el caso de un fallo de energía, su sistema sigue siendo fiable y se mueve a una posición segura, ya que, en caso de una caída de tensión, un acumulador de aire comprimido se activa automáticamente para el compresor. Los actuadores neumáticos disponen de tres funciones de emergencia: apertura, cierre, retención. De este modo, la función de las válvulas de proceso de asiento inclinado según la situación está garantizada en todo momento.

Ventajas de la solución neumática

Las correderas automatizadas con actuadores lineales neumáticos de Festo ofrecen una serie de sólidas ventajas:

  • Ahorro de costes: los operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales logran el mismo rendimiento de bombeo con un consumo de energía significativamente menor.
  • Seguridad del sistema: dado que las válvulas de cierre se cierran herméticamente, no se producen fugas no detectadas durante el funcionamiento.
  • Disponibilidad del sistema: las válvulas industriales controladas neumáticamente destacan por su fácil manipulación y baja susceptibilidad a sufrir fallos. Pueden superar fácilmente pares de arranque elevados de depósitos e incrustaciones aumentando la presión del aire.
  • Seguridad contra fallos: la función de emergencia automatizada garantiza la alimentación de aire comprimido incluso en caso de caída de tensión.
  • Estabilidad: los actuadores neumáticos convencen por su resistencia a la carga permanente, su larga vida útil y su resistencia a sobrecargas al abrir y cerrar la válvula de cierre.
  • Condiciones de trabajo: el nivel de ruido se reduce significativamente.

Ejemplo de planta de tratamiento de aguas residuales de Sindelfingen

Hasta la fecha, Festo ha implementado con éxito la solución descrita en más de 100 plantas de tratamiento de agua y en más de 200 plantas de tratamiento de aguas residuales. Por ejemplo, en la planta de tratamiento de aguas residuales de Sindelfingen. La planta depura las aguas residuales de alrededor de 250 000 habitantes en el sur de Alemania. En la estación de bombeo, que lleva las aguas residuales del decantador primario al tratamiento biológico, hay seis bombas centrífugas, cada una de ellas con un consumo de energía de 90 kW y una capacidad de bombeo de hasta 500 l/s y una elevación 8 a 9 m. Dependiendo de la cantidad de agua residual, pueden funcionar hasta cinco bombas. Se utiliza una bomba para la redundancia.

Antes de la remodelación, la válvula de retención tenía que mantenerse abierta continuamente, lo que, sin embargo, reducía la capacidad de bombeo hasta un 10 %. Además, la sección transversal de flujo libre también se reducía. Y cuando la válvula de antirretorno se cerraba, el sistema de tuberías sufría golpes de ariete.

Desde que sustituimos las válvulas de retención íntegramente por una automatización neumática de las válvulas de cierre disponibles, se logra la misma capacidad de bombeo con un consumo energético mucho menor. La planta de tratamiento de aguas residuales de Sindelfingen ahorra así prácticamente 90 000 kWh al año. Esto equivale al 2 % del consumo total de energía de la planta de tratamiento de aguas residuales y a un ahorro anual de más de 11 000 euros. El consorció realizó una inversión de 25 000 euros. Puede calcular por sí mismo a partir de cuándo merece la pena la automatización con Festo.