La massima dell'approvvigionamento idrico statale del Baden-Württemberg recita: "Il nostro obiettivo è essere la società di approvvigionamento idrico a lunga distanza più economica della Germania per acqua potabile della migliore qualità con elevata sicurezza di approvvigionamento e uso sostenibile delle risorse utilizzate".
L'associazione fondata nel 1912 fornisce ogni anno 90 milioni di m³ di acqua potabile a circa 250 città e comuni del Baden-Württemberg e della Baviera. Circa 3 milioni di residenti vengono riforniti dai due acquedotti di Langenau e Dischingen tramite una rete di condutture lunga 775 km.
Acqua del Danubio trattata in modo efficiente e sostenibile
L'acquedotto di Langenau è uno dei più grandi e moderni acquedotti d'Europa. Nel 1973 è entrato in funzione sulla "Spitzigen Berg" ai margini del Donauried. Nel 2014 è stato ampliato e ha ricevuto un nuovo sistema di filtraggio delle acque sotterranee con la tecnica dell'automazione pneumatica da Festo.
L'acqua del fiume Danubio prelevata da Leipheim viene trattata qui in un processo a più fasi per produrre acqua potabile: dopo tre fasi di pre-pulizia, una filtrazione multistrato rimuove qualsiasi materiale sospeso rimanente. La successiva filtrazione a carboni attivi elimina gli inquinanti organici anche nelle più piccole concentrazioni. La tecnica dell'automazione di Festo regola il flusso dell'acqua utilizzando valvole ad alta efficienza energetica ad azionamento pneumatico, ad esempio per chiudere e prevenire il riflusso.
Scoprite di seguito quali erano gli obiettivi che l'ente pubblico di approvvigionamento idrico di proponeva con la modernizzazione di Langenau. Oppure passate direttamente alla soluzione pneumatica di Festo.
Filtri per l'acqua a funzionamento sicuro
Per oltre 100 anni, le acque sotterranee del Donauried potevano essere utilizzate come acqua potabile senza ulteriori trattamenti. In seguito, la crescente esposizione a prodotti chimici industriali e domestici, pesticidi e residui farmaceutici ha richiesto la costruzione di un sistema di filtraggio delle acque sotterranee. La particolarità di questa estensione era che un complesso di sette bacini filtranti a due piani è stato costruito su un edificio esistente. Un flaker non più in uso era stato precedentemente smantellato. Già questo elemento da solo presupponeva requisiti elevati dalla tecnologia di azionamento richiesta: questa doveva occupare quanto meno spazio possibile.
Lavaggio regolare del filtro dell'acqua di falda
La filtrazione delle acque sotterranee utilizza la gravità pura: l'acqua scorre dall'alto verso il basso attraverso un filtro a sabbia multistrato, quindi attraverso un filtro a carbone attivo. Mentre la sabbia trattiene le particelle inquinanti più grandi, il carbone attivo rimuove anche le più piccole impurità.
La pulizia del filtro, invece, non è così semplice, ma essenziale: le particelle trattenute e le sostanze in sospensione intasano i filtri e il flusso dell'acqua è inibito. Se la resistenza del filtro ha raggiunto un limite di 3,5 mWS, è necessario risciacquare il relativo filtro. A tal fine, dieci valvole a farfalla devono aprire e chiudere le tubazioni in modo coordinato.
Compatti e affidabili: attuatori pneumatici
A questo scopo, l'ente di approvvigionamento idrico stava cercando una soluzione di automazione che fornisse il controllo del flusso d'acqua in uno spazio molto limitato. Dovrebbe essere affidabile e sicuro e comprendere tutto: gli attuatori e le relative valvole di processo per la regolazione, l'interruzione e la prevenzione del riflusso.
Fino a questo momento l'approvvigionamento idrico statale si era affidato quasi esclusivamente a valvole a farfalla con regolazione dell'asta. I mandrini erano azionati mediante volantino o motore elettrico. All'acquedotto di Langenau non c'era più posto per tutto ciò. Oltre alle complesse tubazioni, nella stanza dovevano essere installati 70 raccordi automatizzati.
La soluzione sono stati gli attuatori pneumatici di Festo: gli attuatori a giro parziale DAPS sono alimentati da una stazione centrale di aria compressa e controllati da unità di valvole. Ciò significa che i mandrini di azionamento e gli ingranaggi cilindrici sui raccordi non sono più necessari. In questa soluzione, l'azionamento è posto direttamente sull'albero del disco valvola.
Decisione a favore della pneumatica di Festo
La scelta era tra una soluzione elettrica e una soluzione pneumatica, come proposto da Festo. La decisione era chiaramente a favore della pneumatica. Questa soluzione di automazione soddisfa tutti i requisiti e altro ancora.
Attuatori oscillanti e unità di valvole
Il raccordo della tubazione è una parte essenziale del sistema di filtraggio delle acque sotterranee. A Langenau, le valvole a farfalla a doppio eccentrico sono utilizzate sia come valvole di intercettazione che come valvole di controllo. Queste valvole di intercettazione vengono azionate in modo continuo in posizioni intermedie alternate con angoli di apertura variabili. Per questo nella soluzione Festo vengono utilizzati attuatori oscillanti pneumatici di tipo DAPS. Il loro angolo di oscillazione può essere regolato liberamente, gli attuatori sono compatti e hanno una curva di coppia adattata alla valvola a farfalla con cinematica a leva-bilanciere. Ciò significa: DAPS può anche superare le coppie di spunto elevate della valvola senza danni.
Gli attuatori sono controllati tramite la nostra combinazione di I/O remoti dell'unità di valvole CPX-VZSA con attacco Profinet. La costruzione è avvenuta nella navata centrale tra i bacini filtranti. Un robusto alloggiamento in metallo offre protezione in ambienti difficili. Le valvole stesse sono completamente sigillate, l'aria respirabile e di pilotaggio sono contenute. Il CPX-VTSA registra tutti i segnali dai filtri e i segnali di conferma dagli attuatori: pressione, livello, temperatura ecc. Poiché l'unità di valvole è progettata per essere altamente modulare e può ospitare cinque possibili dimensioni di valvola, consente di risparmiare energia in quanto la portata desiderata per posizione della valvola può essere impostata con precisione.
Attuatori lineari e quadri di comando
Inoltre, gli attuatori pneumatici lineari di tipo DFPI regolano i deflettori dell'acqua dei fanghi montati lateralmente attraverso i quali il fango trattenuto fluisce dal materiale filtrante verso il serbatoio di decantazione dell'acqua dei fanghi. Il DFPI si distingue per il fatto che il suo trasduttore di posizione integrato è protetto dalle influenze ambientali, il che aumenta il chilometraggio e riduce i costi di manutenzione.
I nostri quadri di comando pronti per l'installazione e la gamma completa di accessori per i circuiti di controllo pneumatico (preparazione dell'aria compressa, tubi flessibili, collegamenti a vite, ecc.) hanno completato la soluzione di automazione pneumatica a Langenau.
Soluzione permanente con un vantaggio in termini di costi
La conclusione è che la nostra tecnologia di azionamento pneumatico ha convinto l'ente di approvvigionamento idrico statale perché è chiaramente superiore a una soluzione di azionamento elettrico in termini sia di prezzo che di tecnologia. Optando per la pneumatica, l'ente di approvvigionamento idrico statale è riuscito a risparmiare il 10% sui costi di investimento e di esercizio. Gli attuatori elettrici non avrebbero avuto alcuna possibilità negli angusti spazi della cantina tubi semplicemente a causa delle loro dimensioni.
Vantaggi degli attuatori pneumatici
La pneumatica offre chiari vantaggi in numerose applicazioni, dai costi alla sicurezza al semplice funzionamento. È una tecnologia semplice e facile da installare, poiché non sono necessarie funzioni di controllo oltre a interrogare le posizioni finali e monitorare l'alimentazione di aria compressa. I fornitori di acqua ne traggono vantaggio, soprattutto nell'automazione dei processi: attuatori e componenti pneumatici mettono in gioco i loro vantaggi in termini di costi rispetto a soluzioni elettriche comparabili, soprattutto quando si implementano soluzioni di sistema complete.
Più economica della tecnologia di azionamento elettrico
Rispetto alla tecnologia di azionamento elettrico, l'uso coerente di concetti di automazione decentralizzata con unità di valvole porta significativi vantaggi in termini di costi: presso l'acquedotto di Langenau, ci sono stati risparmi significativi del 10%. In altri progetti sono possibili risparmi di oltre il 50%. Vale quindi la pena automatizzare i raccordi manuali anche in un secondo momento.
Gli attuatori elettrici necessitano di molta energia, che perdono nuovamente sotto forma di calore o necessità di trasmissione. Al contrario, gli attuatori pneumatici agiscono direttamente sul dispositivo di chiusura. Il pistone e l'albero motore sono sufficienti per convertire la forza dell'aria compressa lineare in un movimento di rotazione. Le soluzioni pneumatiche necessitano solo di elettricità per generare aria compressa e per scopi di controllo. Il movimento vero e proprio avviene attraverso l'aria compressa.
Durevole, esente da manutenzione ed efficiente
Gli attuatori pneumatici hanno dimostrato di essere resistenti agli urti e durevoli nel corso degli anni. Il motivo: a differenza degli attuatori elettrici, sono costituiti da pochi componenti e sono quindi difficilmente soggetti a guasti. Sono anche durevoli e non richiedono manutenzione per tutta la loro vita utile. Non è necessario cambiare l'olio o lubrificare ulteriormente.
Poiché gli attuatori pneumatici sono a prova di sovraccarico e rendono possibile una forza motrice maggiore semplicemente aumentando la pressione, è spesso possibile utilizzare dimensioni più piccole con un peso inferiore. Con i sistemi pneumatici Festo sono possibili forze elevate fino a 50.000 N e coppie fino a 10.000 Nm. Se tali soluzioni sono prive di perdite e i sistemi sono dimensionati con precisione, si ottengono eccellenti soluzioni efficienti dal punto di vista energetico.
Ultimo ma non meno importante, la pneumatica è una soluzione sicura. Perché l'aria compressa è disponibile anche in caso di anomalia dell'alimentazione pneumatica ed elettrica: oltre a un compressore, c'è sempre un serbatoio di aria compressa per le emergenze per la generazione e l'elaborazione.
Tecnologia, know-how e consulenza Festo
Siamo orgogliosi che l'ente di approvvigionamento idrico statale del Baden-Württemberg abbia modernizzato la sua tecnologia dell'acqua con Festo. L'esempio dimostra quanto siano convincenti i vantaggi dell'automazione pneumatica.
Durante l'appalto siamo stati più volte sul posto e siamo riusciti a sopravvivere con il concetto pneumatico sia in un confronto tecnico che in un confronto dei costi con la soluzione elettrica. Con il risultato che l'approvvigionamento idrico statale è passato dagli attuatori elettrici precedentemente utilizzati alla pneumatica.
Un punto in più per Festo è stata la consulenza approfondita: i nostri esperti hanno aiutato con il calcolo del consumo di aria compressa e la progettazione ottimale della rete di aria compressa. Su richiesta possiamo fornire supporto anche in fase di gara di appalto.
Dopo tutto, l'automazione con Festo è semplice e priva di errori come la pneumatica stessa: forniamo sempre ai produttori di sistemi tutto da un unico fornitore con un solo numero di parte. Ciò consente una facile elaborazione degli ordini e accelera notevolmente l'implementazione del progetto.
10 buoni motivi per scegliere la pneumatica Festo
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L'automazione personalizzata con la pneumatica consente di risparmiare sui costi, è affidabile, robusta, a prova di esplosione e a prova di sovraccarico. E l'implementazione è facile con Festo. È possibile scaricare la brochure qui.