Controlo da bomba

Sistemas de automatização de bombeamento

As estações de bombeamento são essenciais para o tratamento de água – infelizmente, pensará. Porque estes sistemas enviam enormes quantidades de água pelas diferentes etapas de tratamento e purificação, e estão propensos a falhas e consomem quase sempre muita energia. A Festo desenvolveu uma solução de automatização segura e com baixo consumo de energia para esse "problema de crianças" – uma que se comprovou a si mesma pelo mundo, centenas de vezes. Já identificamos o problema principal: as válvulas de retenção, as quais não precisará se estiver a trabalhar com a Festo.

Sem tratamento de água sem bombas

Numa estação de tratamento de águas residuais, as bombas em permanente funcionamento transferem enormes quantidades de água. Isso requer máquinas enormes e o consumo de energia é igualmente elevado. Não admira que o consumo de energia das estações de tratamento de águas residuais represente até 20% dos custos municipais com a eletricidade. Uma grande parte fica por conta da pressurização; as estações de bombeamento são o segundo maior gerador de custos. Este é particularmente o caso dos lugares em que está a ser usada tecnologia obsoleta, em especial, quando várias bombas estão a funcionar ao mesmo tempo, e, devido à redundância, deve ter mais bombas em standby.

É óbvio que os processos energeticamente eficientes são necessários e estão a ser promovidos cada vez mais. Sabemos que pode haver poupança de energia na maioria dos sistemas. Então, vamos observar uma estação de bombeamento tradicional. Ou pode passar diretamente para a solução da Festo.

As válvulas de retenção ocultam outros custos

Atualmente, as estações de bombeamento em várias estações de tratamento de água e de águas residuais continuam a estar em segurança através da forma tradicional usando válvulas de retenção mecânicas. Fundamentalmente, as válvulas de retenção foram feitas para prevenir o refluxo da água caso a bomba ficasse inativa. Mas a solução que usa as válvulas de retenção mecânicas tem uma série de desvantagens. Acima de tudo, é propensa a falhas e é ineficiente.

Riscos, desgaste e danos

O principal problema é que, devido ao disco de válvula, a válvula de retenção cria resistência contra o desempenho da bomba, o qual deve superar. Isto requer mais energia do que o necessário, ou pior, afeta a segurança operacional, porque quando a bomba fica inativa, é criada uma bolha de gás por microorganismos que previne o arranque automático da bomba. Primeiro, a válvula de retenção tem de ser manualmente acionada, para que o gás inerte possa escapar da bolha e a bomba possa iniciar.

A longo-prazo, também existe o fato de que as válvulas de retenção podem gerar um golpe de aríete, que pode provocar a oscilação do sistema de tubulação. Os danos feitos à tubulação são certos. E outro fator que reduz a vida útil de todo o sistema: as válvulas de retenção estão propensas a fugas. O resultado disso são fugas e fluxos de retorno difíceis de identificar. Assim que o dano se torna visível, não se trata apenas da substituição da válvula de retenção; no pior dos casos, até a bomba precisa ser substituída.

Solução pneumática com válvulas de guilhotina

Em vez de 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 através do circuito alugado centralizado ou descentralizado.

Operação energeticamente eficiente das bombas

Um argumento importante para a válvula de guilhotina automatizada e pneumática é que a bomba já não precisa de trabalhar contra a resistência ao fluxo gerada pela aba. A poupança energética que resulta da operação da bomba é muito superior aos requisitos energéticos do controlador adicional e da criação do ar comprimido.

Sistema permanentemente estável

As válvulas NAMUR, que são montadas diretamente no atuador linear e controladas pelo circuito alugado centralizado ou descentralizado, garantem que as válvulas de guilhotina abrem e fecham ao mesmo tempo da bomba. Se houver uma cavitação indesejada, o gás escape pela bolha imediatamente após a válvula de comporta estar aberta, o que significa que não houve impacto no funcionamento da bomba. E, como resultado da função de fecho controlada, o golpe de aríete já não é criado no sistema de tubulação. Para além disso, existe o desgaste reduzido na válvula de guilhotina automatizada e o melhoramento na vedação, que aumenta significativamente a vida útil do sistema.

Mais segurança operacional

Mesmo no caso de falhas energéticas, o seu sistema permanece confiável e move-se para a posição segura; se houver queda na tensão, o reservatório de água entra automaticamente em ação para o compressor. Os atuadores pneumáticos têm três funções de emergência: abrir, fechar, parar. O funcionamento adequado à situação das válvulas de processo está sempre garantido.

Vantagens da solução pneumática

As válvulas de comporta automatizadas com atuadores lineares pneumáticos da Festo oferecem um número notável de vantagens:

  • Economia nos custos: os operadores das estações de tratamento de águas residuais alcançam a mesma saída de bombeamento com uma menor entrada de energia.
  • Segurança do sistema: já que as válvulas de comporta fecham com firmeza, não ocorrem fugas indetetáveis durante a operação.
  • Disponibilidade do sistema: as válvulas de processo industriais acionadas pneumaticamente sobressaem por serem fáceis de operar e não muito suscetíveis a falhas. Também sobrevivem facilmente a altos binários de arranque provocados por depósitos e deformações devido ao aumento da pressão do ar.
  • Confiabilidade: a função de emergência automatizada garante o suprimento do ar comprimido, mesmo em caso de queda de tensão.
  • Estabilidade: os atuadores pneumáticos são impressionantes graças à sua robustez, à longa vida útil e à proteção contra sobrecarga quando as válvulas de comporta abrem e fecham.
  • Condições de trabalho: o ruído reduz significativamente.

Exemplo: a estação de tratamento de águas residuais de Sindelfingen

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 águas residuais. Por exemplo, na estação de tratamento de águas residuais de Sindelfingen. O sistema limpa as águas residuais geradas por praticamente 250.000 residentes no sul da Alemanha. Na estação de bombeamento, que leva as águas residuais 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%. Para além disso, a secção transversal do fluxo livre foi reduzida, e o sistema de tubulação sofreu um golpe de aríete quando a válvula de retenção fechou.

Como substituímos completa e funcionalmente as válvulas de retenção através da automatização pneumática das válvulas de guilhotina existentes, foi alcançada a mesma taxa de fluxo da bomba com consideravelmente menos energia. Como resultado, as instalações de tratamento de águas residuais de Sindelfingen poupam quase 90.000 kWh. Isto corresponde a 2% da necessidade total da energia da estação de tratamento de águas residuais e representa uma poupança anual de mais de 11.000 euros. As autoridades investiram 25.000 euros. Faça as contas e veja como a automatização da Festo se sustentou a si mesma.