O sistema pneumático na central hídrica compensa

"A nossa meta é sermos a melhor empresa de fornecimento de água com os melhores valores a longa-distância da Alemanha, oferecendo a água potável de melhor qualidade enquanto garantimos o fornecimento confiável e o uso sustentável dos recursos." Este é o princípio orientador da Landeswasserversorgung Baden-Württemberg.

Fundada em 1912, fornece 90 milhões de m³ de água potável anualmente para cerca de 250 cidades e municípios de Baden-Württemberg e da Bavária. Cerca de 3 milhões de habitantes são abastecidos pelas duas estações de tratamento de água em Langenau e Dischingen através de uma rede de tubos de 775 km de extensão.

Tratamento eficiente e sustentável da água do Danúbio

As instalações de Langenau são uma das maiores e mais modernas centrais de tratamento de água na Europa. Entrou em funcionamento em 1973 no "Sptzigen Berg", na orla de Donauried, uma paisagem fluvial em torno do Danúbio, no Oeste Bávaro entre Neu-Ulm e Donauwörth. Em 2014, foi ampliada e recebeu um novo sistema de filtração de água subterrânea, com a tecnologia de automatização pneumática da Festo.

A água do rio Danúbio extraída em Leipheim é convertida em água potável através de um processo de várias fases. Seguindo três etapas de depuração preliminares, o sistema de filtração multicamada extrai todas as partículas suspensas. A subsequente filtração de carvão ativado elimina poluentes orgânicos, mesmo em concentrações mais pequenas. A tecnologia de automatização da Festo controla o fluxo da água com válvulas de processo pneumáticas energeticamente eficientes, para desligar e impedir o refluxo.

Pode ler mais para saber exatamente o que a empresa de fornecimento de água tentava alcançar com a modernização das instalações de Langenau. Ou pode saltar diretamente para a solução pneumática da Festo.

Filtros de água seguros

Durante mais de 100 anos, a água subterrânea de Donauried pôde ser usada como água potável sem passar por nenhum tratamento adicional. No entanto, com a crescente poluição em químicos industriais e domésticos, de pesticidas a resíduos farmacêuticos, foi necessária a construção de um sistema de filtração de água subterrânea. O mais importante deste alargamento foi a construção de um total de sete bacias de filtração com dois andares num edifício existente. Para permitir isto, um edifício anteriormente utilizado para flocagem teve de ser demolido. A partir daqui, existiam muitas exigências da parte da tecnologia de acionamento. Teria de se poupar o máximo de espaço possível.

Contralavagem regular do filtro de água subterrânea

Foi utilizada a gravidade pura para a filtração de água subterrânea. A água flui a partir do topo para a base por um filtro de areia multicamadas e depois através de um filtro de carvão ativado. Enquanto a areia retém partículas poluentes maiores, o carvão ativado remove até os menores poluentes.

Comparativamente, a limpeza do filtro de ar comprimido não é tão fácil, mas é essencial. As partículas retidas e a matéria suspensa bloqueiam o filtro de ar comprimido e impedem o fluxo de água. Assim que a resistência do filtro tenha atingido o limite de 3,5 mWS, o filtro de ar comprimido afetado tem de ser lavado. Para isto, deve ser executada a abertura e o fecho de dez válvulas borboleta na tubulação.

Compactos e confiáveis: atuadores pneumáticos

Para este fim, a empresa de fornecimento de água continuou com a procura por uma solução de automatização que tratasse do controlo de fluxo de água e que funcionasse num espaço muito limitado. Teria de ser confiável e seguro e incluir tudo: os atuadores e as válvulas de processo correspondentes para o controlo, para o fecho e para evitar o refluxo.

Até aqui, a empresa de fornecimento de água dependia quase exclusivamente de válvulas borboleta com ajuste do eixo. Os eixos eram operados por uma manivela ou por motor elétrico. Mas já não havia espaço para eles nas instalações de Langenau. Além da tubulação complexa, era preciso que fossem instaladas 70 válvulas de processo automatizadas no espaço.

A solução chegou com os atuadores pneumáticos da Festo. Os atuadores de um quarto de volta DAPS são fornecidos a partir de uma estação de ar comprimido central e controlados por coletores de válvulas. Isto elimina a necessidade de eixos de acionamento e de rodas helicoidais nas válvulas de processo. Nesta solução, o atuador é montado diretamente no eixo do disco da válvula.

A decisão de usar o sistema pneumático da Festo

Estavam em discussão uma solução elétrica e uma pneumática, como sugerido pela Festo. A decisão estava claramente a favor da pneumática. Esta solução de automatização atende a todos os requisitos, e ainda mais.

Atuadores de um quarto de volta e coletores de válvulas

Uma parte significativa do sistema de filtração de água subterrânea é a válvula para condutas. Em Langenau, as válvulas borboleta duplamente excêntricas são implementadas como válvulas de isolamento e como válvulas de controlo. Estas abas são operadas continuamente na mudança de posições intermédias com ângulos de abertura variáveis. Para esta finalidade, os atuadores de um quarto de volta pneumáticos DAPS são utilizados na solução da Festo. O ângulo de rotação pode ser ajustado livremente, os atuadores são compactos e possuem características de binário com cinemática de alavanca basculante, adaptados às válvulas borboleta. Isto significa que o DAPS pode superar binários de arranque de válvulas de alto processo de forma ilesa.

Os atuadores são controlados por meio da combinação do coletor de válvulas CPX/VZSA / entrada/saída remota com conexão PROFINET. Foram instalados no corredor central, entre as bacias do filtro. Um corpo metálico robusto protege de ambientes agressivos. As próprias válvulas pneumáticas são completamente vedadas, ventiladas e o ar de controlo é contido. O CPX-VTSA regista todos os sinais dos filtros de ar comprimido e o feedback dos atuadores: a pressão, o nível, a temperatura, etc. Porque o coletor de válvulas tem um elevado design modular e pode aceitar cinco tamanhos de válvula possíveis, poupa energia conforme o fluxo desejado de cada posição de válvula é ajustado.

Atuadores lineares e quadros de comando

Além disso, os atuadores lineares pneumáticos DFPI controlam as abas de lamas de águas laterais, através das quais a lama retida flui do filtro na direção das bacias de depósito de lamas de água. Uma das funcionalidades principais do FDPI é que o potenciómetro linear integrado é protegido contra ambientes difíceis, o que melhora o desempenho de execução e reduz os custos de manutenção.

Os nossos comandos de controlo prontos a instalar e todos os acessórios para os circuitos pneumáticos de controlo (tratamento do ar comprimido, os tubos, as peças de ligação, etc.) completaram a solução de automatização pneumática em Langenau.

Solução a longo-prazo com vantagens de custo

A nossa tecnologia de acionamento pneumático convenceu a empresa de fornecimento de água, porque é claramente superior a uma solução de acionamento elétrico, tanto tecnicamente, quanto em termos de preço. Ao optar pela pneumática, a empresa está a poupar 10% em investimento e em custos de operação. Devido ao tamanho, os atuadores elétricos não teriam muitas possibilidades no entorno estreito da câmara de tubos.

Vantagens dos atuadores pneumáticos

Dos custos, passando pela segurança e até à facilidade da operação, o sistema pneumática tem vantagens óbvias em várias aplicações. É uma tecnologia simples fácil de instalar. Não são necessárias outras funções de verificação para além da deteção da posição final e da monitorização do fornecimento de ar comprimido. As empresas de fornecimento de água beneficiam disto, em especial em termos de automatização de processos. Em particular, na implementação de soluções de sistemas completos, os benefícios de custo dos atuadores pneumáticos e dos componentes em relação às soluções elétricas, fazem a diferença.

Mais barata do que a tecnologia de atuadores elétricos

Em comparação com a tecnologia de acionamento elétrico, o uso consistente dos conceitos de automatização descentralizados com coletores de válvulas traz benefícios de custo - no caso da estação de tratamento de água de Langenau, estes benefícios traduzem-se numa poupança clara de 10%. Noutros projetos, são possíveis poupanças de mais de 50%. Portanto, estes baixos custos dizem que vale a pena automatizar as válvulas de processo manuais posteriormente.

Os atuadores elétricos gastam muita energia que vão perder como excesso de calor ou que será necessária para as caixas de velocidades. Por outro lado, os atuadores pneumáticos atuam diretamente no dispositivo de fecho. Os pistões e o eixo do atuador são suficientes para a conversão da força do ar comprimido em movimento giratório. As soluções pneumáticas só precisam de potência para a geração de ar comprimido e para o controlo em ciclo aberto. O movimento real ocorre através do ar comprimido.

Durável, sem manutenção e eficiente

Durante anos, os atuadores pneumáticos provaram a sua resistência à vibração e à durabilidade. O motivo para isto é que em comparação com os atuadores elétricos, eles são feitos a partir de menos componentes e são menos suscetíveis a falhas. Para além disso, também são resistentes a cargas contínuas e permanecem sem manutenção ao longo de toda a vida útil. Não são necessárias trocas de óleo ou lubrificação adicional.

Como os atuadores pneumáticos têm proteção para sobrecarga e a maior força de atuação pode ser alcançada muito facilmente ao aumentar a pressão, é possível utilizar tamanhos mais pequenos com peso inferior. Os sistemas pneumáticos da Festo podem fornecer altas forças até 50.000 N e torques até 10.000 Nm. Desde que os tubos nessas soluções estejam completamente livre de fugas e as unidades precisamente dimensionadas, as soluções são energeticamente eficientes.

E, finalmente, a pneumática é uma solução segura. Esta segurança deve-se ao ar comprimido estar disponível mesmo em caso de falha energética. Em conjunto com o compressor para a geração e tratamento, está sempre disponível um reservatório de ar para emergências.