Proyecto dirigido por Sulzer mejora el rendimiento y el control de las estaciones de bombeo de aguas residuales

El resultado se ve como un cambio radical en el control de la estación de bombeo, reduciendo los costos operativos y de mantenimiento, así como mejorando la gestión del flujo para la red de recolección, así como para las plantas de tratamiento de aguas residuales.

Los equipos de gestión responsables de las plantas de tratamiento de aguas residuales y las estaciones de bombeo que las abastecen, tienen dos preocupaciones principales: ocuparse del flujo entrante de aguas residuales y asegurarse de que todas las estaciones de bombeo de la red local estén funcionando con eficacia. Si se incumple cualquiera de estos objetivos, el resultado podría ser un incidente de contaminación que puede acarrear importantes sanciones económicas por parte de la Agencia de Medio Ambiente.

Gestión de flujo mejorada
Anglian Water había identificado el hecho de que podría realizar mejoras en la visualización de la acumulación de aguas residuales en el sistema y los volúmenes que se espera que lleguen a sus obras de tratamiento. Además, hacer que los datos de eficiencia y capacidad de las bombas individuales estén disponibles en un punto de control central casi en tiempo real permitiría utilizar los activos de mantenimiento de manera mucho más eficaz.

Una discusión con Sulzer destacó una posible solución que no solo podría proporcionar datos de flujo de cada estación de bombeo, sino también un aspecto de control que podría brindar un control de la bomba más eficiente, así como una mejor gestión de la bomba. Esto tenía el potencial de mitigar el riesgo de inundaciones y maximizar el cumplimiento normativo, así como ahorrar energía y reducir los costos operativos.

Uno de los mayores problemas con las estaciones de bombeo, y hay miles de ellos, es lidiar con bombas que han dejado de funcionar, generalmente porque se han bloqueado con escombros. La alerta más común para esto es cuando la bomba controla el disparo y se envía una señal de alarma a la sala de control. En las estaciones más pequeñas, esta situación dejaría a una bomba para hacer frente a la entrada de aguas residuales hasta que llega un ingeniero para desbloquear y reiniciar la otra bomba.

Esta tarea de desbloquear bombas es cara e implacable. En los casos más simples, la bomba se puede operar en reversa brevemente, el bloqueo se despeja y luego se vuelve a poner en servicio. Cuando esta acción no es efectiva, la bomba debe sacarse del pozo y limpiarse a mano. Esto requiere equipo de elevación, barreras de seguridad y una cantidad considerable de tiempo, todo lo cual contribuye a los gastos operativos del sistema de aguas residuales.

El sistema de monitoreo de bombas de Sulzer ofrece una visualización casi en tiempo real de problemas potenciales, como tasas de flujo reducidas o lecturas de alta corriente. Estos se pueden utilizar para iniciar automáticamente intervenciones como el funcionamiento inverso o el arranque de una unidad mezcladora. Esta acción preventiva reduce en gran medida la cantidad de incidentes que requieren que los ingenieros sean enviados al sitio, lo que reduce los costos de mantenimiento y mejora la confiabilidad, además de ahorrar energía debido a una mayor eficiencia.

Ráfagas de tubería reducidas
Otro problema son las roturas de tuberías, que son un motivo importante de preocupación para todas las autoridades del agua. La infraestructura envejecida es susceptible a fracturas causadas por golpes de ariete provocados por válvulas que se abren y cierran rápidamente. El tiempo y los recursos necesarios para reinstalar las tuberías son considerables, sin mencionar el inconveniente de tener que desviar los flujos alrededor de la sección dañada mientras se completan las reparaciones.

Al introducir procedimientos mejorados de arranque / parada de la bomba, es posible aumentar y disminuir los flujos, lo que reduce la tendencia a que las válvulas de retención (NRV) se cierren repentinamente. Esto ha contribuido a reducir la frecuencia de rotura de las tuberías y ha supuesto una reducción significativa de los costes de mantenimiento.

Anglian Water tiene un plan a largo plazo para mejorar la gestión de su red de aguas residuales y utilizar los datos de eficiencia de las bombas para desarrollar un programa de mantenimiento proactivo. El primer paso fue evaluar la tecnología necesaria y evaluar su efectividad para cumplir con los objetivos del proyecto.

Tecnología mejorada
Jorgen Jager, director de desarrollo empresarial, control y amp; Monitoreo, explica Sulzer Digital Solutions: “Nuestra experiencia en tecnología de bombas nos llevó a ofrecer el PC 441, que es un sistema de control de bombas modular que funciona con el equipo instalado. La funcionalidad adicional proporciona comunicaciones mejoradas y entradas de sensor adicionales.

La primera estación de bombeo de prueba estaba equipada con un PC 441, un sensor de presión sumergible y un módem 3G, todos los cuales estaban conectados para monitorear la estación usando un PLC existente, un controlador de nivel ultrasónico y la telemetría de la estación. Aunque las dos bombas de la estación tenían una especificación idéntica, una de las primeras observaciones fue que la bomba 2 estaba desarrollando un caudal significativamente menor que la bomba 1.

Además, cuando se inició un vaciado forzado de 2 bombas, las bombas se secaron porque el sistema de detección de nivel existente tuvo un rendimiento inferior. En un evento, las bombas funcionaron en seco durante más de cuatro horas y, para empeorar las cosas, el sistema de telemetría no generó una alarma debido a la configuración de la estación.

Procedimientos de configuración mejorados
La recopilación de datos y las visualizaciones de Sulzer destacaron este problema, así como la diferencia de rendimiento entre las bombas. Los cálculos de flujo originales involucraron puntos de ajuste manuales para la baja capacidad de la bomba, pero la prueba con el PC 441 ofreció una secuencia de ajuste automático que se usa para calcular la capacidad de la bomba de tres a cinco veces. Junto con el EC 531, una unidad de control y monitoreo de bombas, Sulzer estableció dos puntos de ajuste que resaltan la necesidad de mantenimiento regular y llamadas de emergencia.

La prueba también usó un monitor de presión de la tubería de salida que permitió realizar los cálculos de salida con un procedimiento de configuración más simplificado. Cuando un sistema de este tipo se instala en una red de estaciones de bombeo, es capaz de combinar los datos para producir cifras precisas de flujo de entrada para una obra de tratamiento utilizando datos casi en tiempo real.

Este sistema ha demostrado ser muy valioso para identificar problemas dentro de las estaciones de bombeo. Por ejemplo, durante la puesta en servicio de una estación recientemente renovada equipada con dos bombas nuevas e idénticas, una unidad mostró una capacidad un 20% menor que la otra. Se descubrió que una de las bombas no estaba asentada correctamente en el pedestal, lo que permitía una fuga entre el pedestal y la brida. Una vez corregidas, ambas bombas mostraron la misma capacidad. Sin un sistema de este tipo, este tipo de problema puede pasar desapercibido durante un período considerable.

Limpieza de bombas automatizada
El controlador de bomba de Sulzer ofrece protocolos de control mucho más flexibles que pueden optimizar el funcionamiento de cada estación. Niveles individuales de arranque y parada de bombas con retrasos ajustables o bombeo en función del tiempo que reducen los costos de energía o proporcionan un flujo más uniforme a la planta de tratamiento. Los ciclos de limpieza de la bomba pueden activarse por aumento de la corriente del motor, baja capacidad de la bomba o como un evento regular; esto puede tener un impacto importante en el desempeño de una estación de bombeo y reducir el número de visitas requeridas por los ingenieros de mantenimiento.

Este sistema también ofrece la opción de agregar una unidad de monitoreo de energía, que permite calcular la eficiencia de la bomba y transmitirla al punto de control central. Como el mayor costo para cualquier empresa de tratamiento de agua, tener la capacidad de monitorear y reducir el consumo de energía es un beneficio significativo.

Después de un período de prueba exitoso en el que se demostraron muchos de los beneficios del paquete de control Sulzer, Anglian Water ha comenzado la implementación de la tecnología en su red de estaciones de bombeo de aguas residuales. El proyecto también involucra a ABB y Vega Controls, que proporcionan los variadores de frecuencia (VFD) y los sensores de nivel y de presión basados en radar, respectivamente.

El éxito continuo del proyecto, conocido como "Modelado casi en tiempo real", lo ha nominado para un premio Pump Center y ganó el premio al Proyecto de innovación de aguas residuales del año 2019.