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Optimización de las plantas de tratamiento de aguas residuales pequeñas

Los equipos de bajo consumo energético y un sistema de control de última generación y fácil de usar reducen la carga de trabajo de los empleados y ahorran dinero al municipio al reducir los costes de energía. Un verdadero beneficio para el medio ambiente, las personas y el municipio.

Es una mañana muy fría en el pequeño municipio de Prosselsheim, a pocos kilómetros al noreste de la ciudad de Wurzburgo, en Alemania. Un equipo de SüdWasser, un proveedor de servicios públicos municipales e industriales de agua y aguas residuales, está trabajando con Siemens para reemplazar el sistema de control de nivel de una estación elevadora de admisión de aguas residuales de la planta de tratamiento de aguas residuales de Prosselsheim. Un nuevo medidor de nivel por radar supervisará continuamente el nivel en la estación de bombeo y transferirá las lecturas al sistema de control SIMATIC WinCC Unified para su documentación, visualización y archivo. Esta solución permitirá a Elmar Scholl, que trabaja para el municipio de Prosselsheim, ajustar los puntos de conmutación de las bombas de aguas residuales en cualquier momento y optimizar el rendimiento de la estación de bombeo, incluso mientras está de viaje o en casa, gracias al acceso remoto flexible a través del navegador web.

Planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim Toma aérea
Foto en la cabeza de Michael Werner

De los 90 al año 2024

El medidor de nivel por radar es la última incorporación a las unidades de tratamiento de aguas residuales de la pequeña planta, con una capacidad de procesamiento de solo 1500 habitantes equivalentes. Hay plantas de tamaño similar en toda Alemania, y la situación inicial antes de la mejora también era bastante típica en esas plantas, como recuerda el ingeniero de SüdWasser Michael Werner: «La planta de tratamiento de aguas residuales se puso en funcionamiento en 1993. Treinta años después, muchas unidades instaladas en la planta ya no cumplían con los estándares de eficiencia actuales y la tecnología de control también estaba demostrando su antigüedad». Por eso Prosselsheim contrató a SüdWasser para que llevara a cabo una reforma completa de la planta: «Básicamente, actualizamos toda la tecnología de procesos y control con sistemas de última generación».

Hemos actualizado toda la tecnología de procesos y control con sistemas de última generación.
Michael Werner, Ingeniero, Südwasser
La planta tiene que funcionar en modo automático en la medida de lo posible y ofrecer los mejores resultados con una inversión de tiempo mínima.
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim
La tripulación sacó el armario viejo, puso el nuevo y conectó el sistema y, por la noche del mismo día, la planta estaba en funcionamiento. ¡Me quito el sombrero!<br/>
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim

Requisitos: Fiabilidad, eficiencia y facilidad de operación

Prosselsheim es un municipio pequeño, y el tiempo y el personal para operar la planta de tratamiento de aguas residuales son recursos escasos. A la hora de seleccionar un sistema de control adecuado, lo que más importaba era la fiabilidad, afirma Scholl, que trabaja para el departamento de servicios de infraestructura del municipio: «Supervisar y operar la planta de tratamiento de aguas residuales es solo una de mis responsabilidades. Solo estoy in situ para las mediciones y chequeos diarios; el resto del tiempo necesito que la planta funcione en modo automático en la medida de lo posible y ofrezca los mejores resultados con una inversión de tiempo mínima».

Planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim Retrato de Elmar Scholl
Panel de operadores locales de la planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim

Un paquete atractivo para el sistema de control

Elegir el sistema de control adecuado para la planta no era solo una cuestión de precios para Prosselsheim y SüdWasser, «a pesar de que este es, por supuesto, un aspecto importante para los municipios pequeños», dice Werner. Para Scholl, el factor decisivo fueron los comentarios positivos de los operadores de la planta de tratamiento de aguas residuales de una comunidad cercana a Prosselsheim: «Preguntamos a los operadores si están satisfechos con la solución, especialmente cuando hay un problema. Lo que nos dijeron fue que Siemens brinda un apoyo excelente como socio del proyecto: una llamada telefónica y el problema se resuelve». Al final, el paquete de modernización de Siemens cumplió con los requisitos y Siemens ganó el contrato para suministrar e integrar los sistemas eléctricos y de control — «y esa fue la decisión correcta» confirma Werner.

Todas las acciones del operador tienen el mismo aspecto y funcionamiento en un ordenador, en el panel del operador local o en un dispositivo móvil.

Monitorización y documentación fiables in situ y a distancia

Desde 2023, la planta de tratamiento de aguas residuales de Prosselsheim utiliza una solución integrada de Siemens para el sistema de control y la automatización de la planta. Los sistemas distribuidos a distancia, como el tanque de desbordamiento de aguas pluviales, se conectan al sistema de control y al sistema de mantenimiento remoto mediante un acceso seguro a la red móvil basado en VPN (red privada virtual) mediante Telecontrol Server Basic, lo que garantiza que tampoco haya interrupciones en el sistema en este caso. Todas las operaciones se pueden supervisar y controlar en SIMATIC WinCC Unified, incluso mediante un Tablet PC móvil. El acceso remoto solo requiere un navegador web, por lo que la solución no necesita mantenimiento, y las funciones de ciberseguridad integradas garantizan un acceso remoto seguro, que es esencial para cualquier sistema de infraestructura crítica.

Un hombre de mediana edad mirando una tableta.
Planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim Analizando el comportamiento de la planta

Modernización perfecta en solo un día

Siemens diseñó la solución para Prosselsheim para que sirviera de modelo para otras pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales. Los componentes estandarizados y armonizados permiten una fácil modernización de los sistemas de control y automatización, una promesa que Siemens pudo cumplir plenamente en Prosselsheim, como recuerda Scholl: «Almacenar el agua durante varios días no es una opción para nuestra planta, por lo que la modernización tuvo que llevarse a cabo durante la operación en curso». Y así es exactamente como ocurrió el cambio: «En solo un día, la tripulación sacó el armario viejo, puso el nuevo y conectó el sistema y, por la noche del mismo día, la planta estaba en funcionamiento. ¡Me quito el sombrero!»

Transición suave

Pasar del antiguo sistema al nuevo fue igual de fácil para Scholl. Todas las acciones del operador tienen el mismo aspecto y funcionamiento en un ordenador, en el panel del operador local o en un dispositivo móvil, lo que hace que el sistema sea muy intuitivo: «Realmente es muy fácil trabajar en el sistema y, por ejemplo, ajustar los puntos de ajuste», dice Scholl. «Inicio sesión, hago clic una vez y sé lo que tengo que hacer. No se necesita ningún curso de entrenamiento». La solución intuitiva requiere un mínimo esfuerzo de entrenamiento, por lo que los compañeros pueden reemplazar fácilmente a Scholl cuando lo necesitan. Annika Schultheiß, técnica de tratamiento de agua de SüdWasser, lo confirma. Apoya al personal de la planta de tratamiento de aguas residuales, incluida Scholl, con la optimización in situ y también le gusta trabajar con SIMATIC WinCC Unified: «Puedo, por ejemplo, seguir fácilmente el comportamiento del sistema mediante la visión de tendencias: las modificaciones que hicimos, los cambios en la planta, el resultado».

Operación móvil de la planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim
Tanques de la planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim

La transparencia apoya la optimización de los procesos

Y los resultados del proyecto de modernización ya son impresionantes: la sustitución de las antiguas unidades de proceso por sí sola ahorra unos 500 kWh de energía al día para el municipio. «Eso ya me ha hecho merecedor de elogios del alcalde», dice Scholl con una sonrisa. Todos los datos de consumo de energía los graban los dispositivos SENTRON PAC y los transmiten al sistema de control. La mejora de la transparencia con el nuevo sistema de control también ayudará a Scholl y Schultheiß a optimizar los procesos en el futuro: «Estamos trabajando para mejorar aún más el rendimiento del tratamiento y la eficiencia energética», dice el técnico.

Notificaciones y alertas automáticas

Si algo no funciona según lo previsto en la planta, se notifica automáticamente a Scholl por mensaje de texto. Pronto, esta notificación se complementará con Aplicación Alarm Control Center de Alarm IT Factory, socio de soluciones de Siemens. La aplicación envía las notificaciones, los estados de los mensajes y la disponibilidad del equipo pertinentes a los destinatarios especificados. Otra función útil: las alertas nocturnas de alta prioridad activan un tono de llamada del teléfono móvil que se repite hasta que se confirme el mensaje.

Sistema de control de la planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim

Informes reglamentarios con poco más que un clic del ratón

Combinar el sistema de control con el complemento WinCC ANÁLISIS DE PRIMER MINISTRO también sustituye al laborioso registro de operaciones en papel. Todos los datos se graban digitalmente, por lo que Scholl puede rastrear y analizar los datos de diferentes fuentes, incluidos los resultados de las sondas y mediciones manuales. Una función que reduce la carga de trabajo de forma significativa es la creación de informes obligatorios para la DWA (Asociación Alemana del Agua, las Aguas Residuales y los Residuos) y su transmisión a través de la interfaz DaBay. Scholl agradece especialmente este largometraje: «Antes, registrábamos los valores del proceso en nuestro libro de registro y teníamos que compilarlos y analizarlos manualmente, lo que llevaba dos o tres días. Y, por supuesto, se produjeron errores de cálculo y errores». Ahora, la presentación de informes según la DWA solo tarda cuatro o cinco horas: todos los datos se recopilan en la plantilla correspondiente con un solo clic. Lo único que queda por hacer es comprobar el informe y enviarlo a la autoridad del agua.

Mejor comprensión del proceso de tratamiento

Para Werner, los beneficios del nuevo sistema de control van más allá de mejorar las operaciones diarias y la eficiencia de la planta; el sistema también ofrece a los operadores un mejor acceso a la planta y a los datos de la planta, sin necesidad de costosos sensores. «Puede hacer más con los datos de los que dispone. Eso le permite controlar mejor el proceso de tratamiento. Eso da a los operadores la confianza necesaria para probar nuevas estrategias y, por lo tanto, el nuevo sistema de control permite entender mejor el proceso de tratamiento en su conjunto». La integración de la estación elevadora también contribuirá sin duda a mejorar la comprensión. La licitación para mejorar las estaciones remotas restantes ya se está preparando, afirma Werner, «y estaría bien que Siemens consiguiera también esos contratos».

Es realmente muy fácil trabajar en el sistema y, por ejemplo, ajustar los puntos de ajuste. Me conecto, hago clic una vez y sé lo que tengo que hacer. No se necesita ningún curso de entrenamiento.
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim
Puedo seguir fácilmente el comportamiento del sistema mediante la vista de tendencias: las modificaciones que hemos realizado, los cambios en la planta, el resultado.
Annika Schultheiß, Técnico de tratamiento de agua, SüdWasser
Antes se tardaban dos o tres días en crear manualmente los informes reglamentarios. Ahora es un proceso totalmente digital, sin errores, que se completa en solo unas horas.
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim
Puede hacer más con los datos de los que dispone. Esto lleva a entender mejor el proceso de tratamiento en su conjunto.
Michael Werner, Ingeniero, SüdWasser

El plan para las pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales

Siemens apoya la modernización y la automatización de pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales, como la planta de Prosselsheim, con un paquete completo de hardware y software que contiene todos los componentes necesarios para un funcionamiento transparente de la planta: SIMATIC WinCC Unified como sistema de control y como segundo nivel de operación mediante paneles de operador, controladores SIMATIC para la automatización de plantas, sistemas de monitorización energética SENTRON PAC, telecontrol y el complemento WinCC PM-ANALYZE para el análisis de datos e informes compatibles con la DWA. El paquete se puede adaptar fácilmente a los requisitos específicos y está diseñado íntegramente en TIA Portal. Para simplificar aún más la ingeniería de proyectos, Siemens ofrece a los usuarios un ejemplo de aplicación gratuito. Los operadores de planta y los integradores de sistemas se benefician así de una solución integral con una excelente relación precio-rendimiento.

Automatice las plantas de tratamiento de aguas residuales con WinCC Unified
Ejemplo de aplicación de la planta de tratamiento de aguas residuales de Estenfeld Prosselsheim