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Optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales de pequeño tamaño

Los equipos energéticamente eficientes y un sistema de control de última generación fácil de usar reducen la carga de trabajo de los empleados y ahorran dinero para el municipio a través de menores costos de energía. Un verdadero beneficio para todos para el medio ambiente, la gente y el municipio.

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

Planta de tratamiento de aguas residuales Estenfeld Prosselsheim Toma aérea
La foto de Michael Werner

Desde los años 90 hasta el año 2024

El medidor de nivel de radar es la última incorporación a las unidades de tratamiento de aguas residuales en la pequeña planta con una capacidad de procesamiento de solo 1,500 equivalentes de población. Plantas de tamaño similar se pueden encontrar en toda Alemania, y la situación inicial antes de la actualización también era bastante típica para tales 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 estaban a la altura de los estándares de eficiencia actuales, y la tecnología de control también estaba mostrando su antigüedad”. Esta fue la razón por la que Prosselsheim contrató a SüdWasser para implementar una revisión completa de la planta: “Básicamente, actualizamos toda la tecnología de proceso y control con sistemas de última generación”.

Actualizamos toda la tecnología de proceso y control con sistemas de última generación.
Michael Werner, Ingeniero, Südwasser
La planta tiene que funcionar en modo automático tanto como sea posible y ofrecer los mejores resultados con una mínima inversión de tiempo.
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim
El equipo sacó el gabinete viejo, puso el nuevo y conectó el sistema, y en la tarde del mismo día, la planta estaba en funcionamiento. ¡Saquen los sombreros!<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. Al seleccionar un sistema de control adecuado, la confiabilidad era lo que más contaba, dice Scholl, que trabaja para el departamento de servicios de infraestructura del municipio: “Monitorear y operar la planta de tratamiento de aguas residuales es solo una de mis responsabilidades. Estoy en el sitio solo para las mediciones y chequeos diarios; el resto del tiempo necesito que la planta funcione en modo automático tanto como sea posible y entregue los mejores resultados con una mínima inversión de tiempo”.

Planta de tratamiento de aguas residuales Estenfeld Prosselsheim Retrato Elmar Scholl
Panel de operador local de la planta de tratamiento de aguas residuales 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 fue la retroalimentación positiva de los operadores de la planta de tratamiento de aguas residuales de una comunidad en las cercanías de Prosselsheim: “Preguntamos a los operadores allí si están satisfechos con la solución, especialmente cuando hay un problema. Lo que nos dijeron fue que Siemens brinda un apoyo excepcional como socio del proyecto: una llamada telefónica y el problema se resuelve”. Al final, el paquete de modernización de Siemens se ajustó a los objetivos 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 se ven y se sienten iguales en una PC, el panel del operador local o un dispositivo móvil.

Monitoreo y documentación confiables en el sitio y de forma remota

Desde 2023, la planta de tratamiento de aguas residuales de Prosselsheim ha estado utilizando una solución integrada para el sistema de control y la automatización de plantas de Siemens. Los sistemas distribuidos remotos, como el tanque de desbordamiento de aguas pluviales, están conectados al sistema de control y al sistema de mantenimiento remoto a través de un acceso seguro a la red celular basado en VPN (Red Privada Virtual) mediante Telecontrol Server Basic, lo que garantiza que tampoco haya interrupciones del sistema aquí. Todas las operaciones pueden ser monitoreadas y controladas en SIMATIC WinCC Unified, incluso a través de una Tablet PC móvil. El acceso remoto solo requiere un navegador web, por lo que la solución no necesita mantenimiento, y las funciones integradas de ciberseguridad 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 Análisis del comportamiento de la planta

Modernización perfecta en un solo día

Siemens diseñó la solución para Prosselsheim para que sirva como un tipo de plan 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: “La amortiguación del 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 gabinete viejo, puso el nuevo y conectó el sistema, y en la noche del mismo día, la planta estaba en funcionamiento. ¡Sale el sombrero!”

Transición sin problemas

Pasar del sistema antiguo al nuevo fue igual de fácil para Scholl. Todas las acciones del operador se ven y se sienten iguales en una PC, el panel del operador local o 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. “Inicie sesión, haga clic una vez y sé lo que tengo que hacer. No se necesita un curso de training”. La solución intuitiva requiere un mínimo esfuerzo de training, por lo que los colegas pueden llenar fácilmente Scholl cuando sea necesario. Annika Schultheiß, una técnica de tratamiento de agua en SüdWasser, confirma esto. Apoya al personal de la planta de tratamiento de aguas residuales, incluido Scholl, con la optimización in situ y también le gusta trabajar con SIMATIC WinCC Unified: “Puedo, por ejemplo, seguir fácilmente el comportamiento del sistema usando la vista de tendencias: las modificaciones que hicimos, los cambios en la planta, el resultado”.

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

La transparencia apoya la optimización del proceso

Y los resultados del proyecto de modernización ya son impresionantes: el reemplazo de las antiguas unidades de proceso por sí solo ahorra alrededor de 500 kWh de energía para el municipio por día. “Eso ya me ha valido los elogios del alcalde” dice Scholl con una sonrisa. Todos los datos de consumo de energía son registrados por los dispositivos SENTRON PAC y transmitidos al sistema de control. La transparencia mejorada con el nuevo sistema de control también ayudará a Scholl y Schultheiß en futuras optimizaciones de procesos: “Estamos trabajando para mejorar aún más el rendimiento del tratamiento y la eficiencia energética” dice el técnico.

Notificación y alertas automáticas

Si algo no funciona según lo planeado en la planta, Scholl recibe una notificación automática por mensaje de texto. Pronto, esta notificación se complementará con Aplicación del Alarm Control Center de Siemens Solution Partner Alarm IT Factory. La aplicación envía notificaciones relevantes, estados de mensajes y disponibilidad del equipo a los destinatarios especificados. Otra característica útil: las alertas nocturnas de alta prioridad activan un tono de llamada de teléfono móvil que se repite hasta que se reconoce el mensaje.

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

Informes normativos con poco más que un clic del ratón

Combinación del sistema de control con el complemento WinCC PM-ANALICE también reemplaza el laboriosamente mantenido registro de operaciones en papel. Todos los datos se registran digitalmente, por lo que Scholl puede rastrear y analizar datos de diferentes fuentes, incluidos los resultados de sondas y mediciones manuales. Una característica que reduce significativamente la carga de trabajo es la creación de informes obligatorios para la DWA (Asociación Alemana de Agua, Aguas Residuales y Residuos) y la transmisión a través de la interfaz DaBay. Scholl está particularmente agradecido por esta característica: “Antes, registrábamos los valores del proceso en nuestro libro de registro y teníamos que compilar y analizar manualmente estos valores, lo que tardaba dos o tres días. Y, por supuesto, ocurrieron errores de cálculo y errores”. Ahora, los informes compatibles con DWA solo tardan cuatro o cinco horas: todos los datos se compilan en la plantilla adecuada con un solo clic. Lo único que queda por hacer es revisar 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 la operación diaria y la eficiencia de la planta; el sistema también brinda a los operadores un mejor acceso a la planta y a los datos de la planta, sin requerir sensores costosos. “Puede hacer más con los datos que tiene. Eso le permite controlar mejor el proceso de tratamiento. Eso le da a los operadores la confianza para probar nuevas estrategias y, por lo tanto, el nuevo sistema de control conduce a una mejor comprensión del proceso de tratamiento en su conjunto”. La integración de la estación de elevación también contribuirá sin duda a esta mejor comprensión. La convocatoria de licitaciones para actualizar las estaciones remotas restantes ya se está preparando, dice Werner, “y sería bueno que Siemens también asegurara esos contratos”.

Es realmente muy fácil trabajar en el sistema y, por ejemplo, ajustar los puntos de ajuste. Me concentro, hago clic una vez y sé lo que tengo que hacer. No se necesita un curso de training.
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim
Puedo seguir fácilmente el comportamiento del sistema usando la vista de tendencias: las modificaciones que hicimos, los cambios en la planta, el resultado.
Annika Schultheiss, Técnico de tratamiento de agua, SüdWasser
Solía tomar dos o tres días crear manualmente los informes regulatorios. Ahora es un proceso completamente digital, sin errores, completado en unas pocas horas.
Elmar Scholl, Municipio de Prosselsheim
Puede hacer más con los datos que tiene. Esto conduce a una mejor comprensión del proceso de tratamiento en su conjunto.
Michael Werner, Ingeniero, SüdWasser

El plan para pequeñas plantas de aguas residuales

Siemens apoya la modernización y automatización de pequeñas plantas de tratamiento de aguas residuales como las instalaciones de Prosselsheim con un completo paquete de hardware y software que contiene todos los componentes necesarios para una operación transparente de la planta: SIMATIC WinCC Unified como sistema de control y como segundo nivel de operación a través de paneles de operador, controladores SIMATIC para automatización de plantas, sistemas de monitoreo de energía SENTRON PAC, telecontrol y el complemento WinCC PM-ANALYZE para análisis de datos e informes compatibles con DWA. El paquete se puede adaptar fácilmente a requisitos específicos y está diseñado completamente 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 aguas residuales con WinCC Unified
Ejemplo de aplicación de la planta de tratamiento de aguas residuales Estenfeld Prosselsheim