Purificação eficiente por meio da modernização da automação

O uso de equipamentos e software da Siemens no processo ajudou a agilizar a operação da fábrica, possibilitou diagnósticos e monitoramento de processos e aumentou a segurança operacional da instalação.

A Companhia de Água e Esgoto em Suwałki (PWiK Suwałki Sp. z o.o.) é responsável pelo fornecimento de água aos moradores da cidade, bem como pela coleta e tratamento de águas residuais. A usina recebe águas residuais de toda a cidade, vilarejos próximos e áreas sem esgoto. Até 2024, a estação de tratamento operava usando um sistema de controle e visualização de processos disperso e desatualizado. Como resultado das expansões de automação necessárias, mas descoordenadas, diferentes partes da instalação foram operadas usando vários controladores, plataformas de software e sistemas de supervisão. Essa situação dificultava a operação diária e impedia a detecção eficaz de falhas.

O principal motivo para iniciar a modernização da estação de tratamento foi a necessidade de unificar o sistema de controle, substituindo as configurações dispersas existentes por um sistema coeso. A implementação também teve como objetivo melhorar o processo de aeração e aumentar a confiabilidade e a segurança operacional da instalação.
O projeto, que durou um total de dez meses, começou com a assinatura do contrato em julho de 2024. A primeira etapa incluiu o projeto, a pré-fabricação e a entrega do sistema de supervisão.

A modernização do sistema de controle na estação de tratamento de águas residuais em Suwałki foi baseada em controladores redundantes da série S7‑1500 (S7‑1517H‑3PN). A redundância dos principais dispositivos aumentou significativamente a confiabilidade e a estabilidade de todo o sistema. Graças ao uso de equipamentos da Siemens, os processos tecnológicos agora são controlados de forma consistente, com risco mínimo de falha. '

“Como parte da modernização, os especialistas da ATER Logic realizaram uma substituição e expansão abrangentes da infraestrutura de controle. O sistema anteriormente disperso, baseado em vários computadores e soluções inconsistentes, foi substituído por uma configuração única, moderna e redundante. Essa solução garante a operação contínua do sistema mesmo em caso de falha do controlador, um nível mais alto de segurança do processo e um risco significativamente reduzido de tempo de inatividade não planejado, o que se traduz em maior estabilidade e eficiência de toda a instalação. Todas as instalações tecnológicas foram conectadas a um único centro de supervisão. Como resultado, a operação da fábrica se tornou mais simples, o risco de erro humano foi reduzido e o diagnóstico de falhas e a resposta às ameaças são muito mais rápidos”
- avalia Sławomir Kalita, gerente de vendas da Siemens Poland.

Outra área importante da implementação foi a mudança na lógica de controle de aeração.

Como parte da modernização, os controladores de vários fabricantes foram substituídos por controladores Siemens SIMATIC S7‑1500H redundantes que gerenciam toda a instalação. Além disso, um estação de trabalho de engenharia equipada com o software TIA Portal foi entregue e comissionado. Essa estação de trabalho permite a operação completa do controlador principal, a análise do desempenho do algoritmo e a capacidade de introduzir modificações na lógica de controle de todo o site.

A inovação mais importante no sistema de controle foi a implementação de um controlador de lógica difusa. Ele analisa simultaneamente vários parâmetros do processo, incluindo concentração de oxigênio, carga orgânica, fluxo de águas residuais, concentração de lodo, a condição do lodo ativado e a carga nas câmaras biológicas. Com base nesses dados, ele determina a demanda ideal de oxigênio. O controlador regula suavemente os ventiladores, as válvulas de ar e a distribuição do ar entre as zonas biológicas.

“Ao contrário do sistema anterior, o controlador não reage de forma binária liga/desliga — em vez disso, ele antecipa e se adapta às mudanças do processo. Ele mantém um nível de oxigênio estável mesmo sob condições que mudam rapidamente”
- enfatiza Tomasz Prusinowski.

Como parte da modernização, todos os equipamentos responsáveis pela supervisão dos processos tecnológicos foram totalmente substituídos.
Um elemento-chave da nova infraestrutura foi a adição de um gabinete de servidor que abriga dois controladores Siemens S7‑1500H redundantes, juntamente com um sistema de computador de alta disponibilidade.
Essa solução garante a operação contínua do sistema de controle — no caso de falha de um controlador, o outro assume imediatamente suas funções sem afetar os processos de controle em andamento.

Como resultado da implementação, uma interface de usuário uniforme foi garantida em todas as instalações, facilitando significativamente a operação, o diagnóstico e o monitoramento. Um elemento importante que aumentou a usabilidade também foi a melhoria e automação do processo de purificação na seção biológica.
A modernização dos algoritmos de controle dos ventiladores e válvulas possibilitou estabilizar os níveis de oxigênio nas câmaras biológicas e otimizar o consumo de energia.

“A aeração normalmente é responsável por 50 a 60% dos custos operacionais de uma estação de tratamento, e é por isso que a melhoria desses processos aumentou significativamente a eficiência da planta e proporcionou economias substanciais de energia para sua operação”
- enfatiza Tomasz Prusinowski da ATER Logic