Purificação eficiente através da modernização da automação

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

A Empresa de Água e Esgotos em Suwałki (PWiK Suwałki Sp. z o.o.) é responsável pelo fornecimento de água aos residentes da cidade, bem como pela recolha e tratamento de águas residuais. A central recebe águas residuais de toda a cidade, aldeias próximas e áreas não esgotadas. Até 2024, a estação de tratamento funcionava com um sistema de controlo e visualização de processos disperso e desatualizado. Como resultado de expansões de automação necessárias mas descoordenadas, diferentes partes da instalação foram operadas usando vários controladores, plataformas de software e sistemas de supervisão. Esta situação dificultou a operação do dia-a-dia e dificultou a deteção eficaz de falhas.

A principal razão para iniciar a modernização da estação de tratamento foi a necessidade de unificar o sistema de controlo substituindo as configurações dispersas existentes por um sistema coeso. A implementação também teve como objetivo melhorar o processo de aeração e aumentar a fiabilidade 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 design, a pré-fabricação e a entrega do sistema de supervisão.

A modernização do sistema de controlo na estação de tratamento de águas residuais em Suwałki baseou-se em controladores redundantes da série S7‑1500 (S7‑1517H‑3PN). A redundância dos principais dispositivos aumentou significativamente a fiabilidade e a estabilidade de todo o sistema. Graças ao uso de equipamentos Siemens, os processos tecnológicos são agora 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 infra-estrutura de controlo. O sistema anteriormente disperso, baseado em vários computadores e soluções inconsistentes, foi substituído por uma configuração única, moderna e redundante. Esta solução garante uma operação contínua do sistema mesmo em caso de falha do controlador, um nível mais elevado de segurança do processo e um risco significativamente reduzido de paragem não planeada, o que se traduz numa maior estabilidade e eficiência de toda a instalação. Todas as instalações tecnológicas foram ligadas a um único centro de supervisão. Como resultado, a operação da fábrica tornou-se mais simples, o risco de erro humano foi reduzido e o diagnóstico de falhas e a resposta a ameaças são muito mais rápidos,”
- avalia Sławomir Kalita, Gerente de Vendas da Siemens Polónia.

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

Como parte da modernização, os controladores de vários fabricantes foram substituídos por controladores Siemens SIMATIC S7‑1500H redundantes que gerem toda a instalação. Além disso, um foi entregue uma estação de trabalho de engenharia equipada com o software TIA Portal e encomendado. Esta estação de trabalho permite o funcionamento completo do controlador principal, a análise do desempenho do algoritmo e a capacidade de introduzir modificações na lógica de controlo para todo o site.

A inovação mais importante no sistema de controlo foi a implementação de um controlador lógico difuso. Analisa simultaneamente vários parâmetros do processo, incluindo concentração de oxigénio, carga orgânica, fluxo de águas residuais, concentração de lamas, a condição do lodo activado e a carga nas câmaras biológicas. Com base nestes dados, determina a procura ideal de oxigénio. O controlador regula suavemente os sopradores, válvulas de ar e a distribuição de ar entre as zonas biológicas.

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

Como parte da modernização, todo o equipamento responsável pela supervisão dos processos tecnológicos foi completamente substituído.
Um elemento-chave da nova infra-estrutura foi a adição de um gabinete de servidor com dois controladores Siemens S7‑1500H redundantes juntamente com um sistema informático de alta disponibilidade.
Esta solução garante o funcionamento contínuo do sistema de controlo — no caso de uma falha de um controlador, o outro assume imediatamente as suas funções sem afetar os processos de controlo em curso.

Como resultado da implementação, foi assegurada uma interface de utilizador uniforme em todas as instalações, tornando a operação, o diagnóstico e a monitorização significativamente mais fáceis. Um elemento importante que aumentou a usabilidade foi também a melhoria e automação do processo de purificação na secção biológica.
A modernização dos algoritmos de controlo dos sopradores e válvulas permitiu estabilizar os níveis de oxigénio nas câmaras biológicas e otimizar o consumo de energia.

“A aeração representa tipicamente 50-60% dos custos operacionais de uma estação de tratamento, razão pela qual a melhoria destes processos aumentou significativamente a eficiência da instalação e proporcionou economias substanciais de energia para a sua operação,”
- enfatiza Tomasz Prusinowski da ATER Logic