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Optimizar estações de tratamento de esgotos de pequena dimensão

Equipamentos energeticamente eficientes e um sistema de controlo de última geração e fácil de usar reduzem a carga de trabalho dos funcionários e poupam dinheiro para o município através de custos de energia mais baixos. Um verdadeiro ganha-ganha para o ambiente, as pessoas e o município.

É uma manhã gelada no pequeno município de Prosselsheim, a poucos quilómetros a nordeste da cidade de Würzburg, na Alemanha. Uma equipa da SüdWasser, prestadora de serviços públicos municipais e industriais de água e águas residuais, está a trabalhar com a Siemens para substituir o sistema de monitorização de nível numa estação elevatória de captação de esgoto da estação de tratamento de esgoto de Prosselsheim. Um novo medidor de nível de radar monitorizará continuamente o nível na estação de bombeamento e transferirá as leituras para o sistema de controlo SIMATIC WinCC Unified para documentação, visualização e arquivamento. Esta solução permitirá que Elmar Scholl, que trabalha para o município de Prosselsheim, ajuste os pontos de comutação das bombas de esgoto a qualquer momento e otimize o desempenho da estação elevatória — inclusive em viagem ou em casa, graças ao acesso remoto flexível através do navegador da web.

Estenfeld Prosselsheim Estação de tratamento de esgotos Fotografia aérea
Tiro na cabeça de Michael Werner

Dos anos 90 ao ano 2024

O medidor de nível de radar é a mais recente adição às unidades de tratamento de esgotos na pequena instalação com uma capacidade de processamento de apenas 1.500 equivalentes populacionais. Plantas de tamanho semelhante podem ser encontradas em toda a Alemanha — e a situação inicial antes da atualização também era bastante típica para essas plantas, como lembra o engenheiro da Südwasser, Michael Werner: “A estação de tratamento de esgotos foi colocada em funcionamento em 1993. Trinta anos depois, muitas unidades instaladas na fábrica já não estavam de acordo com os padrões de eficiência atuais, e a tecnologia de controlo também estava a mostrar a sua idade.” Foi por isso que a Prosselsheim contratou a SüdWasser para implementar uma revisão completa da fábrica: “Atualizamos essencialmente toda a tecnologia de processo e controlo com sistemas de última geração.”

Atualizámos toda a tecnologia de processo e controlo com sistemas de última geração.
Michael Werner, Engenheiro, South Wasser
A fábrica tem de funcionar em modo automático tanto quanto possível e entregar os melhores resultados com um investimento de tempo mínimo.
Elmar Scholl, Município de Prosselsheim
A tripulação pegou o armário antigo, colocou o novo e ligou o sistema, e à noite do mesmo dia, a fábrica estava a funcionar. Tiro o chapéu!<br/>
Elmar Scholl, Município de Prosselsheim

Requisitos: Fiabilidade, eficiência e facilidade de operação

Prosselsheim é um município pequeno, e o tempo e o pessoal para operar a estação de tratamento de esgotos são recursos escassos. Ao selecionar um sistema de controlo adequado, a fiabilidade era o que mais contava, diz Scholl, que trabalha para o departamento de serviços de infraestruturas do município: “Monitorizar e operar a estação de tratamento de esgotos é apenas uma das minhas responsabilidades. Estou no local apenas para as medições e verikups diários; o resto do tempo preciso que a planta funcione no modo automático o máximo possível e forneça os melhores resultados com um investimento de tempo mínimo.”

Estenfeld Prosselsheim estação de tratamento de esgotos Retrato Elmar Scholl
Painel de operador local da estação de tratamento de esgotos Estenfeld Prosselsheim

Um pacote convincente para o sistema de controlo

Escolher o sistema de controlo certo para a fábrica não era apenas uma questão de preços para Prosselsheim e SüdWasser, “mesmo que este seja, claro, um aspeto importante para os pequenos municípios,” diz Werner. Para Scholl, o fator decisivo foi o feedback positivo dos operadores na estação de tratamento de esgotos de uma comunidade nas proximidades de Prosselsheim: “Perguntámos aos operadores se estão satisfeitos com a solução, especialmente quando há um problema. O que eles nos disseram foi que a Siemens fornece um excelente suporte como parceira do projeto: um telefonema e o problema é resolvido.” No final, o pacote de modernização da Siemens cabia na conta, e a Siemens ganhou o contrato para fornecer e integrar os sistemas eléctricos e de controlo — “e essa foi a decisão certa,” confirma Werner.

Todas as ações do operador têm a mesma aparência num PC, no painel do operador local ou num dispositivo móvel.

Monitorização e documentação fiáveis no local e remotamente

Desde 2023, a estação de tratamento de esgotos de Prosselsheim utiliza uma solução integrada para o sistema de controlo e automação de instalações da Siemens. Os sistemas distribuídos remotamente, como o tanque de transbordamento de águas pluviais, estão ligados ao sistema de controlo e ao sistema de manutenção remota através de acesso seguro à rede celular baseado em VPN (Virtual Private Network) utilizando o Telecontrol Server Basic, garantindo que também não há interrupções do sistema aqui. Todas as operações podem ser monitorizadas e controladas em SIMATIC WinCC Unified, incluindo através de um Tablet PC móvel. O acesso remoto requer apenas um navegador web, pelo que a solução dispensa manutenção e as funcionalidades de cibersegurança integradas garantem um acesso remoto seguro, o que é essencial para qualquer sistema de infra-estrutura crítica.

Um homem de meia-idade a olhar para um tablet.
Estenfeld Prosselsheim estação de tratamento de esgotos Analisar o comportamento da planta

Modernização perfeita em apenas um dia

A Siemens concebeu a solução para Prosselsheim para servir como um tipo de modelo para outras pequenas estações de tratamento de esgotos. Os componentes normalizados e harmonizados suportam uma fácil modernização dos sistemas de controlo e automação, uma promessa que a Siemens conseguiu cumprir plenamente em Prosselsheim, como lembra Scholl: “Guardar a água durante vários dias não é uma opção para a nossa fábrica, por isso a modernização teve de ocorrer durante a operação em curso.” E foi exatamente assim que a mudança aconteceu: “Em apenas um dia, a tripulação pegou o armário antigo, colocou o novo e ligou o sistema e, à noite do mesmo dia, a fábrica estava a funcionar. Tiras o chapéu!”

Transição suave

Passar do sistema antigo para o novo foi igualmente suave para o Scholl. Todas as ações do operador têm a mesma aparência num PC, no painel do operador local ou num dispositivo móvel, tornando o sistema muito intuitivo: “É realmente muito fácil trabalhar no sistema e, por exemplo, ajustar pontos de ajuste,” diz Scholl. “Inicio sessão, clico uma vez e sei o que tenho de fazer. Não é necessário nenhum curso de training.” A solução intuitiva requer um esforço mínimo de training, para que os colegas possam facilmente preencher o Scholl quando necessário. Annika Schultheiß, técnica de tratamento de água da SüdWasser, confirma isso. Ela apoia a equipe da estação de tratamento de esgoto, incluindo a Scholl, com otimização no local e também gosta de trabalhar com a SIMATIC WinCC Unified: “Posso, por exemplo, seguir facilmente o comportamento do sistema usando a visão de tendência — as modificações que fizemos, as mudanças na planta, o resultado.”

Estenfeld Prosselsheim operação móvel da estação de tratamento de esgotos
Tanques de estações de tratamento de esgotos Estenfeld Prosselsheim

A transparência suporta a otimização de processos

E os resultados do projeto de modernização já são impressionantes: Só a substituição das antigas unidades de processo poupa cerca de 500 kWh de energia para o município por dia. “Isso já me valeu elogios do prefeito,” diz Scholl com um sorriso. Todos os dados de consumo de energia são registados pelos dispositivos SENTRON PAC e transmitidos para o sistema de controlo. A transparência melhorada com o novo sistema de controlo ajudará a Scholl e a Schultheiß em futuras otimizações de processos também: “Estamos a trabalhar para melhorar ainda mais o desempenho do tratamento e a eficiência energética,” diz o técnico.

Notificação e alertas automáticos

Se algo não funcionar como planeado na fábrica, o Scholl é notificado automaticamente através de mensagem de texto. Em breve, esta notificação será complementada pelo Aplicação Alarm Control Center da Fábrica de TI da Siemens Solution Partner Alarm. A aplicação envia notificações relevantes, estado das mensagens e disponibilidade da equipa para os destinatários especificados. Outra funcionalidade útil: alertas noturnos de alta prioridade acionam um toque de telemóvel que é repetido até que a mensagem seja reconhecida.

Sistema de controlo da estação de tratamento de esgotos Estenfeld Prosselsheim

Relatórios regulatórios com pouco mais do que um clique do rato

Combinar o sistema de controlo com o complemento WinCC PM-ANALISAR também substitui o registo de operações em papel laboriosamente mantido. Todos os dados são registados digitalmente, para que a Scholl possa rastrear e analisar dados de diferentes fontes, incluindo os resultados de sondas manuais e medições. Uma característica que reduz significativamente a carga de trabalho é a criação de relatórios obrigatórios para a DWA (Associação Alemã de Água, Águas Residuais e Resíduos) e a transmissão através da interface DABay. Scholl está particularmente grato por esta característica: “Antes, registávamos os valores do processo no nosso diário de bordo e tínhamos de compilar e analisar manualmente esses valores, o que levava dois ou três dias. E, claro, erros de cálculo e erros aconteceram.” Agora, os relatórios em conformidade com o DWA levam apenas quatro ou cinco horas: Todos os dados são compilados no modelo apropriado com um clique. A única coisa que resta a fazer é verificar o relatório e enviá-lo para a autoridade de água.

Melhor compreensão do processo de tratamento

Para Werner, os benefícios do novo sistema de controlo vão além de melhorar a operação diária e a eficiência da instalação; o sistema também dá aos operadores um melhor acesso à planta e aos dados da instalação, sem exigir sensores caros. “Pode fazer mais com os dados que tem. Isso permite-lhe controlar melhor o processo de tratamento. Isso dá aos operadores a confiança para testar novas estratégias — e assim o novo sistema de controlo leva a uma melhor compreensão do processo de tratamento como um todo.” Integrar a estação elevatória também contribuirá, sem dúvida, para esta melhor compreensão. O concurso para modernização das restantes estações remotas já está a ser preparado, diz Werner, “e seria bom se a Siemens assegurasse esses contratos também.”

É realmente muito fácil trabalhar no sistema e, por exemplo, ajustar os pontos de ajuste. Inicio sessão, clico uma vez e sei o que tenho de fazer. Não é necessário nenhum curso de training.
Elmar Scholl, Município de Prosselsheim
Posso facilmente seguir o comportamento do sistema usando a visão de tendência — as modificações que fizemos, as mudanças na planta, o resultado.
Annika Schultheiß, Técnico de Tratamento de Água, South Wasser
Costumava levar dois ou três dias para criar manualmente os relatórios regulamentares. Agora é um processo totalmente digital, sem erros, concluído em poucas horas.
Elmar Scholl, Município de Prosselsheim
Pode fazer mais com os dados que tem. Isto leva a uma melhor compreensão do processo de tratamento como um todo.
Michael Werner, Engenheiro, South Wasser

O plano para pequenas estações de esgoto

A Siemens apoia a modernização e automação de pequenas estações de tratamento de esgotos, como as instalações de Prosselsheim, com um pacote abrangente de hardware e software que contém todos os componentes necessários para a operação transparente da planta: SIMATIC WinCC Unified como sistema de controlo e como o segundo nível de operação através de painéis do operador, controladores SIMATIC para automação de instalações, sistemas de monitorização de energia SENTRON PAC, telecontrol e o complemento WinCC PM-ANALYSE para análise de dados e DN Relatórios em conformidade com a WA. O pacote pode ser facilmente adaptado a requisitos específicos e é projetado inteiramente em TIA Portal. Para simplificar ainda mais a engenharia do projeto, a Siemens fornece aos utilizadores um exemplo de aplicação gratuito. Os operadores de instalações e integradores de sistemas beneficiam assim de uma solução abrangente com uma excelente relação preço-desempenho.

Automatize estações de esgoto com WinCC Unified
Exemplo de aplicação de estação de tratamento de esgotos de Estenfeld Prosselsheim