Ahorro de un quinto de energía en el proceso de aireación

Después de su modernización, la planta de aguas residuales Bergheim paga 60.000€ menos de electricidad al año

El consumo de potencia se ha reducido en un 20% y, con ello, el retorno de la inversión es solo de entre dos y tres años: Erftverband está amortizando rápidamente la inversión en la nueva tecnología de soplantes para la aireación. En 2019, esta asociación gestora de aguas y del tratamiento de aguas residuales instaló una combinación de soplantes compuesta por dos turbos y un compresor de émbolos rotativos de AERZEN en la planta de aguas residuales Bergheim- Kenten, Alemania. Esta constelación fue el resultado de un exhaustivo proceso de análisis del aire como parte de un AERaudit.

Gracias a esta nueva tecnología, la planta de aguas residuales Bergheim- Kenten logró reducir en un cuarto su consumo energético. Previamente a la modernización se llevó a cabo un exhaustivo análisis de los perfiles de carga existentes y de los requisitos necesarios para el caudal de aspiración.

Combinando dos turbosoplantes y una soplante de tornillo, la planta de aguas residuales Bergheim-Kenten cubre la demanda de aire de la biología de manera especialmente eficiente.

Fue el propio personal de la empresa quien sugirió las mejoras, que en el futuro garantizarán más ahorros energéticos en la planta de aguas residuales Bergheim- Kenten. Cuando llegó el momento de adquirir tecnología nueva debido a la avanzada edad de la antigua tecnología de soplantes, el equipo formado por el gerente de la planta Ralf Herde y el ingeniero de producción Günter Breuer aprovechó la oportunidad para llevar a cabo un AERaudit en colaboración con AERZEN. A raíz de esto, el equipo descartó su idea original de cambiar los antiguos equipos por una tecnología comparable pero más actual. «Estamos abordando el corazón de la planta de aguas residuales: el suministro de aire para la biología», declaraba Günter Breuer para explicar la calidad de la modernización. En cuanto a los equipos, ahora contamos con una combinación de dos turbosoplantes del tipo AT 150-0.8S y un compresor de émbolos rotativos del tipo Delta Hybrid D62S.

Esta combinación fue el resultado del AERaudit, que a su vez se basó en un periodo de mediciones de tres semanas. Los parámetros medidos, y contextualizados en función del tiempo, incluían los caudales de masa, las temperaturas de los medios y el entorno, las presiones diferenciales, el consumo de potencia y los voltajes y corrientes asociados a todo esto. Para ello, AERZEN utiliza unos precisos transductores de medición durante las tres fases con respecto a la capacidad de carga de los datos, por ejemplo, delante del variador de frecuencia de las máquinas. Asimismo, también se instaló un medidor de caudal de aspiración. La medición del rendimiento reveló que, antes de la modernización, con un nuevo diseño de máquina se podría reducir el consumo medio de energía de 3590 kVh al día a, en teoría, 2232 kVh.

De paso, la previsión, que en ese momento se calculó sumando algunos aspectos de corrección y un 20 %, demostró ser fiable durante el resto del transcurso del proyecto. Las cifras actuales se encuentran en la curva de rendimiento esperada.

En especial con la carga base en la línea ideal

Las dos turbosoplantes de AERZEN cubren la carga básica de la planta de aguas residuales. Cada una de ellas suministra hasta 5.000 metros cúbicos estándar.

AERsmart se encarga de coordinar la combinación de soplantes. Ralf Herde, gestor de la planta de aguas residuales: «Nosotros no tenemos nada que ver con la regulación».

Turbo, compresor de émbolos rotativos Delta Hybrid: hoy la triada de AERZEN cubre a la perfección la demanda de aire de la planta de aguas residuales Bergheim-Kenten. Y cuando decimos ‘a la perfección’, nos referimos en concreto a que las máquinas funcionan de tal modo que generan aire para el proceso de aireación a su punto de operación óptimo, es decir, con la máxima eficiencia. Mientras se estaba realizando el inventario para el AERaudit, el volumen de aire necesario era de 4.200 metros cúbicos estándar por tanque y hora.

La planta de aguas residuales cuenta con dos tanques de aireación. Los turbos se diseñaron para 5.000 metros cúbicos estándar y, por tanto, pueden gestionar perfectamente la carga normal en términos de energía. Si la demanda se encuentra muy por debajo de este nivel, la Delta Hybrid asume el mando y los turbos se desconectan como unidades de carga base. Y si es necesario que el sistema funcione a su rendimiento máximo debido a temperaturas ambientes elevadas o a la demanda química de oxígeno (DQO), las tres máquinas juntas pueden llegar a los 13.000 metros cúbicos estándar. «Según nuestra experiencia, necesitamos un máximo de 12.000 en la parte superior. Por ende, con esta combinación de máquinas estamos completamente seguros», afirmaba Ralf Herde, gerente de la planta.

Suministro energético óptimo para satisfacer la demanda

Cada cambio que se produce en la carga del tratamiento de aguas tiene como resultado unos requisitos de aire completamente distintos. En lo relativo a la ejecución técnica, este hecho llevó a la estrategia Performance3. La gama de máquinas de la empresa de Baja Sajonia conforma la base para escoger la combinación de equipos adecuada entre soplantes de desplazamiento positivo, compresores de émbolos rotativos y turbos en función de las curvas de carga medidas y su proporción a lo largo de un periodo operativo. El control AERsmart regula qué máquina con su respectivo rendimiento, en combinación con qué otra máquina o sola, proporciona el aire suficiente en función de las características almacenadas de cada máquina. De esta forma, AERZEN garantiza que los requisitos de aire de la aireación estén siempre cubiertos con la tecnología energéticamente más eficiente - sin perder de vista el desgaste inherente a las constantes conexiones y desconexiones.

AERsmart gestiona la coordinación eficiente de la combinación de manera completamente autónoma e independiente del control del proceso de la planta de aguas residuales. «Nosotros no tenemos nada que ver con la regulación», declaraba Ralf Herde satisfecho. El gestor de la instalación lleva 20 años trabajando en esta planta diseñada para una población equivalente a 120.000 personas. Esto la convierte en la segunda mayor planta de la asociación Erftverband, que gestiona otras 35 plantas y empela a 500 personas en sus 1.900 kilómetros cuadrados de superficie. Además, existe un área de otros 2.300 kilómetros cuadrados donde la Erftverband observa e investiga sobre las condiciones de gestión del agua en relación con la extracción de lignito a cielo abierto. Así, su área de responsabilidad se extiende desde la frontera con Países Bajos hasta el Rin, y desde Neuss hasta Bad Münstereifel.

Para la Erftverband, el enfoque Performance3 y el análisis de los datos operativos con AERaudit son el modelo a seguir. El ingeniero de plantas Günter Breuer está convencido de que los resultados del experimento modelo tienen el potencial para seguir usándose más allá de la propia área de suministro de la empresa. «No somos una empresa pequeña e intercambiamos nuestras experiencias técnicas con las asociaciones vecinas regularmente». Más allá de las posibilidades técnicas de la tecnología de soplado moderna y las oportunidades que ofrece el control integrado, Günter Breuer cree que el éxito de la modernización se debe principalmente al compromiso de su equipo sobre el terreno. «Merece la pena echar un vistazo con mayor detenimiento para encontrar las grandes tuercas que todavía pueden apretarse un poco más».

Así pues, la eficiencia es una cuestión de cultura corporativa

En la planta de aguas residuales Bergheim- Kenten, el personal llevó a cabo la mayor parte de la conversión ellos mismos. Esta comenzó desmantelando las viejas soplantes y continuó con la adaptación de las tuberías y los conductos del aire y con el tendido de las líneas de conexión eléctrica. Por último, el equipo del gestor de la planta, Ralf Herde, también se encargó de integrar las nuevas soplantes AERZEN en el software del control de la planta de aguas residuales. De esta forma, la asociación ha ahorrado otros entre 60.000 y 100.000€ en comparación con una externalización, de acuerdo con la sugerencia de mejora que mencionábamos al principio. Günter Breuer: «Pensar en los sistemas también es una cuestión de cultura corporativa. Esto es lo que ha triunfado aquí. La clave es que todo el mundo lo desee y lo apoye. Estoy orgulloso de mis chicos».