¿Cómo pueden las compañías de aguas reducir los vertidos de aguas pluviales? (Parte 3)

En parte 1 y parte 2 de esta serie, hablamos de las estrategias para ayudar a las empresas de aguas a eliminar los vertidos por desbordamiento de aguas pluviales. Nos centramos en las ventajas de utilizar soluciones de bajo CAPEX, como las siguientes monitoreo de la condición como parte de una estrategia combinada de bajo-CAPEX y alto-CAPEX. El planteamiento propuesto permitiría a las compañías de aguas reducir el impacto ambiental, los plazos de ejecución y las molestias a la población, así como cumplir mucho más rápidamente los objetivos de desbordamiento de las aguas pluviales. También se ocuparía de factores como la obstrucción de las bombas, que las opciones de alto CAPEX, como las infraestructuras verdes, no suelen abordar. En este último artículo de la serie, profundizaremos en las ventajas exclusivas que la tecnología de análisis de firmas eléctricas ofrece a las empresas de suministro de agua.

¿Qué es el análisis de la firma eléctrica?

El análisis de la firma eléctrica (ESA) es una técnica de supervisión del estado que analiza los datos de corriente y tensión. Se basa en el hecho de que los cambios sutiles en el funcionamiento de una máquina afectan al campo magnético del motor conectado, que a su vez afecta a la tensión de alimentación y a la corriente de funcionamiento. Para descubrir fallos en desarrollo, la tecnología ESA utiliza diversas técnicas analíticas que proporcionan una imagen detallada del estado de los activos en todo el tren motriz, desde el motor hasta la transmisión y la carga (como la bomba, el transportador, la mezcladora y otros equipos accionados).

La técnica tiene un largo historial. Fue desarrollada por primera vez por los Laboratorios Nacionales de Oak Ridge en los años ochenta para supervisar de forma segura las válvulas accionadas por motor en una central nuclear. Como la ESA mide el voltaje y la corriente que se suministran al motor que acciona la válvula, puede hacer un seguimiento preciso del estado de toda la máquina. Y como la ESA capta señales eléctricas, sus sensores son sondas de corriente y tensión no invasivas que se instalan alrededor de los cables de fase en el armario de control del motor, no en la propia máquina.

Las ventajas exclusivas de la ESA

Las características de esta técnica de monitorización del estado ofrecen muchas ventajas a las compañías de aguas que pueden aprovecharse para reducir los vertidos por desbordamiento de aguas pluviales en el camino hacia 2050. A continuación se indican varias formas clave en las que puede aplicarse la tecnología basada en ESA:

Detección de bloqueos de bombas, una de las principales causas de episodios de contaminación:

Como ya se ha mencionado, el ESA puede detectar fallos a lo largo de todo el tren motriz, ya que cada fallo influirá en el campo electromagnético que rodea al motor eléctrico que acciona una bomba. Lo mismo ocurre con la obstrucción de la bomba, que también produce una firma específica en los datos de corriente y tensión. Cuando esto se combina con el conocimiento de la geometría de la máquina y el análisis en tiempo real, puede ayudar a los sistemas ESA a detectar y localizar los atascos de las bombas en una fase temprana.

Disponer de una herramienta para detectar atascos en tiempo real permitiría a las empresas de servicios públicos intervenir rápidamente y resolver los bloqueos de las bombas antes de que provoquen su avería y una posible contaminación del medio ambiente local. Por tanto, los sistemas basados en ESA podrían convertirse en una parte importante de una estrategia híbrida para reducir los vertidos de desbordamiento del alcantarillado combinado (CSO) y ayudar a cumplir los objetivos normativos en una fase temprana.

Supervisión remota y en tiempo real en entornos difíciles:

Los sensores ESA recopilan datos eléctricos mediante sondas de corriente y tensión no invasivas instaladas en el armario de control del motor, no en el propio equipo. Esto significa que ESA proporciona una forma de capturar datos precisos y utilizables sobre el estado de los activos de forma remota y en tiempo real, sin necesidad de realizar visitas periódicas a la estación de bombeo para levantar una bomba. Esto supone una gran ventaja para el sector de las aguas residuales, donde la mayoría de los activos están sumergidos, ya que permitiría a las empresas utilizar información basada en datos para mantener los equipos críticos y ser proactivas en su estrategia de mantenimiento de activos.

Una aplicación rápida da lugar a resultados rápidos:

La ubicación de los sensores ESA en el armario de control del motor permite una implantación/operación relativamente rápida y sencilla en comparación con otras técnicas que requieren visitar las bombas de toda una red para realizar el diagnóstico de los activos. Esto también implica una solución que puede implantarse a un coste menor y que los resultados pueden generarse rápidamente. Gracias a la detección y resolución de averías y atascos en una fase temprana, las compañías de aguas también pueden empezar a reducir rápidamente el número de episodios de contaminación y vertidos de CSO. Además, al detectar a distancia y en tiempo real los fallos en desarrollo, las empresas de suministro de agua podrían mitigar la necesidad de realizar visitas cíclicas a las estaciones de bombeo para comprobar el estado de las bombas. Esto supondría un importante ahorro en costes financieros y medioambientales.

Mejora de la eficiencia de la red mediante la optimización del rendimiento de las bombas:

La ESA puede utilizarse eficazmente para aumentar la eficiencia de la red mejorando el rendimiento de las bombas. Detectar y resolver los fallos en una fase temprana ya mejora la eficiencia de la red, ya que evita fallos catastróficos y ahorra energía (una bomba en mal estado consume más energía que una en buen estado). Además, un sistema basado en ESA puede identificar ineficiencias subyacentes comparando el funcionamiento real de la bomba con su funcionamiento deseado, que se produce en o cerca de su punto de mejor rendimiento (BEP). Las leyes de afinidad de las bombas permiten a los sistemas ESA transformar sus mediciones de corriente y tensión en estimaciones precisas de potencia, altura y caudal en tiempo real.

Esta información puede ayudar a las empresas de servicios públicos a corregir una bomba que esté funcionando muy lejos de su BEP, lo que alarga la vida útil del activo y reduce los riesgos operativos. La información en tiempo real puede ayudar en la toma de decisiones, desde la programación de acciones correctivas inmediatas hasta la aplicación de cambios en los procesos a largo plazo. Por ejemplo, puede utilizarse para detectar si un equipo está mal configurado o es demasiado grande. Rectificar estos problemas puede contribuir a aumentar la fiabilidad y ahorrar energía.

ESA en la industria

La ESA ya se utiliza ampliamente en el sector del agua, ayudando a las empresas a adoptar una estrategia de mantenimiento más proactiva y a abordar con éxito los atascos de bombas y, a su vez, los posibles casos de contaminación. Recientemente, la empresa británica Yorkshire Water eligió ampliar el uso de la vigilancia de la ESA para cubrir toda su red de aguas residuales. A continuación se muestra un ejemplo de cómo un sistema basado en ESA de Samotics se está aprovechando en la vida real dentro de la industria del agua: