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Alcantarillas más inteligentes: Detección de atascos en estaciones de bombeo con datos sobre el estado de los activos en tiempo real.

Índice

Los atascos en las estaciones de bombeo de aguas residuales son una de las principales causas de incidentes de contaminación. Un análisis reciente de los casos de desbordamiento del alcantarillado combinado en Inglaterra reveló que casi uno de cada cinco incidentes tuvo lugar en estaciones de bombeo. [1]. Esto significa que la detección y prevención de atascos en las estaciones de bombeo ofrece una gran oportunidad para reducir los episodios de contaminación. 

Atascos de bombas de aguas residuales 

Las bombas de aguas residuales desempeñan un papel vital en la red de distribución de aguas residuales. Por desgracia, es demasiado fácil que estos importantes activos se bloqueen. Uno de los principales culpables son los atascos provocados por artículos no biodegradables como toallitas húmedas, pañales, bastoncillos de algodón y aceite endurecido. Estos objetos, que se tiran por error por el desagüe, se acumulan y forman "fatbergs" que restringen el flujo de aguas residuales. Otro culpable es que a veces objetos duros como piedras, juguetes o incluso ramitas pueden dañar los componentes de la bomba. En otros casos, un atasco puede provocar una desconexión del motor o una avería inesperada de la bomba. En cualquier caso de atasco o avería del equipo, existe el peligro de que las aguas residuales, en lugar de ser transportadas lejos, se acumulen en el interior del pozo e inunden los alrededores, provocando un incidente de contaminación.

Soluciones directas e indirectas

Hoy en día, las empresas de suministro de agua disponen de varias soluciones directas e indirectas que ayudarían a evitar los atascos en las estaciones de bombeo. Muchas compañías de agua de todo el mundo ya están invirtiendo muchos recursos en aumentar la resistencia del sistema de aguas residuales mediante la construcción de nuevas infraestructuras, el rediseño de la red para separar las aguas pluviales de las residuales, la inversión en infraestructuras verdes y mucho más. Del mismo modo, una campaña concertada de educación de los consumidores podría disminuir el número de estos incidentes al reducir la cantidad de materiales inapropiados que se arrojan por los inodoros y desagües, provocando la obstrucción de las tuberías y bombas de aguas residuales. Hasta que los consumidores cambien su comportamiento, la única opción directa de que disponen las empresas de aguas residuales es detectar y resolver los atascos de las bombas antes de que provoquen un desbordamiento. Ahí es donde las soluciones analíticas y de supervisión del estado de los activos en tiempo real ya están desempeñando un papel importante hoy en día, permitiendo a las empresas de aguas residuales hacer frente a los atascos a tiempo.



Firma eléctrica (ESA)

Tradicionalmente, las empresas de aguas residuales realizan miles de visitas al año para elevar, inspeccionar y desatascar de forma preventiva las bombas de aguas residuales. Esto supone un importante reto operativo y logístico, con un alto riesgo de que se produzcan fallos inesperados entre las visitas. Pero, ¿y si existiera una forma de realizar un seguimiento fiable de los atascos de las bombas desde lejos, incluso en el caso de bombas sumergidas en pozos húmedos? 

Puede parecer una ilusión, pero existe una sólida tecnología de detección de fallos que hace exactamente eso. Se llama análisis de firma eléctrica (ESA). Como su nombre indica, La ESA mide la tensión y la corriente que se suministra al motor que acciona la bomba u otro equipo para realizar un seguimiento preciso del estado de toda la máquina. Dado que 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 la seguridad del armario de control del motor, no en la propia bomba. Esto significa que los sensores ESA nunca estarán expuestos a las condiciones corrosivas y abrasivas en las que funciona una bomba sumergida.. Esta tecnología permite obtener información precisa y útil sobre equipos que antes eran difíciles o incluso imposibles de supervisar. Combinadas con sensores inalámbricos y aprendizaje automático, las soluciones ESA del siglo XXI tienen el potencial de detectar con antelación la degradación del estado de los activos y la obstrucción de las bombas. 

ESA y detección de obstrucciones

Tanto los fallos eléctricos como los mecánicos afectan ale señales de corriente y tensión, y cada avería tiene su propia "firma" característica. Lo mismo ocurre con los atascos de las bombas, que también producen una firma específica en los datos eléctricos. Cuando esto se combina con el conocimiento de las características del motor y los algoritmos de aprendizaje automático, puede ayudar a los sistemas de ESA a detectar así como a localizar los atascos de las bombas en una fase temprana.

LECTURA RELACIONADA: Utilice la analítica avanzada para detectar a distancia los atascos de las bombas, lo que evita incidentes de contaminación y permite optimizar la planificación del mantenimiento [explicador].

Tres ventajas de la tecnología de detección de obstrucciones

A petición de nuestros clientes y con sus aportaciones, hemos diseñado conjuntamente un función de detección de bloqueos como parte de nuestro SAM4 Health para alertar con antelación de los atascos. Desde el lanzamiento de la función, nuestros clientes han utilizado las alarmas del sistema resultantes para evitar numerosos incidentes de contaminación potencial. Este blog explorará cómo estas tres situaciones del mundo real demuestran las ventajas de la tecnología de detección de atascos en el camino hacia cero incidentes de contaminación. 

Beneficio 1: Priorizar el mantenimiento en función del estado de toda la estación de bombeo

Un cliente tenía una estación de bombeo de aguas residuales con dos bombas situadas en el mismo lugar que funcionaban en un régimen de alternancia de servicio-espera. Una noche, los datos del SAM4 detectaron signos de obstrucción en una de las bombas. El análisis confirmó que una de las bombas presentaba un bloqueo parcial persistente, mientras que la otra estaba bien. Tras 48 horas de estrecha vigilancia, el cliente recibió una alerta de prioridad media que le notificaba el atasco en curso y recomendaba su mantenimiento la semana siguiente.

Una semana después, la otra bomba empezó a mostrar signos de atasco. Como esto podía suponer un riesgo de contaminación, se envió una alerta roja al cliente. Confirmaron lo que había detectado la función de detección de atascos de SAM4: ambas bombas estaban parcialmente bloqueadas. Esta visión fiable de los acontecimientos en curso, teniendo en cuenta la configuración de toda la estación de bombeo, permitió al cliente planificar su mantenimiento, así como tomar medidas de emergencia cuando era necesario. Estas detecciones también evitaron 40 000 euros en costes de mantenimiento y una multa por contaminación estimada en 150 000 euros.

Resultados de atascos de un estudio de caso de Yorkshire Water que al cabo de un tiempo vuelven a estar sanos.
En el gráfico siguiente se aprecia claramente la resolución de ambos atascos. Una vez que el personal de mantenimiento eliminó los atascos, las puntuaciones de atasco continuamente altas de la bomba 2 y los signos de atasco en desarrollo de la bomba 1 se disiparon, volviendo a niveles de puntuación de atasco saludables.

Ventaja 2: Localización exacta de la obstrucción

El sistema SAM4 Health detectó un aumento de las puntuaciones de atasco en una bomba de otra estación con dos bombas. Cuando las puntuaciones de atasco se mantuvieron constantes durante un largo periodo de seguimiento, el cliente programó una inspección completa por parte de los ingenieros del OEM. Antes de la visita, nuestros expertos analistas analizaron a fondo los datos y pudieron detectar el problema.

El análisis indicó un aumento constante de la energía espectral en torno a la frecuencia de alimentación y un cambio repentino de la potencia activa, que son indicadores de cavitación. Basándonos en estos datos, aconsejamos que la obstrucción se estaba formando fuera de la bomba y recomendamos al cliente que comprobara si había alguna obstrucción en la entrada y en el lado de descarga de la estación de bombeo. La inspección confirmó que la entrada de la bomba estaba bloqueada. El activo se paró para realizar tareas de mantenimiento. Después de que el cliente limpiara el pozo y la entrada de la bomba, el sistema Samotics' confirmó que la bomba había vuelto a comportarse correctamente.

Puntuaciones de atascos cuando Yorkshire Water inspecciona la bomba 2. Sólo se muestran las puntuaciones de la bomba 1
Gráfico de las bombas 1 y 2 que muestra la reanudación de las puntuaciones normales de obstrucción tras la limpieza del pozo. 

Ventaja 3: Garantizar una visión fiable de los activos

Una estación de bombeo de aguas residuales tenía dos bombas situadas en el mismo lugar que estaban supervisadas por sistemas de telemetría, así como por la solución de supervisión de activos de Samotics. Un día, los sistemas de telemetría mostraron que una de las bombas se había disparado. Esto no constituiría normalmente una emergencia, ya que la otra bomba podría mantener las operaciones en el sitio hasta que se pudiera planificar el mantenimiento.

Sin embargo, SAM4 Health detectó un atasco en ambas bombas. Esto provocó una respuesta de emergencia, ya que un atasco en ambas bombas suponía un grave riesgo de contaminación. El equipo de mantenimiento de emergencia confirmó que ambas bombas estaban atascadas y que los sistemas de telemetría habían experimentado un problema transitorio que hizo creer al cliente que la estación de bombeo alcanzaba el caudal deseado cuando no era así.

Resultados de atasco elevados detectados por SAM4 en la bomba 1 (verde) y la bomba 2 (rosa), que vuelven a la normalidad tras el mantenimiento.
Gráfico de las bombas 1 y 2 que muestra la reanudación de las puntuaciones normales de obstrucción tras la intervención de mantenimiento.

Según nuestro cliente, habrían sufrido un episodio de contaminación en esta estación sin la función de detección de atascos. Esto habría causado importantes daños al medio ambiente y a su reputación, además de unos 40 000 euros en costes de mantenimiento y una multa por contaminación estimada en 150 000 euros. 

Prevención de la contaminación

Las empresas del agua necesitan todas las herramientas de su arsenal para combatir sus crecientes desafíos. La prevención de la contaminación es un reto especialmente duro, tanto a nivel empresarial como comunitario. Las estaciones de bombeo de aguas residuales desempeñan un papel crucial en la prevención de estos fenómenos, por lo que su mantenimiento es crucial.

Los equipos de las estaciones de bombeo también son de difícil acceso, debido a la lejanía de las estaciones o al hecho de que las bombas están sumergidas. Por eso, conocer con precisión el estado de las bombas en tiempo real cambia las reglas del juego. No sólo es posible evitar episodios de contaminación, sino también optimizar y utilizar más eficazmente los recursos de mantenimiento. 

La tecnología de detección de atascos puede ser clave para prevenir estas emergencias y, al mismo tiempo, mantener más eficientemente las estaciones de bombeo. Si tiene curiosidad por saber cómo funciona esto en la práctica, ¿por qué no descubra nuestra tecnología o Más información sobre la AEE?

Notas a pie de página

[1] T. Giakoumis y N. Voulvoulis, Desbordamientos del alcantarillado combinado: relación entre los datos de seguimiento de la duración de los sucesos y la capacidad de los sistemas de aguas residuales en Inglaterra (Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2023, 9, 707).

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