Plan" de Yorkshire Water para optimizar la estrategia de mantenimiento
Yorkshire Water se ha comprometido a construir unas redes de aguas limpias y residuales sólidas y resistentes para el futuro de aquí a 2050 y más allá. Esta es la base de lo que denomina su "Plan para Yorkshire", cuyo objetivo es suministrar sus servicios preservando el medio ambiente y manteniendo las facturas lo más bajas posible. Actualmente, sus redes dan servicio a los 5,4 millones de habitantes de Yorkshire, a los millones de visitantes anuales y a unas 140.000 empresas.
Yorkshire Water está optimizando sus operaciones de mantenimiento a través de la innovación como una forma de cumplir su visión. La empresa invierte en diversas tecnologías, con el objetivo de mejorar todos los aspectos de los servicios que ofrece y desarrollar la resistencia del sistema. Para ello, Yorkshire Water seleccionó las soluciones de supervisión del estado de los activos SAM4 y Energy de Samotics. El objetivo es transformar la forma en que Yorkshire Water supervisa la salud de sus equipos críticos, especialmente en lo que respecta a los bloqueos, y optimizar el funcionamiento de sus estaciones de bombeo de aguas residuales.
Gracias a la optimización de las estaciones de bombeo de aguas residuales de Yorkshire Water mediante SAM4 , se reduce en gran medida la necesidad de realizar inspecciones cíclicas de las bombas, lo que mejora el rendimiento de los activos, la eficiencia y reduce los casos de contaminación. Esto, a su vez, reduce los costes operativos y garantiza que las actividades de Yorkshire Water sigan contribuyendo a la limpieza de los ríos y a un medio ambiente sano.
Samotics es un proveedor líder de información procesable en tiempo real para optimizar el rendimiento y la eficiencia energética de motores de CA y equipos rotativos. Mediante algoritmos basados en IA y una técnica denominada análisis de firmas eléctricas (ESA), Samotics ofrece a Yorkshire Water una tecnología de detección de fallos robusta y de alta calidad. Esto se combina con información sobre el rendimiento y la energía para ayudar a llevar a buen término la estrategia de Yorkshire Water.
Soluciones analíticas avanzadas para el bloqueo de bombas
Para tratar unos 1.000 millones de litros de aguas residuales al día, Yorkshire Water gestiona más de 600 plantas de tratamiento de aguas residuales y dispone de una flota de bombas sumergidas en más de 2.000 estaciones de bombeo de aguas residuales. El uso de SAM4 para supervisar estos equipos a distancia proporciona a Yorkshire Water datos fiables y procesables sobre el estado y el rendimiento de los activos, sin necesidad de realizar visitas cíclicas a las instalaciones. Para ello, recoge datos de alta frecuencia de sensores situados en el armario de control del motor de las bombas y emplea un conjunto de técnicas para analizar la firma eléctrica del motor.
Yorkshire Water indicó que el mayor reto al que se enfrentaba en cuanto a coste e impacto era el bloqueo de las bombas. Esto puede provocar el deterioro de la salud de los activos, su avería, la pérdida de servicio y episodios de contaminación, que tienen implicaciones medioambientales. En las estaciones de bombeo y las depuradoras, la eliminación de los atascos se ha convertido en parte de la rutina diaria.
Para ayudar a gestionar y evitar que se produzcan obstrucciones, los equipos de mantenimiento de Yorkshire Water realizan unas 70.000 visitas al año para elevar e inspeccionar las bombas y encontrar obstrucciones si se han producido.
Esto conlleva importantes costes financieros en horas de personal, así como costes asociados y emisiones relacionadas con el transporte. Si se tiene en cuenta que muchas bombas inspeccionadas están en buen estado de funcionamiento, el coste es aún mayor.
Para ayudar a afrontar este importante reto, los científicos de datos de Samotics trabajaron en estrecha colaboración con Yorkshire Water para desarrollar una función mejorada de detección de bloqueos en su solución SAM4.
Proporciona alertas en tiempo real de dónde se están produciendo atascos y tiene en cuenta la configuración y la dinámica de la estación de bombeo para ofrecer una estimación inteligente de la gravedad de los incidentes de atasco. Estas funciones permiten a Yorkshire Water detectar los atascos en sus primeras fases, optimizar su programación de mantenimiento y evitar que se produzcan episodios de contaminación.
Para determinar su eficacia, SAM4 y su función de detección de atascos se implantaron inicialmente en un conjunto selecto de instalaciones de Yorkshire Water. Desde el inicio de este proyecto piloto, Yorkshire Water decidió implantar la solución en toda su red de alcantarillado, que abarca miles de instalaciones.
Cómo la detección de obstrucciones en tiempo real reduce los casos de contaminación
En el corazón de cada estación de bombeo de aguas residuales de la red de Yorkshire Water hay dos bombas situadas en el mismo lugar que funcionan de forma alterna (una encendida y otra apagada) para ayudar a transferir las aguas residuales a una instalación de tratamiento de aguas residuales asociada.
De este modo se garantiza la redundancia del sistema en caso de que una de las bombas se atasque o se desconecte. Sin embargo, si las dos bombas de una estación se atascan, se crea un problema grave que puede provocar un episodio de contaminación. La falta de información concreta sobre el estado de cada bomba aumenta el riesgo de que esto ocurra.
La recepción de alertas en tiempo real sobre el desarrollo de bloqueos está teniendo un impacto significativo en las operaciones de Yorkshire Water.
Una vez puesto en marcha en una serie de estaciones de bombeo de Yorkshire Water, pasaron dos semanas antes de que se detectara el primer incidente de bloqueo, y el sistema fue capaz de detectar más de diez casos (parciales) de bloqueo en cuatro meses.
Así lo ilustran los tres siguientes estudios de caso de SAM4.
La función de bloqueo alerta de los incidentes que se producen en las dos bombas de una estación de bombeo de aguas residuales.
En una estación de bombeo de aguas residuales de la red de Yorkshire Water, dos bombas situadas en el mismo lugar funcionan alternativamente para satisfacer la demanda y proporcionar redundancia al sistema. Una noche, una bomba (bomba 2) mostró síntomas de obstrucción.
Esto puede observarse en la figura 1, donde las puntuaciones de obstrucción se mantuvieron continuamente altas tras el inicio del incidente. El cotejo de estas puntuaciones de bloqueo con otros datos analizados sugirió que podría haber un bloqueo (parcial) que persistía mientras la bomba estaba en funcionamiento. Con otra bomba en funcionamiento en la estación, esto no creó una situación de respuesta de emergencia en ese momento.
Se decidió seguir vigilando de cerca la situación durante 48 horas para determinar si era necesaria una visita al lugar o si la obstrucción desaparecería por sí sola en ese plazo.
La siguiente imagen muestra el punto de datos generado por SAM4 que muestra el inicio de un bloqueo.
Dos días después, al no observarse ninguna mejora, se generó una alerta naranja y se envió al cliente indicando un incidente de bloqueo en el surtidor. En la alerta se indicaba que no era necesario actuar el mismo día y que la situación podría resolverse la semana siguiente sin afectar al funcionamiento de la estación de bombeo.
Una semana más tarde, sin embargo, los datos también indicaron signos de obstrucción en la otra bomba de la estación (bomba 1). Los atascos en ambas bombas crearon una situación de emergencia debido al aumento del riesgo de contaminación. Por ello, se envió al cliente una notificación de alerta roja (véase la figura 2 de la página anterior).
Yorkshire Water envió inmediatamente un equipo de mantenimiento y sacó ambas bombas de la estación de bombeo. Comprobaron que, efectivamente, ambas bombas estaban parcialmente bloqueadas, lo que confirmaba las detecciones de SAM4 y su función de detección de bloqueos. Una vez eliminados los bloqueos y puestas de nuevo en funcionamiento las bombas, las puntuaciones de los bloqueos y otras métricas de apoyo volvieron a niveles de funcionamiento saludables. Esto puede verse en
Figura 3.
La función de bloqueo de SAM4 detectó con éxito los problemas. Proporcionó una visión continua de la gravedad de la situación y alertó de cuándo era necesario actuar. Esto permitió a Yorkshire Water optimizar la planificación del mantenimiento y evitar una posible contaminación.
La función de detección de atascos ayuda a diagnosticar un atasco fuera de la bomba
En una estación de bombeo de aguas residuales de la red de Yorkshire Water, SAM4 detectó un bloqueo en desarrollo (véase la figura 4). Esto se debió al aumento de las puntuaciones de bloqueo procedentes de la función de detección de bloqueos de SAM4 en relación con una de las bombas (bomba 2). Tras un largo periodo de control en el que la situación no mejoró, el cliente programó el levantamiento de las dos bombas.
para una inspección completa por ingenieros del fabricante de la bomba.
Esto tuvo lugar dos meses después de la indicación inicial de bloqueo. Antes, los expertos de SAM4 y Samotics realizaron diagnósticos adicionales del problema.
Pudieron determinar que la obstrucción estaba fuera de la bomba basándose en los indicadores de eventos de obstrucción de SAM4 (potencia activa ligeramente inferior y una energía espectral elevada alrededor del suministro) y aconsejaron al cliente que comprobara la entrada y el lado de descarga de la estación de bombeo para ver si había alguna obstrucción. Para el cliente fue muy beneficioso poder especificar dónde se encontraba la obstrucción en el sistema.
El fabricante de la bomba confirmó este diagnóstico tras la inspección de la bomba y la bomba 2 se puso fuera de servicio. Después de que el cliente pudiera limpiar el pozo y la entrada de la bomba, las anomalías desaparecieron y el SAM4 confirmó un comportamiento saludable, una vez que ambas bombas volvieron a estar en línea (véase la figura 5).
La función de detección de bloqueos sólo ofrece visibilidad en la estación de bombeo, ya que el sistema de telemetría experimenta problemas temporales
En una estación de bombeo de aguas residuales de Yorkshire Water funcionaban dos bombas situadas en el mismo lugar. Yorkshire Water las supervisaba con la solución SAM4 de Samotics y su función de detección de bloqueos, junto con sistemas de telemetría adicionales. Una de las bombas (bomba 2) mostraba signos de obstrucción, es decir, puntuaciones de obstrucción más altas de lo normal, y estaba siendo vigilada de cerca (véase la figura 6). Finalmente se paró.
La otra bomba (bomba 1) tenía un comportamiento normal. Al día siguiente, los sistemas de telemetría indicaron que una de las bombas se había disparado y la otra seguía funcionando con normalidad. Esto, en sí mismo, no constituía una situación de respuesta de emergencia.
La otra bomba de la estación podía hacer frente a la demanda asociada hasta que un equipo de mantenimiento de Yorkshire Water pudiera visitar el lugar y rectificar la situación. Sin embargo, a diferencia de los datos de telemetría, la función de bloqueo de SAM4 detectó que ambas bombas se habían bloqueado por completo y se habían disparado, lo que creó una situación de respuesta de emergencia.
Se envió una alerta roja a Yorkshire Water (véase la figura 7), que envió inmediatamente un equipo de mantenimiento al lugar. Confirmaron que ambas bombas estaban bloqueadas. También confirmaron que los sistemas de telemetría adicionales habían experimentado un problema transitorio durante el cual no proporcionaban datos correctos.
La situación se resolvió y ambas bombas volvieron a funcionar. Así lo confirmó el cuadro de mandos de SAM4, donde los datos asociados indicaban una vuelta al comportamiento normal de las bombas. De no haber sido por la detección de la situación por parte de la función de bloqueo de SAM4, se habría producido sin duda un episodio de contaminación, según Yorkshire Water.
Esto se debió a que los sistemas de telemetría indicaban un comportamiento normal en una de las bombas. Se calculó que esto habría costado 130.000 libras (150.000 euros) en multas reglamentarias y causado un importante daño a la reputación de la empresa.
El panorama futuro de Yorkshire Water
El problema de los atascos es grande y relevante desde el punto de vista medioambiental, tanto en términos de posibles episodios de contaminación como de costes financieros y emisiones asociadas a las inspecciones. Al desarrollar una función de detección precisa de atascos en su solución SAM4, Samotics proporciona a Yorkshire Water información continua y en tiempo real sobre la gravedad de los incidentes de atascos en sus estaciones de bombeo.
Esto les permite planificar las actividades de mantenimiento de forma óptima para evitar que se produzcan episodios de contaminación. Se ahorran costes de mantenimiento al tratar los problemas en una fase temprana, cuando son menos graves. Así se evitan los costes de reparaciones de emergencia o de sustitución completa de los equipos.
Y lo que es más importante, la información remota continua sobre el estado y el rendimiento de las bombas mitiga la necesidad de realizar visitas cíclicas a las bombas, visitando las estaciones de bombeo sólo cuando surge algún problema. La adopción de una estrategia de mantenimiento más proactiva con SAM4 demuestra el compromiso de Yorkshire Water con la mejora de sus operaciones comerciales mediante el uso de las técnicas analíticas más modernas.
Está ayudando a Yorkshire Water a mejorar la eficacia y fiabilidad de su red de aguas residuales y, al mismo tiempo, a reducir los costes operativos derivados de los atascos. Por ello, SAM4 constituye un elemento clave de los planes de Yorkshire Water en el marco de su "Plan para Yorkshire" para mantener sus servicios, preservar el medio ambiente y mantener las facturas de los clientes lo más bajas posible.
Con este fin, Yorkshire Water está incorporando SAM4 y su función de detección de bloqueos en toda su red de alcantarillado, que abarca miles de bombas de aguas residuales, al tiempo que despliega SAM4 en un amplio conjunto de activos críticos de aguas limpias y residuales en todo Yorkshire.
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