Fognature più intelligenti: Rilevare gli intasamenti nelle stazioni di pompaggio con i dati sulla salute degli asset in tempo reale

I blocchi nelle stazioni di pompaggio delle acque reflue sono una delle principali cause di inquinamento. Una recente analisi degli eventi di tracimazione delle fognature in Inghilterra ha rilevato che quasi un incidente su cinque ha avuto luogo nelle stazioni di pompaggio. [1]. Ciò significa che individuare e prevenire gli intasamenti nelle stazioni di pompaggio offre un'enorme opportunità di ridurre gli eventi inquinanti. 

Blocco delle pompe di scarico 

Le pompe per acque reflue svolgono un ruolo fondamentale nella rete di distribuzione delle acque reflue. Purtroppo, è fin troppo facile che queste importanti risorse si blocchino. Uno dei principali responsabili sono le ostruzioni causate da oggetti non biodegradabili come salviette umidificate, pannolini, cotton fioc e olio indurito. Questi oggetti, erroneamente scaricati o versati negli scarichi, si accumulano e formano dei "fatberg" che limitano il flusso delle acque reflue. Un'altra causa è che a volte oggetti duri come pietre, giocattoli o addirittura ramoscelli possono danneggiare i componenti della pompa. In altri casi, un'ostruzione può provocare il danneggiamento del motore o la rottura improvvisa della pompa. In ogni caso di intasamento o di guasto dell'apparecchiatura, c'è il rischio che le acque reflue, invece di essere trasportate via, si accumulino all'interno del pozzo e inondino l'area circostante, provocando inquinamento.

Soluzioni dirette e indirette

Oggi le aziende idriche hanno a disposizione diverse soluzioni dirette e indirette che possono aiutare a prevenire i blocchi delle stazioni di pompaggio. Molte società idriche in tutto il mondo stanno già investendo molte risorse per aumentare la resilienza del sistema delle acque reflue, costruendo nuove infrastrutture, riprogettando la rete per separare le acque meteoriche dalle acque reflue, investendo in infrastrutture verdi e molto altro. Allo stesso modo, una campagna concertata di educazione dei consumatori potrebbe ridurre il numero di questi incidenti, diminuendo la quantità di materiali inappropriati che vengono gettati nel water e negli scarichi, causando l'intasamento delle tubature e delle pompe di scarico. Finché i consumatori non modificheranno il loro comportamento, l'unica opzione diretta a disposizione delle società di gestione delle acque reflue è quella di individuare e risolvere i blocchi delle pompe prima che causino uno straripamento. È qui che le soluzioni di monitoraggio e analisi della salute degli asset in tempo reale svolgono già oggi un ruolo importante, consentendo alle aziende idriche di affrontare i blocchi in modo tempestivo.

Firma elettrica analisi (ESA) monitoraggio

Tradizionalmente, le aziende che si occupano di acque reflue effettuano migliaia di visite all'anno per sollevare, ispezionare e sbloccare preventivamente le pompe di scarico. Questo comporta una notevole sfida operativa e logistica, con un elevato rischio di guasti imprevisti tra una visita e l'altra. Ma se esistesse un modo per monitorare in modo affidabile l'intasamento delle pompe da lontano, anche per le pompe sommerse nei pozzi? 

Può sembrare un pio desiderio, ma esiste una robusta tecnologia di rilevamento dei guasti che fa esattamente questo. Si chiama analisi della firma elettrica (ESA). Come suggerisce il nome, ESA misura la tensione e la corrente fornite al motore che aziona la pompa o altre apparecchiature per monitorare con precisione lo stato di salute dell'intera macchina. Poiché ESA cattura i segnali elettrici, i suoi sensori sono sonde di corrente e tensione non invasive che si installano intorno ai fili di fase nella sicurezza del quadro elettrico del motore, non sulla pompa stessa. Ciò significa che i sensori ESA non saranno mai esposti alle condizioni corrosive e abrasive in cui opera una pompa sommersa.. Questa tecnologia consente di fornire informazioni accurate e utilizzabili su apparecchiature che prima era difficile o addirittura impossibile monitorare. In combinazione con i sensori wireless e l'apprendimento automatico, le soluzioni ESA del 21° secolo hanno il potenziale per individuare precocemente il degrado delle risorse e l'intasamento delle pompe. 

ESA e rilevamento delle ostruzioni

Sia i guasti elettrici che quelli meccanici influiscono suisegnali di corrente e tensione, e ogni guasto ha la sua "firma" caratteristica. Lo stesso vale per l'intasamento della pompa, che produce una firma specifica nei dati elettrici. Se questo dato viene combinato con la conoscenza delle caratteristiche del motore e con algoritmi di apprendimento automatico, può aiutare i sistemi ESA a rilevare e localizzare precocemente gli intasamenti delle pompe.

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Tre vantaggi della tecnologia di rilevamento degli intasamenti

Su richiesta e con il contributo dei nostri clienti, abbiamo progettato un sistema di funzione di rilevamento dell'ostruzione come parte del nostro SAM4 Health per fornire avvisi tempestivi di eventi di intasamento. Dal lancio della funzione, i nostri clienti hanno utilizzato gli allarmi del sistema per prevenire numerosi potenziali incidenti di inquinamento. In questo blog si analizzerà come queste tre situazioni reali dimostrino i vantaggi della tecnologia di rilevamento degli intasamenti sulla strada verso l'azzeramento degli episodi di inquinamento. 

Beneficio 1: stabilire le priorità di manutenzione in base allo stato dell'intera stazione di pompaggio

Un cliente aveva una stazione di pompaggio delle acque reflue con due pompe co-locate che operavano in un regime alternato di duty-standby. Una notte, i dati SAM4 hanno rilevato segni di un blocco in una delle pompe. L'analisi ha confermato che una pompa aveva un blocco parziale persistente, mentre l'altra era a posto. Dopo 48 ore di attento monitoraggio, il cliente ha ricevuto un avviso di media priorità che lo informava dell'intasamento in corso e raccomandava la manutenzione la settimana successiva.

Una settimana dopo, l'altra pompa ha iniziato a mostrare segni di intasamento. Poiché ciò poteva comportare il rischio di un evento di inquinamento, è stato inviato un allarme rosso al cliente. I tecnici hanno confermato quanto rilevato dalla funzione di rilevamento degli intasamenti SAM4: entrambe le pompe erano parzialmente bloccate. Questa visione affidabile degli sviluppi in corso, che tiene conto della configurazione dell'intera stazione di pompaggio, ha permesso al cliente di pianificare la manutenzione e di intervenire in caso di emergenza. Questi rilevamenti hanno anche evitato 40.000 euro di costi di manutenzione e una multa per inquinamento stimata in 150.000 euro.

Vantaggio 2: individuare esattamente il punto in cui si sta formando l'ostruzione

Il sistema SAM4 Health ha rilevato un aumento dei punteggi di intasamento su una pompa in un'altra stazione a due pompe. Quando i punteggi di intasamento sono rimasti costanti per un lungo periodo di monitoraggio, il cliente ha programmato un'ispezione completa da parte dei tecnici OEM. Prima della visita, i nostri esperti analisti hanno effettuato un'analisi approfondita dei dati e sono riusciti a individuare il problema.

L'analisi ha indicato un aumento costante dell'energia spettrale intorno alla frequenza di alimentazione e una variazione improvvisa della potenza attiva, indicatori di cavitazione. Sulla base di questi dati, abbiamo ritenuto che il blocco si stesse formando all'esterno della pompa e abbiamo consigliato al cliente di controllare l'ingresso e il lato di scarico della stazione di pompaggio per verificare la presenza di eventuali ostruzioni. L'ispezione ha confermato che l'ingresso della pompa era bloccato. L'impianto è stato spento per la manutenzione. Dopo che il cliente ha pulito il pozzo e l'ingresso della pompa, il sistema Samotics' ha confermato che la pompa era tornata a funzionare correttamente.

Vantaggio 3: garantire una visione affidabile degli asset

Una stazione di pompaggio delle acque reflue aveva due pompe collegate tra loro, monitorate da sistemi di telemetria e dalla soluzione di monitoraggio degli asset di Samotics. Un giorno, i sistemi di telemetria hanno mostrato che una delle pompe era saltata. In genere questo non costituisce un'emergenza, in quanto l'altra pompa può mantenere il funzionamento del sito fino a quando non viene pianificata la manutenzione.

Tuttavia, l'SAM4 Health ha rilevato un intasamento in entrambe le pompe. Ciò ha richiesto un intervento di emergenza, poiché un intasamento di entrambe le pompe rappresentava un grave rischio per un evento di inquinamento. La squadra di manutenzione di emergenza ha confermato che entrambe le pompe erano intasate e che i sistemi di telemetria avevano avuto un problema transitorio che aveva indotto il cliente a credere che la stazione di pompaggio avesse raggiunto il flusso desiderato, mentre non era così.

Secondo il nostro cliente, si sarebbe verificato un evento di inquinamento in questa stazione senza la funzione di rilevamento dell'intasamento. Ciò avrebbe causato un significativo danno ambientale e di reputazione, oltre a circa 40.000 euro di costi di manutenzione e una multa per inquinamento stimata in 150.000 euro. 

Prevenzione dell'inquinamento

Le aziende idriche hanno bisogno di tutti gli strumenti a loro disposizione per affrontare le crescenti sfide. La prevenzione dell'inquinamento è una sfida particolarmente impegnativa, sia a livello aziendale che comunitario. Le stazioni di pompaggio delle acque reflue svolgono un ruolo cruciale nella prevenzione di questi eventi, per cui la loro manutenzione è fondamentale.

Le apparecchiature delle stazioni di pompaggio sono anche difficili da raggiungere, a causa della lontananza delle stazioni o del fatto che le pompe sono sommerse. Per questo motivo, una visione accurata dello stato delle pompe in tempo reale può cambiare le carte in tavola. Non solo si possono evitare gli eventi di inquinamento, ma si possono anche ottimizzare le risorse di manutenzione e utilizzarle in modo più efficiente. 

La tecnologia di rilevamento degli intasamenti può essere la chiave per prevenire queste emergenze e mantenere più efficienti le stazioni di pompaggio. Se siete curiosi di sapere come funziona nella pratica, perché non visita alla nostra tecnologia o Per saperne di più su ESA?

Note a piè di pagina

[1] T. Giakoumis e N. Voulvoulis, Tracimazioni di fognature combinate: mettere in relazione i dati di monitoraggio della durata degli eventi con la capacità dei sistemi di acque reflue in Inghilterra (Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2023, 9, 707).