Como é que as empresas de água podem reduzir as descargas de águas pluviais? (Parte 3)

Em parte 1 e parte 2 desta série, debatemos estratégias para ajudar as empresas de água a eliminar as descargas de águas pluviais. Esta série centrou-se nos benefícios da utilização de soluções de baixo CAPEX, tais como monitorização do estado como parte de uma estratégia combinada de baixo CAPEX/alto CAPEX. A abordagem proposta permitiria às empresas de água reduzir o impacto ambiental, os prazos de execução e as perturbações para o público, bem como cumprir muito mais rapidamente os objectivos em matéria de transbordamento de águas pluviais. Também lidaria com factores como o entupimento de bombas que as opções de elevado CAPEX, como as infra-estruturas verdes, normalmente não abordam. Neste último artigo da série, analisaremos em pormenor as vantagens únicas que a tecnologia de análise de assinaturas eléctricas proporciona aos serviços de abastecimento de água.

O que é a análise da assinatura eléctrica?

A análise da assinatura eléctrica (ESA) é uma técnica de monitorização do estado que analisa os dados da corrente e da tensão. Baseia-se no facto de que alterações subtis no funcionamento de uma máquina afectam o campo magnético do motor ligado, o que por sua vez afecta a tensão de alimentação e a corrente de funcionamento. Para detetar falhas em desenvolvimento, a tecnologia ESA utiliza uma variedade de técnicas analíticas para fornecer uma imagem detalhada do estado dos activos em todo o sistema de tração, desde o motor à transmissão e à carga (como a bomba, o transportador, o misturador e outros equipamentos accionados).

A técnica tem um longo historial. Foi desenvolvida pela primeira vez pelos Laboratórios Nacionais de Oak Ridge na década de 1980 para monitorizar com segurança as válvulas accionadas por motores numa central nuclear. Uma vez que o SCE mede a tensão e a corrente fornecidas ao motor que acciona a válvula, pode monitorizar com precisão o estado de toda a máquina. E porque o SCE capta sinais eléctricos, os seus sensores são sondas de corrente e tensão não invasivas que se instalam à volta dos fios de fase no armário de controlo do motor, e não na própria máquina.

As vantagens únicas da SCE

As características desta técnica de monitorização do estado das águas oferecem muitas vantagens às empresas de água, que podem ser aproveitadas para reduzir as descargas de águas pluviais no caminho para 2050. De seguida, apresentam-se várias formas importantes de aplicação da tecnologia baseada na AEE:

Deteção de bloqueios de bombas, uma das principais causas de poluição:

Como já foi referido, o SCE pode detetar falhas ao longo de toda a cadeia de tração, porque cada falha influenciará o campo eletromagnético que rodeia o motor elétrico que está a acionar uma bomba. O mesmo se aplica ao entupimento da bomba, que também produz uma assinatura específica nos dados de corrente e tensão. Quando isto é combinado com o conhecimento da geometria da máquina e a análise em tempo real, pode ajudar os sistemas ESA a detetar e localizar bloqueios de bombas numa fase inicial.

Dispor de uma ferramenta para detetar eventos de entupimento em tempo real permitiria às empresas de serviços públicos intervir rapidamente e resolver os bloqueios das bombas antes que estes causem uma falha da bomba e uma potencial poluição do ambiente local. Os sistemas baseados na AEE podem, por conseguinte, tornar-se uma parte importante de uma estratégia híbrida para reduzir as descargas combinadas de esgotos (CSO) e ajudar a cumprir os objectivos regulamentares numa fase precoce.

Monitorização remota e em tempo real em ambientes difíceis:

Os sensores ESA recolhem dados eléctricos através de sondas não invasivas de corrente e tensão instaladas no armário de controlo do motor, e não no próprio equipamento. Isto significa que o ESA fornece uma forma de captar dados precisos e utilizáveis sobre o estado dos activos, remotamente e em tempo real, sem necessidade de visitas regulares à estação de bombagem para levantar uma bomba. Esta é uma grande vantagem para a indústria de águas residuais, onde a maioria dos activos está submersa, uma vez que permitiria às empresas utilizar informações baseadas em dados para manter o equipamento crítico e ser proactivas na sua estratégia de manutenção de activos.

Implementação rápida que conduz a resultados rápidos:

A localização dos sensores do SCE no quadro de controlo do motor permite uma implementação/operação relativamente rápida e simples, em comparação com outras técnicas que requerem a visita a bombas em toda a rede para efetuar o diagnóstico dos activos. Isto também implica uma solução que pode ser implementada a um custo mais baixo, e que os resultados podem ser gerados rapidamente. Através da deteção e resolução de falhas de activos e eventos de entupimento numa fase inicial, as empresas de água podem também começar rapidamente a reduzir o número de eventos de poluição e derrames de CSO. Além disso, ao detetar remotamente as falhas em desenvolvimento em tempo real, as empresas de abastecimento de água podem reduzir a necessidade de visitas cíclicas às estações de bombagem para verificar o estado das bombas. Tal permitiria poupar um montante significativo em custos financeiros e ambientais.

Melhorar a eficiência da rede através da otimização do desempenho da bomba:

A AEE pode ser utilizada eficazmente para aumentar a eficiência da rede, melhorando o desempenho das bombas. A deteção e resolução de falhas em desenvolvimento numa fase inicial já melhora a eficiência da rede, uma vez que evita falhas catastróficas e poupa energia (uma bomba avariada estará a consumir mais energia do que uma bomba saudável). Além disso, um sistema baseado na ESA pode identificar ineficiências subjacentes comparando o funcionamento real da bomba com o seu funcionamento desejado, que ocorre no seu ponto de melhor eficiência (BEP) ou próximo dele. As leis de afinidade da bomba permitem que os sistemas ESA transformem as suas medições de corrente e tensão em estimativas precisas de potência, altura manométrica e caudal em tempo real.

Esta informação pode ajudar as empresas de serviços públicos a corrigir uma bomba que esteja a funcionar significativamente longe do seu BEP, o que prolonga a vida útil do ativo e reduz os riscos operacionais. O conhecimento em tempo real pode ajudar na tomada de decisões, desde a programação de acções correctivas imediatas até à implementação de alterações de longo prazo no processo. Por exemplo, pode ser utilizada para identificar os casos em que o equipamento pode estar incorretamente configurado ou estar sobredimensionado para o fim a que se destina. A correção destes problemas pode ajudar a aumentar a fiabilidade e a poupar energia.

SCE na indústria

O ESA já está a ser amplamente utilizado na indústria da água, ajudando as empresas a avançar para uma estratégia de manutenção mais proactiva e a resolver com êxito os bloqueios das bombas e, por sua vez, os potenciais eventos de poluição. Só recentemente a empresa britânica Yorkshire Water escolheu alargar a sua utilização do controlo da ESA para cobrir toda a sua rede de águas residuais. Abaixo está um exemplo de como um sistema baseado em ESA do Samotics está a ser aproveitado na vida real dentro da indústria da água: