Impulso a la Eficiencia

Las toallas húmedas vienen generando controversia, a nivel sanitario y ambiental, desde hace ya un buen tiempo. Por un lado, son muy útiles en labores de limpieza pero, por otro, son muy dañinas si no se eliminan adecuadamente por estar compuestas de fibras muy resistentes. Tanto es así, que en el mundo están entre las principales causantes de las obstrucciones en cañerías y en los equipos de bombeo de los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Lo anterior genera un problema mayor: un aumento en el consumo de energía del proceso de saneamiento.

Tal situación se debe, como precisa un artículo técnico de KSB –fabricante global de bombas y válvulas– a que las primeras son responsables de "la mayor parte del consumo de energía total de la industria. De ahí la importancia de desarrollarlas con un enfoque de eficiencia energética (EE), lográndose mayores ahorros con la optimización de la bomba si los componentes de todo el sistema se coordinan con precisión. Si el sistema hidráulico, el accionamiento, la automatización y el dimensionamiento de las tuberías se optimizan juntos, es posible ahorrar hasta un 60% tanto en la bomba como en la instalación", asegura el documento.

Equipo Eficiente

¿Qué han hecho últimamente los fabricantes para mejorar la EE de estos equipos clave en la depuración de los residuos líquidos? Michael Gómez, Jefe de Ventas Aguas de KSB Chile, indica que "la creciente demanda por un medio ambiente limpio, sustentable y eficiente está impulsando la construcción de plantas depuradoras y estaciones de bombeo de aguas residuales cada vez más amigables o eficientes con el entorno. Es una realidad que impone a todos los fabricantes un desafío enorme, ya que estos fluidos vienen cargados con sólidos que generan riesgos de obstrucción y problemas operacionales muy altos. Esto exige el uso de bombas y válvulas para aguas residuales a prueba de fallos, que funcionen de forma fiable, con eficiencia energética y con costos operativos reducidos".

En ese escenario, agrega que las oportunidades de mejora son diversas, tanto para los proveedores como para los clientes, "quienes deben preocuparse de que las plantas operen de forma óptima y así facilitar una correcta operación de los sistemas de tratamiento para aguas servidas".

KSB Chile, en particular, finalizó hace un par de años un proceso de mejora y adaptación de sus bombas de aguas residuales a las nuevas demandas del mercado, optimizando la performance, desempeño hidráulico y eléctrico de sus bombas KRT y Sewatec. Por ejemplo, aumentó la confiabilidad de sus rodetes ante la obstrucción por sólidos.

Oportunidades de Ahorro

Según antecedentes de ABB, otro proveedor mundial del rubro, "los procesos de aireación y bombeo de aguas residuales pueden suponer, en conjunto, más del 60 por ciento de la energía que consume una planta de saneamiento de aguas residuales".

Además, por su alto contenido de sólidos, el bombeo de los lodos también demanda una cantidad importante de energía.

En un reciente reporte, la compañía plantea que existen varias tecnologías que pueden ayudar a las plantas de tratamiento de aguas residuales a mejorar su eficiencia energética. Las más destacadas son los convertidores de frecuencia y los modelos de motores más eficientes.

Al respecto, el documento señala que "los sistemas de bombeo se utilizan en todo el proceso de aguas limpias y residuales, por lo que ofrecen buenas oportunidades de ahorro de energía. Se calcula que el cambio a una tecnología de bombeo nueva puede suponer un ahorro de energía de entre el 3 y el 7 por ciento, y que el uso de convertidores de frecuencia con motores de alta eficiencia permite reducir la demanda por este insumo entre 25 y 30 por ciento".

En concreto, sustituir los motores por modelos más eficientes también ayuda a mejorar la eficiencia general de las aplicaciones en el sector de aguas residuales. "Actualmente, muchos motores tienen una eficiencia IE3, IE2 o incluso IE1, pero hay motores de inducción con una eficiencia de hasta IE4 y motores síncronos de reluctancia con eficiencia IE5. Dado que cada clase IE brinda un 20 por ciento menos de pérdidas, subir de categoría ofrece la posibilidad de lograr un notable ahorro de energía y costos", detalla el informe de ABB.

Agrega que también se utilizan convertidores de frecuencia y motores en los sistemas de bombeo utilizados en riego, para extraer y transportar el agua desde los pozos y los canales y distribuirla a los cultivos mediante aspersores y otros dispositivos. "La cantidad de energía que permiten ahorrar los paquetes de motores y convertidores de frecuencia puede ser considerable", destaca.

El reporte expone, asimismo, que se pueden usar las leyes de afinidad de las bombas –que expresan la relación matemática que existe entre el caudal, la velocidad de la bomba (rpm), la altura y el consumo de energía– para cargas centrífugas, como ventiladores y bombas centrífugas, para calcular el consumo de energía y el ahorro energético potencial de las aplicaciones relacionadas. "Por ejemplo, las aplicaciones de aguas limpias y residuales suelen requerir un control del caudal. Si éste se reduce un 20 por ciento utilizando un motor controlado por convertidor de frecuencia, la potencia consumida será solo el 51 por ciento de su potencia nominal. Si se ocupan métodos de control del caudal mecánicos, el consumo de energía será mucho mayor con el motor funcionando a toda velocidad", especifica.

Soluciones Digitales

La optimización energética mediante soluciones digitales es otra forma de reducir el consumo de energía en las plantas de tratamiento de aguas residuales. "De hecho, se calcula que la optimización del control de los sistemas de bombeo en estas instalaciones podría suponer un ahorro energético de entre el 10 y el 20 por ciento", asegura el informe de ABB.

Añade que este proceso de mejora puede llevarse a la práctica de forma continua, por ejemplo, mediante la instalación de sensores en motores y bombas, o incluso mediante la optimización de toda la arquitectura del sistema de la planta.

"Los datos de los equipos conectados pueden servir para supervisar y optimizar de forma remota la eficiencia y el rendimiento del bombeo. Además, los convertidores de frecuencia también permiten acceder cómodamente a las funciones de optimización de la energía sin necesidad de utilizar otros equipos", concluye el reporte.

Artículo publicado en InduAmbiente 181 (marzo-abril 2023), páginas 60 a 61.