Ahorro energético en la oxigenación de tanques de aireación

En las instalaciones municipales para aguas residuales, el tratamiento aeróbico y biológico se lleva a cabo normalmente en un tanque o canal de aireación después del tanque de sedimentación primario. El agua residual se airea con soplantes de lóbulos rotativos para aportar oxígeno a los microorganismos. Busch Bombas y Sistemas de Vacío ha lanzado una nueva serie de soplantes de lóbulos rotativos para esta aplicación con el objetivo de facilitar una inyección de oxígeno fiable.

Entre las diferentes tecnologías para la generación de sobrepresión, los soplantes de lóbulos rotativos mecánicos se han convertido en la primera opción para los tanques de aireación de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Con las nuevas soplantes de lóbulos rotativos Tyr (fig. 1), Busch Bombas y Sistemas de Vacío se ha convertido en el nuevo referente dentro de esta aplicación. Busch es una empresa experta en tecnología de vacío y aire comprimido para este tipo de procesos y cuenta con más de 50 años de experiencia en el sector.


Fig. 1: Canales de aireación en una planta municipal de tratamiento de aguas residuales.

Con las soplantes de lóbulos rotativos, la empresa abarca un rango de rendimiento de 2,5 a 73 metros cúbicos de caudal de volumen por minuto con una sobrepresión de 1 bar. Las plantas de tratamiento de aguas residuales generan unos costes significativos para los municipios. Por este motivo, los directores de estas plantas y los responsables de tecnología están de acuerdo en que se debe lograr el máximo ahorro energético para alcanzar un funcionamiento lo más eficiente posible desde el punto de vista de la energía y así poder ahorrar también en costes de funcionamiento. Busch ha desarrollado aún más el concepto ya probado de lóbulos rotativos para conseguir un compresor de aire más efectivo con una etapa de compresión que se adapta perfectamente al flujo. Las soplantes cuentan con motores de bajo consumo con eficiencia energética IE3 de fábrica y se adaptan a un funcionamiento con control de frecuencia, algo que incrementa aún más la eficiencia energética.

En el diseño de las soplantes de lóbulos rotativos Tyr se le ha dado una gran importancia tanto al su funcionamiento silencioso como a la disminución del tamaño. El resultado son unidades compactas (fig. 2) que se pueden instalar en espacios pequeños. A su vez, se ha implementado un innovador diseño de aislamiento de ruido para reducir las emisiones. Se han utilizado también engranajes helicoidales de gran precisión, filtros de entrada y de salida con reducción de ruido y una cabina acústica de gran eficiencia. Esto ha permitido conseguir una reducción significativa de ruido en comparación con las soplantes convencionales.


Fig. 2: Soplantes de lóbulos rotativos Tyr en la sala de máquinas de una planta de tratamiento de aguas residuales.

El control del funcionamiento de las soplantes de lóbulos rotativos Tyr se puede realizar de varias maneras. Se pueden conectar al sistema de control de la planta de tratamiento de aguas residuales utilizando un sistema de control PLC. El nivel de oxígeno se mide de manera continua y, en caso de que caiga por debajo del valor mínimo en uno de los tanques de aireación, se activará automáticamente una soplante que permanecerá operativo hasta que se vuelva a alcanzar el nivel máximo. Se pueden instalar varias soplantes de lóbulos rotativos Tyr en caso de que la planta cuente con varios tanques de aireación o con tanques de gran tamaño. En función de los requisitos de oxígeno, se pueden operar de manera simultánea o alternativa varias soplantes de lóbulos rotativos Tyr, de forma que todos tengan un tiempo de funcionamiento similar.

En el caso de las soplantes de lóbulos rotativos con variador de frecuencia, no es necesario que el suministro de oxígeno se controle a través del tiempo de funcionamiento de cada soplante. El control se puede realizar, por el contrario, a través de la velocidad y, por lo tanto, a través del caudal de volumen de cada soplante. El control de velocidad permite llevar a cabo una inyección de oxígeno más precisa en el tanque de aireación. En la práctica, esto se traduce en unos valores máximos y mínimos más próximos entre sí.


Fig. 3: Soplantes de lóbulos rotativos Tyr de Busch.

También se pueden utilizar controles más simples que no tengan un variador de frecuencia. Si se utilizan, por ejemplo, dos soplantes de lóbulos rotativos Tyr para airear un tanque, las soplantes se diseñarán de tal forma que juntos generen el caudal de volumen específico para la carga máxima de suciedad. Por ejemplo, la planta de tratamiento de Schlammersdorf-Vorbach, en la región del Alto Palatinado en Alemania utiliza dos soplantes de lóbulos rotativos Tyr. Ambos pueden funcionar con dos velocidades diferentes. En función del suministro de oxígeno requerido, pueden funcionar a máxima velocidad o una velocidad media. Esto permite un funcionamiento sin control de frecuencia con cuatro niveles de caudal de volumen, algo que favorece aún más el ahorro de energía.

La fiabilidad y la facilidad de funcionamiento de los soplantes de lóbulos rotativos han sido los dos factores que han convencido a los responsables de las plantas, así como los departamentos de tecnología. Para Jürgen Nass, director de operaciones en la planta de tratamiento de aguas residuales de Rheinfelden-Herten las ventajas están claras: "Los niveles de aceite para los engranajes y los rodamientos se pueden comprobar desde el exterior a través de las ventanas de inspección cuando la cabina acústica está cerrada. El cambio de aceite es muy sencillo, ya que se puede acceder fácilmente a los orificios para el suministro de aceite y a las válvulas de drenaje cuando se abre la puerta de la cabina acústica. El filtro de aspiración está colocado de tal forma que se puede extraer de la parte frontal sin el riesgo de que caigan impurezas en la soplante". Jürgen Nass también alaba la fiabilidad de las soplantes: "Después de un año de funcionamiento no se ha producido ningún fallo operativo y menos aún en las soplantes".


Fig. 4: Vista dentro de la cabina acústica de una soplante de lóbulos rotativos Tyr. En primer plano se ven los orificios para el cambio de aceite y el drenaje, así como las ventanas de inspección del nivel de aceite que permiten realizar comprobaciones desde el exterior.


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