Holzkirchen

Con el componente AERsmart, fabricado por AERZEN, la planta de tratamiento de aguas residuales de Holzkirchen (Alemania) ahorra unos 50 000 kWh al año

En la planta de tratamiento de aguas residuales de Holzkirchen lo tienen claro: «Depuramos las aguas residuales de manera óptima». Con su planta de tratamiento de aguas residuales diseñada para una población equivalente a 50 000 personas, la empresa municipal, situada 40 kilómetros al sur de Múnich, busca tanto alcanzar este objetivo como ahorrar lo máximo posible en recursos. Junto con AERZEN pusieron en marcha una tecnología de soplantes que, desde el punto de vista de la eficiencia energética, marca un nuevo hito para todo el sector.

La carga parcial reduce el rendimiento, perjudica la eficiencia energética y, por tanto, aumenta los costes operativos. Este contexto se aplica a todos los sectores y tiene un grave efecto en las plantas de tratamiento de aguas residuales, principalmente en la biología. La energía eléctrica para el accionamiento de las soplantes ocasiona alrededor del 80 % de los costes en este campo de la depuración de aguas residuales. En consecuencia, el aumento de la eficiencia y un diseño de las soplantes realmente adaptado a las necesidades diarias se amortizan rápidamente. La cuestión sigue siendo cómo cubrir de forma óptima las necesidades cambiantes de aire en los tanques de aireación y no a costa de sobredimensionamientos y cargas parciales ineficientes.

Más allá del funcionamiento en cascada

Cada soplante solo alcanza su punto de funcionamiento óptimo en un rango de rendimiento claramente definido y trabaja entonces con la máxima eficiencia. El consumo de aire en la biología está sujeto a variaciones considerables. El funcionamiento en cascada con unidades compactas en fila, así como el control de velocidad variable de los accionamientos de las soplantes, son enfoques importantes para suministrar oxígeno a los tanques de aireación en función de las necesidades. Con el nuevo sistema de control AERsmart, AERZEN va un paso más allá.

La nueva solución AERsmart evita en gran medida la carga parcial cada uno de los equipos compactos al coordinar los distintos tipos de soplantes entre sí en función del volumen de aire necesario. Comparable a un piloto automático, AERsmart todo el control y la gestión de la regulación de un grupo compresor de hasta doce máquinas. La nueva solución va más allá de una simple conexión o desconexión en cascada. El sentido de esta tecnología es más bien agrupar soplantes con principios de funcionamiento diferentes. La empresa «Gemeindliche Einrichtungen und Abwasser Holzkirchen -GEA» (Instalaciones municipales y aguas residuales de Holzkirchen), por ejemplo, cubre las necesidades de carga base con un turbocompresor AERZEN. Con un motor de 60 kW, el tipo TB75-0.8S suministra un caudal volumétrico exento de aceite de 2900 metros cúbicos por hora con una presión diferencial de 0,8 bar. Como dice el término carga base, el turbocompresor sirve para cubrir la necesidad media. En caso de que se produzcan picos de carga, la máquina no es suficiente y con cargas bajas la unidad pierde considerablemente en eficiencia.

En Holzkirchen, este contexto lleva a que la empresa GEA combine el turbocompresor con un compresor de émbolos rotativos AERZEN de la serie Delta Hybrid, así como con dos soplantes Delta con fechas de fabricación más antiguas. Estos ya estaban disponibles antes de la modificación y ahora sirven principalmente como redundancia para la fiabilidad operativa. AERsmart garantiza que el Delta Hybrid comience con el suministro de aire de los tanques de aireación, cuando el consumo de oxígeno a baja carga alcanza un nivel en el que un turbo se quedaría corto y abandonaría su rango operativo óptimo. En sentido inverso, Delta Hybrid y Delta Blower ayudan en caso de que se produzcan picos de carga. Esto puede ocurrir «sobre todo en los días calurosos de verano, cuando el consumo de oxígeno es elevado», explica el director de la planta, Markus Spallek.

AERsmart actúa como piloto automático

En operación normal, la turbosoplante funciona en el «punto de funcionamiento óptimo», que puede ver en la pantalla del AERsmart con el puntero en el sector verde. En la visualización de AERsmart se puede ver un volumen de transporte de 34 metros cúbicos por minuto. Si las necesidades se sitúan entre 28 y 16 metros cúbicos, se utiliza la Delta Hybrid. «A partir de 24 metros cúbicos, AERsmart desconecta el Turbo», informa Spallek. De acuerdo con la experiencia del director de la planta, los volúmenes de aire necesarios son solo una parte de las características de diseño, ya que las presiones de soplado también necesarias son importantes para decidir qué tecnología es la más eficiencia. «Si los depósitos son más planos y, en consecuencia, la presión es menor, una soplante de desplazamiento positivo puede ser una solución eficiente».

Con todas las innovaciones técnicas y un «Siempre hemos tenido en cuenta la eficiencia energética» general, en Holzkirchen lo primero es la calidad del agua. «Nuestra premisa es depurar las aguas residuales de forma óptima. Y todo ello a un precio lo más rentable posible. Este enfoque se desvía del sector. Sin embargo, las plantas quieren depurar sus aguas residuales de la forma más rentable y adecuada posible». El hecho de que en los suburbios del sur la eficiencia sea tan importante se debe a que el uso económico de los recursos es una de las aficiones de Andreas Spallek. La planta cuenta «con soluciones razonables que aumentan la eficiencia y no con dispositivos técnicos». El experto tiene claro que el agua solo se puede purificar de forma fiable mediante un determinado aporte de energía. «Con un buen parque de maquinaria podemos alcanzar nuestro objetivo de generar el volumen de aire necesario de forma económica». De este modo, las instalaciones se optimizan permanentemente y se mejora el uso de la energía.

¿Plantas de aguas residuales como centros energéticos del futuro?

Spallek está convencido de que «la tendencia será combinar distintos tipos de soplantes para que la interacción global genere en último término los volúmenes de aire necesarios con un rendimiento óptimo y la máxima eficiencia energética». En su opinión, las plantas de tratamiento de aguas solo tienen dos posibilidades de mejorar su sostenibilidad: reduciendo el consumo de energía mediante el uso de tecnología inteligente y aumentando la producción de energía propia. Por ello, Holzkirchen también utiliza una central térmica de tipo bloque para convertir en electricidad el gas residual generado en el digestor y aprovechar el calor para calentar el biorreactor. Otra posible solución para Spallek es la incineración descentralizada de lodos residuales dentro de una red local de calor. «Los lodos residuales secos tienen un poder calorífico similar al del lignito». Estas soluciones estarían predestinadas, ya que en el sector de la eliminación de residuos la tarea en el futuro consistirá cada vez más en recuperar el fosfato de los residuos. Las plantas de tratamiento de aguas residuales como centros energéticos descentralizados del futuro, ¿serán adecuadas también para cubrir las necesidades básicas de generación de electricidad?