Sopradores de parafuso para aplicações de tratamento de águas residuais

A eficiência energética está se tornando um fator cada vez mais importante no tratamento de águas residuais. Tendo esta questão em mente, a estação de tratamento de Lüneburg também queria uma solução capaz de oferecer um fornecimento estável de ar em condições climáticas variáveis – combinada com um sistema de controle sofisticado. A resposta foi um soprador de parafuso da Kaeser Compressores, que além de uma clara redução nos custos de energia, também forneceu exatamente os resultados que eles buscavam.

A estação de tratamento de águas residuais em Lüneburg, no estado alemão da Baixa Saxônia, foi projetada para atender às necessidades de cerca de 325.000 habitantes. A estação possui vários tanques de clarificação com profundidades de até 7 m, nos quais o ar necessário para o procedimento de tratamento biológico é fornecido por meio de uma válvula de controle de diafragma.

Até recentemente, quatro sopradores turbos clássicos, cada um equipado com um motor de 200 kW, eram usados ​​para fornecer o ar comprimido para esse sistema de aeração. Porém, o operador buscava uma solução que possibilitasse controlar a produção de ar comprimido de forma mais direta e dinâmica, com uma faixa de controle mais ampla. Eles também procuraram conseguir um fornecimento de ar mais constante que não fosse afetado por condições climáticas extremas.
Medindo e documentando o fluxo de massa de ar gerado e o consumo de energia associado, o impacto da instalação do novo soprador de parafuso logo se tornou aparente.

O soprador de parafuso em Lüneburg foi submetido a um teste de uso máximo de um ano. Como o sistema de controle máster da instalação foi configurado para controlar os sopradores turbos por meio de ajustes em suas palhetas guia, foi necessário adaptar o software para poder operar o soprador de parafuso com controle de velocidade. O soprador se comunica com o sistema de controle via Profibus DP; comunicação opcional via Modbus TCP / RTU, Profinet IO, DeviceNet, EtherNet / IP ou com a fiação clássica também estão disponíveis, assim como a opção de controle de pressão ou, assim como no sistema em Lüneburg, controle de velocidade. Quando o soprador de parafuso atinge um limite de velocidade pré-especificado, o sistema de controle liga ou desliga um soprador turbo, conforme necessário, para evitar uma sobreposição ineficiente.

Graças aos períodos de aceleração ajustáveis, ligar o soprador de parafuso para cima e para baixo não resulta em picos de pressão que podem danificar os turbos. Uma comparação de desempenho frente a frente é simples, devido ao fato de que o soprador de parafuso substitui diretamente um turbo com 66-150 m³/min, em operação por quase 24 horas, 12 das quais funciona sozinho.

Tanques de aeração na estação de tratamento de águas residuais de Lüneburg.

Aos olhos do operador, ainda mais importante do que o potencial de economia de energia era o desafio de tornar o fornecimento de ar mais preciso e constante; uma meta que foi alcançada graças a um comportamento de controle significativamente mais dinâmico e ao fato de que, com compressores de deslocamento positivo, a taxa de vazão oscila muito menos em pressões e temperaturas de admissão variáveis ​​do que com turbos.

Isto significa que, mesmo em condições climáticas extremas, o controlador eletrônico pode aderir aos valores de processo exigidos. Além disso, logo se tornou aparente uma redução significativa da influência das oscilações de pressão no controlador da máquina, o que também serviu para simplificar o controle. Além de uma melhoria acentuada no gerenciamento de processos, uma quantidade significativa de energia agora pode ser economizada graças a medição contínua do fluxo de massa de ar e desempenho.

O soprador de parafuso, operando em conjunto com os sopradores turbos, também marcou presença na questão do consumo geral de energia: constatou-se que cerca de 250.000 kWh poderiam ser economizados anualmente, o que corresponde a cerca de 10 a 15%, dependendo das necessidades anuais totais. Este resultado está perfeitamente alinhado com a economia de energia prevista, a qual pode ser calculada com antecedência usando os valores fornecidos para a taxa de vazão utilizável e o consumo total de energia do soprador de parafuso, dentro das tolerâncias estritas da norma ISO 1217, Anexo E.

Soprador de parafuso da Kaeser Compressores com um taxa de vazão máx. de 160 m³/min e diferencial de pressão máx. de 11 bar.

Tanto sopradores de parafuso, quanto sopradores turbos ou uma combinação de ambos, oferecem a melhor solução para qualquer aplicação dependendo da distribuição da frequência de demanda de ar (ou seja, a quantidade de tempo em que a vazão é distribuída entre a demanda mínima e máxima). Igualmente importante é a pressão de trabalho real, que tem uma grande influência na faixa de controle e na cobertura da demanda de ar, especialmente no caso de sopradores turbos. 

É melhor não abordar a tarefa de identificar a solução correta com ideias pré-concebidas sobre qual modelo individual ou tecnologia funcionará melhor, mas sim manter a mente aberta até que todos os fatores tenham sido avaliados. Deve-se priorizar a determinação do perfil de demanda de ar e a pressão real de trabalho necessária. A operação geral da rede da máquina no futuro também deve ser levada em consideração. A Kaeser Compressores conhece bem as vantagens tanto dos compressores de deslocamento positivo quanto dos compressores dinâmicos e, portanto, está sempre em condições de oferecer a melhor solução individual para as necessidades de cada cliente. 

A estação de tratamento de águas residuais de Lüneburg obteve uma grande vitória graças a sua abertura a novas tecnologias. Agora ela está colhendo os frutos através de uma cobertura eficiente e controlada de forma inteligente de suas necessidades de ar comprimido.

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